核心素養(yǎng)視域下初中物理教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)研究

摘 要：在初中物理教學(xué)中，科學(xué)思維的培養(yǎng)對(duì)于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)至關(guān)重要．文章通過(guò)對(duì)科學(xué)思維的內(nèi)涵進(jìn)行分析，探討了在初中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性和策略，旨在為提高初中物理教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的科學(xué)思維能力提供有益的參考．

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；初中物理；科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2024）32-0100-03

收稿日期：2024-08-15

作者簡(jiǎn)介：王彧（1984.2—），男，江蘇省揚(yáng)州人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

物理學(xué)科作為自然科學(xué)的重要分支，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和思維能力具有不可替代的作用．在核心素養(yǎng)視域下，如何在初中物理教學(xué)中有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，成為廣大物理教育工作者關(guān)注的焦點(diǎn)．

1 科學(xué)思維的內(nèi)涵

科學(xué)思維是指在認(rèn)識(shí)事物、解決問(wèn)題的過(guò)程中所運(yùn)用的一系列思維方法和思維品質(zhì)，如模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等^[1]．

1.1 模型構(gòu)建是科學(xué)思維的重要組成部分

物理中常常需要構(gòu)建各種模型來(lái)簡(jiǎn)化和描述復(fù)雜的物理現(xiàn)象．學(xué)生要學(xué)會(huì)根據(jù)具體情況構(gòu)建合適的物理模型，通過(guò)對(duì)模型的分析和研究來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題．這種思維方式讓學(xué)生能夠?qū)?fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為易于處理的模型問(wèn)題，從而更好地找到解決問(wèn)題的方法，例如斜面模型、杠桿模型等^[2]．

1.2 邏輯推理是科學(xué)思維的核心

物理知識(shí)體系是建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫽A(chǔ)之上的，學(xué)生需要通過(guò)對(duì)各種物理現(xiàn)象和規(guī)律的分析、歸納、演繹等邏輯過(guò)程來(lái)理解和掌握物理知識(shí)．例如，從一些具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推導(dǎo)出普遍的物理規(guī)律，或者運(yùn)用已有的規(guī)律去推斷新的物理現(xiàn)象，這都需要較強(qiáng)的邏輯推理能力.這種能力讓學(xué)生能夠在復(fù)雜的物理問(wèn)題中理清思路，找到解決問(wèn)題的關(guān)鍵路徑．

1.3 批判性思維是科學(xué)思維的重要內(nèi)容

學(xué)生不能盲目地接受已有的知識(shí)和觀點(diǎn)，而要學(xué)會(huì)質(zhì)疑、反思和批判．在面對(duì)物理問(wèn)題時(shí)，要敢于提出不同的見(jiàn)解和想法，通過(guò)深入的思考和分析來(lái)驗(yàn)證其合理性．批判性思維使學(xué)生能夠保持獨(dú)立思考的能力，不被表面現(xiàn)象所迷惑，從而更深入地理解物理的本質(zhì)．

1.4 創(chuàng)造性思維是科學(xué)思維的歸宿

物理的發(fā)展離不開(kāi)創(chuàng)新和突破，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中也要培養(yǎng)自己的創(chuàng)造性思維，要學(xué)會(huì)運(yùn)用已有的知識(shí)和方法，還要勇于嘗試新的思路和途徑．在解決物理難題時(shí)，能夠想出獨(dú)特的解決方案，甚至提出新的物理觀點(diǎn)和理論．創(chuàng)造性思維為學(xué)生打開(kāi)了探索未知的大門(mén)，激勵(lì)他們?cè)谖锢眍I(lǐng)域不斷探索和進(jìn)取．

2 初中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性

在初中教育階段，物理學(xué)科占據(jù)著重要的地位．而在初中物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維更是具有深遠(yuǎn)的意義和不可忽視的重要性．

2.1 理解物理知識(shí)

