培養學生科學思維的課堂實踐

【摘要】本文以自由落體運動為例，通過具體實例，圍繞培養學生科學思維的角度展開分析，探討如何通過具體的教學過程促進學生科學思維的發展．

【關鍵詞】科學思維；高中物理；自由落體運動

科學思維是高中物理中最重要的學科核心素養之一，它對于學生的學習、創新和未來發展具有至關重要的意義．在物理學科中，自由落體運動是一個經典的教學內容，通過對這一內容的逐層深入教學，可以有效地培養學生的科學思維．

1 從生活實例中培養模型建構能力

例1 高空拋物可能造成人身傷害、財產損失、環境破壞，影響鄰里關系和社會風氣，甚至有損城市形象．為此國家專門就高空拋物立法，2009年12月26日，《中華人民共和國侵權責任法》由全國人大常委會表決通過，決定自2010年7月1日起施行相關的法規．后面又對該法不斷地做出新的修訂和補充．若一個雞蛋從某樓層離地80m高處無初速下落，不計空氣阻力，重力加速度g=10m/s2．求：

（1）雞蛋在前2s內下落的高度；

（2）試估算雞蛋在下落過程的平均速度；

（3）雞蛋在第3s內下落的高度．

解析 （1）雞蛋在前t2=2s內下落的高度h2=12gt22=20m．

（2）設雞蛋下落的總時間為t，H=80m，根據H=12gt2，得t=4s，雞蛋在下落過程的平均速度v=Ht=20m/s．

（3）雞蛋在前3s內下落的高度h3=12gt23=45m，雞蛋在第3s內下落的高度Δh=h3－h2，代入數據得Δh=25m．

評析 在自由落體運動的實際教學中，首先要讓學生夯實基礎知識，學會將生活現象或社會熱點與所學的物理知識聯系起來，構建物理模型解決實際問題.例如，根據高空墜物問題構建自由落體運動模型．

2 在問題解決中培養科學推理能力

例2 如圖1，有A，B兩球質量分別是2m和m，通過長為L的豎直輕繩相連．用手拿著A球，B球距地面高度為h，釋放后兩球落地時間差為Δt，不計空氣阻力，則以下說法中正確的是（" ）

（A）若將兩小球位置互換，則時間差Δt增大．

（B）若將L增大，則時間差Δt增大．

（C）若將h增大，則時間差Δt增大．

（D）若將B小球質量也增大到2m，則時間差Δt增大．

解析 兩小球做自由落體運動，運動情況與質量無關，則將兩小球位置互換或將B小球質量也增大到2m，則時間差Δt不變，故（A）（D）錯誤；根據自由落體運動規律有h=12gt21，h+L=12gt22，時間差為Δt=t2－t1，可知若將L增大，則時間差Δt增大，故（B）正確；根據自由落體運動規律可得，B球落地時A球的速度為v=2gh，則有L=vΔt+12gΔt2，可知，若將h增大，則時間差Δt減小，故（C）錯誤．

評析 本題的設置，旨在讓學生掌握自由落體運動的本質，消除“重的物體運動快”的錯誤想法，運用自由落體運動的規律一步步地進行科學推理，從而認識科學本質，培養科學推理能力．

3 從綜合問題的分析中培養科學論證能力

例3 如圖2所示，A、B兩球在空中同一位置做自由落體運動，當A球下落了距離L時B球開始下落．當A球落地時，兩球相距5L．忽略空氣阻力，重力加速度為g，求：

（1）B球開始下落時A的速度；

（2）兩球開始下落點離地面的高度；

（3）A球落地后立即以落地速率反彈，此后經過多長的時間兩球在空中相遇？相遇點距地面多高．

4 結語

通過自由落體運動的課堂實踐，可以看到科學思維的培養是一個系統的過程．在教學中，要注重觀察現象、理論推導、質疑反思和實際應用等環節的有機結合，充分發揮學生的主體作用和教師的引導作用．同時，要創設良好的教學情境，鼓勵學生創新，采用多元評價的方式對學生的學習進行評價．只有這樣，才能有效地培養學生的科學思維，提高學生的綜合素質和創新能力，為他們的未來發展奠定堅實的基礎．在教學中培養學生的科學思維，不僅可以提高學生的學科成績，更重要的是能夠培養學生的綜合素質和創新能力，為學生物理核心素養的提升奠定堅實的基礎．

參考文獻：

［1］牟長華.以論證的力量推進科學思維的培養——以光的直線傳播教學為例［J］.湖南中學物理，2024，39（04）：26-30.

［2］周勇.高中物理教學中學生科學思維能力培養研究［J］.數理化解題研究，2024（12）：101-103.

［3］張孟影.促進高一學生物理科學思維發展的課堂教學實踐研究［D］.蘇州：蘇州大學，2020.

［4］潘華君，鮑建榮.指向科學思維培養的專題復習教學設計策略——以“電磁感應中的動力學和能量問題”為例［J］.物理教師，2024，45（04）：91-93+97.

［5］梁東紅.基于思維培養的科學實踐活動實施策略［J］.福建教育，2024（19）：55-58.