許志

摘 要：核心素養(yǎng)主要是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。中學(xué)物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實驗探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的要素構(gòu)成。本文主要基于在初中物理教學(xué)中如何提升學(xué)生的“科學(xué)思維”能力進(jìn)行一些探討。

關(guān)鍵詞：初中物理；科學(xué)思維；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）6-0069-4

中學(xué)物理科學(xué)思維的內(nèi)涵是指從物理學(xué)視角對客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)。在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力非常重要，以下從四個方面談?wù)勗诔踔形锢斫虒W(xué)中提升學(xué)生科學(xué)思維能力的一些思考與實踐。

1 審讀課本教材，將文字“讀生”

教材是師生學(xué)習(xí)的素材，理解教材的編寫意圖，對教師來說非常重要。以下是蘇科版8年級下冊《物理》課本的內(nèi)容（如圖1所示）。

在教學(xué)中，我們會碰到這樣一個問題，在學(xué)完“物體間力的作用是相互的”這一概念后，老師問學(xué)生，“同學(xué)們，對于重力來說，物體間力的作用也是相互的嗎？”事實證明不少學(xué)生持否定態(tài)度。原因何在？因為生活中學(xué)生沒有“自己吸引地球”的體會。怎么解決這個問題呢？這里就需要教師能理解教材中實驗3的編寫意圖，實際上實驗3是為了替代說明重力這個場力而引入的。

同時教材中最后一句話表明“大量事實”，這里的“大量事實”到底是什么含義？平時的教學(xué)中，我們常常會看見教師在課堂上通過帶領(lǐng)學(xué)生做許許多多的小實驗，然后就歸納出“物體間力的作用是相互的”，筆者認(rèn)為，那么多的零散的小實驗并不能說明問題。 本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)完彈力、重力、摩擦力以后才安排的，所以這里的大量事實是指：（1）對于彈力來說，物體間力的作用是相互的；（2）對于重力來說，物體間力的作用是相互的；（3）對于摩擦力來說，物體間力的作用也是相互的。至此，歸納得出物體間力的作用是“相互”的。以上教學(xué)設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)視角對客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系形成正確的認(rèn)識，有利于學(xué)生理解歸納物理概念和規(guī)律。

值得一提的是，如果在教學(xué)中教師只是搬出各種有趣的實驗來說明物體間力的作用是相互的，而對實驗的種類沒有“三種類型”的意識，這樣的教學(xué)就是對“大量事實”的片面理解，所以我們在審讀課本時，要把“大量事實”這四個字 “讀生”，從這四個字的背后讀出“三種類型”的力，這樣處理教材無疑對提升學(xué)生的科學(xué)思維能力是很有益處的。

2 精心設(shè)計問題，將情境“串線”

問題設(shè)計是一堂課的“靈魂”，教師和學(xué)生的交流都是通過問題而展開的，在設(shè)計問題時，教師要努力借助情境，設(shè)計出有思維品質(zhì)的問題，同時問題的層次要有遞進(jìn)的空間，才能有利于學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展。以下是一堂浮力復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計：

問題1：仔細(xì)觀察圖2，你能想到與此圖片有關(guān)的哪些浮力知識？

學(xué)生交流得到以下知識點(diǎn)：

（1）梨子受到的浮力小于重力；

（2）蘋果受到的浮力等于重力；

（3）梨子的密度大于蘋果的密度；

（4）蘋果浸沒在水中時，浮力一定大于重力。

點(diǎn)評：問題1的設(shè)計可以復(fù)習(xí)物體的浮沉條件。

問題2：如果要具體知道，梨子所受浮力的大小，你有哪些方法？需要添加哪些實驗器材？

學(xué)生討論得出的方法有：

（1）用彈簧測力計可以測出梨子所受浮力的大?。?/p>

（2）利用阿基米德原理借助溢水杯可以求出梨子所受浮力的大小。

點(diǎn)評：問題2的設(shè)計可以復(fù)習(xí)計算浮力的兩種方法。

問題3：如果要具體知道蘋果所受浮力的大小，你有哪些方法？需要添加哪些實驗器材？

學(xué)生討論得出的方法有：

（1）利用蘋果漂浮根據(jù)二力平衡可以測出蘋果所受浮力的大小；

（2）利用阿基米德原理借助溢水杯也可以求出蘋果所受浮力的大小。

點(diǎn)評：有的學(xué)生認(rèn)為對漂浮的物體只能用浮力和重力大小相等來求解浮力大小，而不能用阿基米德原理求解，實際上只要知道液體的密度和物體排開液體的體積，不管物體處于什么狀態(tài)，都可以用阿基米德原理求解浮力大小。