物理是一門(mén)充滿邏輯性和系統(tǒng)性的學(xué)科，它包含著眾多復(fù)雜的概念、原理和規(guī)律．通過(guò)科學(xué)思維的培養(yǎng)，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用邏輯推理、分析歸納等方法，將抽象的物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己能夠理解和掌握的內(nèi)容．例如，在學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維去分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況，從而真正理解定律的內(nèi)涵和應(yīng)用，而不是僅僅死記硬背公式．

2.2 提升解決問(wèn)題能力

現(xiàn)實(shí)生活中充滿了各種與物理相關(guān)的問(wèn)題，具備科學(xué)思維的學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行觀察、分析、提出假設(shè)并驗(yàn)證，最終找到合理的解決方案．無(wú)論是解釋日常現(xiàn)象，還是解決一些技術(shù)難題，科學(xué)思維都能讓學(xué)生更加得心應(yīng)手．比如，在面對(duì)電路故障時(shí)，他們可以運(yùn)用科學(xué)思維去排查問(wèn)題所在，而不是盲目地嘗試．

2.3 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

科學(xué)思維強(qiáng)調(diào)批判性思考和創(chuàng)造性思維，鼓勵(lì)學(xué)生敢于質(zhì)疑既有觀點(diǎn)，勇于提出新的想法和見(jiàn)解．在初中物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考物理問(wèn)題，嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法和思路，能夠激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能．這種創(chuàng)新能力不僅對(duì)學(xué)生在物理領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要，也將對(duì)他們未來(lái)在其他領(lǐng)域的探索產(chǎn)生積極影響．

2.4 促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

科學(xué)思維的培養(yǎng)過(guò)程中，學(xué)生需要具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、客觀的判斷、獨(dú)立思考的能力等，這些都是綜合素質(zhì)的重要組成部分．學(xué)生通過(guò)不斷地訓(xùn)練科學(xué)思維，能夠養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維方式，這會(huì)使他們?cè)诿鎸?duì)各種挑戰(zhàn)時(shí)都能夠保持清晰的頭腦和理性的判斷．從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，培養(yǎng)具有科學(xué)思維的學(xué)生對(duì)于社會(huì)的發(fā)展具有重要意義．

3 初中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的策略

3.1 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親身體驗(yàn)物理現(xiàn)象，觀察、分析和總結(jié)規(guī)律．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)原理、操作步驟以及可能出現(xiàn)的結(jié)果和誤差．例如，在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生自己動(dòng)手調(diào)整物距、像距，觀察成像特點(diǎn)，從而深刻理解相關(guān)原理．同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將學(xué)生分成小組，共同完成一些物理探究任務(wù)或問(wèn)題．在小組合作中，學(xué)生需要相互交流、討論、協(xié)作，分享各自的觀點(diǎn)和思路．通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)他人的思維方式和方法，還能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力．小組合作還可以激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和創(chuàng)新精神，促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展．

3.2 嘗試問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)

教師提出具有啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲．這些問(wèn)題可以貫穿課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，促使學(xué)生主動(dòng)思考．例如，在講解浮力時(shí)，可以提問(wèn)：為什么鐵球在水中會(huì)下沉，而木塊會(huì)漂浮？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)和科學(xué)思維去分析和解答．學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，不斷鍛煉邏輯推理和分析歸納能力．

3.3 引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型

物理中有許多抽象的概念和復(fù)雜的現(xiàn)象，通過(guò)構(gòu)建物理模型，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握．比如，通過(guò)小孩滑滑梯的場(chǎng)景建立斜面模型，讓學(xué)生直觀地理解力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何從實(shí)際問(wèn)題中抽象出關(guān)鍵要素，構(gòu)建合適的模型，并運(yùn)用模型來(lái)解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和模型構(gòu)建能力．

3.4 鼓勵(lì)學(xué)生自主探究

提供一些開(kāi)放性的課題或問(wèn)題，讓學(xué)生自主選擇并進(jìn)行深入研究．在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要自己制定研究計(jì)劃、收集資料、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論．教師要給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和支持，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力．同時(shí)，要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)提出疑問(wèn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新精神．鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容、教師講解以及其他同學(xué)的觀點(diǎn)質(zhì)疑和批評(píng)．引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考問(wèn)題，分析各種觀點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，培養(yǎng)他們的理性判斷能力．

4 初中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的教學(xué)案例（片段） 下面以蘇科版“牛頓第一定律”為例，談?wù)劤踔形锢斫虒W(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的過(guò)程．

4.1 引入新課

師：用力推小車，小車會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？

生：小車先動(dòng)起來(lái)，后面又停下了．

師：物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持嗎？

生1：物體只有受力才會(huì)運(yùn)動(dòng)．

生2：物體運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持．

師：其他同學(xué)支持哪種觀點(diǎn)？

生：因?yàn)樾≤囋跊](méi)有推力的作用下，也向前運(yùn)動(dòng)，所以物體運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持．

師：小車為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)？

生：小車受到摩擦阻力等，速度逐漸減小直到停下來(lái)．

師：物體運(yùn)動(dòng)和阻力有什么關(guān)系？

生：改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．

設(shè)計(jì)意圖：以生活中最常見(jiàn)的現(xiàn)象入手，用力推小車后觀察小車的運(yùn)動(dòng)情況，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辯論，得出正確結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和科學(xué)推理能力．

4.2 教學(xué)過(guò)程

活動(dòng)一：探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響

實(shí)驗(yàn)器材：斜面、長(zhǎng)木板、小車、毛巾、棉布、玻璃等，裝置如圖1所示．

師：采用哪種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究？需要控制哪些量？

生：控制變量法，同一輛小車，小車要從斜面同一高度由靜止釋放.

師：自變量是什么，怎樣改變？

生：自變量是阻力，更換不同的材料改變阻力的大小．

師：如何比較阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響？

生：在水平面上鋪上不同材料（毛巾、棉布、玻璃），看小車在水平材料上運(yùn)動(dòng)的距離．

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并收集證據(jù)，如表1．

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引導(dǎo)，讓學(xué)生建立“斜面-水平面”模型，然后通過(guò)控制變量探討在水平面上鋪上不同材料（毛巾、棉布、玻璃）時(shí)小車在水平材料上的運(yùn)動(dòng)距離，進(jìn)而確定探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響．以此培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力、科學(xué)推理能力和科學(xué)論證思維．

活動(dòng)二：總結(jié)規(guī)律，得出結(jié)論

總結(jié)表1中的數(shù)據(jù)，得出規(guī)律并進(jìn)行推理．

規(guī)律：小車受到的阻力越小，運(yùn)動(dòng)的距離越長(zhǎng)，速度減到零就越慢．

推理：如果水平面阻力為零，則小車運(yùn)動(dòng)的距離將為無(wú)限遠(yuǎn)，速度永遠(yuǎn)不能減到零，即小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

牛頓第一定律：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)二的設(shè)計(jì)是在活動(dòng)一實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支撐下進(jìn)行了科學(xué)推理，進(jìn)而得出科學(xué)的結(jié)論，這發(fā)展了學(xué)生的歸納總結(jié)能力和科學(xué)推理能力．

5 結(jié)束語(yǔ)

在核心素養(yǎng)視域下，初中物理教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)是一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)．通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、引導(dǎo)科學(xué)推理和論證、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、加強(qiáng)思維方法指導(dǎo)以及鼓勵(lì)質(zhì)疑和創(chuàng)新等策略的實(shí)施，可以有效提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，為學(xué)生的未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊政.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初初中生物理科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)的策略研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2019.

[2] 張玲.核心素養(yǎng)視域下的初中物理“第一課”教學(xué)設(shè)計(jì)：以“科學(xué)之旅”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2023，45（2）：38-41，7.

[責(zé)任編輯：李 璟]