問題4：如果要使蘋果下沉，梨子上浮，你有哪些方法？需要添加哪些實驗器材？

學(xué)生討論得出的方法有：

（1）加鹽可使梨子上浮；

（2）在蘋果上配重可使蘋果下沉。

點(diǎn)評：問題4的設(shè)計可以復(fù)習(xí)有關(guān)“影響浮力大小因素”的知識。

說明：在討論到加鹽可以使梨子上浮時，可以問學(xué)生此時與蘋果相關(guān)的物理量有沒有發(fā)生變化？（浮力不變，排開液體的體積變?。?/p>

問題5：在圖2中，如果蘋果和梨子所受浮力的大小分別為F1和F2，要定性比較它們的大小，你認(rèn)為題干中要附加哪些已知條件？

說明：如果蘋果和梨子的體積相同，則F1小于F2（根據(jù)阿基米德原理）；如果蘋果和梨子的質(zhì)量相同，則F1大于F2（根據(jù)浮沉條件）。

點(diǎn)評：問題5的思維含量較高，可以說只要學(xué)生在“題干”和“選項”之間能做到“思前想后”，我們還擔(dān)心學(xué)生在浮力相關(guān)知識點(diǎn)的掌握上存在問題嗎？

值得一提的是，實際生活中梨子大多也是浮在水面上的，如圖3所示。在圖2中我們?yōu)榱嗽谏险n時引出需要復(fù)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容——浮沉條件，因而在梨子上做了“手術(shù)”（在中心插入了一根鐵釘）。從科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的角度出發(fā)，這樣的教學(xué)是不妥的，容易讓學(xué)生認(rèn)為梨子是沉入水底的。那么，在教學(xué)中我們?nèi)绾翁幚磉@個問題呢？只要我們在下課前設(shè)計這樣一個情景并提出如下問題，就可以很好地解決以上問題。情景如圖3所示。

問題：同學(xué)們，這兩只梨子是老師同時從商場買來的同一批梨子，通過觀察我們發(fā)現(xiàn)一只漂浮，一只沉底。你猜一猜，哪一只梨子是真的，哪一只梨子被老師做了“手術(shù)”，做了什么“手術(shù)”？通過這樣的討論，學(xué)生不僅對浮力的相關(guān)知識加深了了解，同時也知道生活中的梨子大多是浮在水面上的。從而也理解了老師上課剛開始用的梨子是被老師事先“負(fù)重”了（插了一根釘子）。

3 交流關(guān)注學(xué)生，將方法“內(nèi)化”

課堂教學(xué)中，我們經(jīng)?？吹竭@樣的現(xiàn)象，當(dāng)教師提出一個問題后，請一位同學(xué)回答問題時，教師往往會很快給出評價，這樣處理顯然淡化了學(xué)生的主體地位。我們希望課堂教學(xué)中在師生交流問題時，學(xué)生才是“首席評價者”，這樣才能暴露出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題。通過學(xué)生評價和交流，最終才能讓學(xué)生真正領(lǐng)悟科學(xué)的思維方法。如圖4所示是蘇科版8年級下冊第9章第二節(jié)《牛頓第一定律》教學(xué)中的一個片段。

點(diǎn)評：以上兩種數(shù)據(jù)記錄表格雖然只是水平部分材料順序的顛倒，但是筆者認(rèn)為這個順序可以間接反映學(xué)生是否真正理解本實驗的科學(xué)思想。本實驗的科學(xué)思想是基于實驗現(xiàn)象的科學(xué)推理，這里的實驗現(xiàn)象就是觀察“阻力越來越小的情況下，物體運(yùn)動的趨勢”。我們根據(jù)阻力越小，小車運(yùn)動的路程越遠(yuǎn)，可以推理，阻力為零時，小車運(yùn)動的路程就無窮遠(yuǎn)，即物體將做勻速直線運(yùn)動。所以，表格2中數(shù)據(jù)的記錄順序是不科學(xué)的，這樣記錄數(shù)據(jù)也不利于學(xué)生真正理解牛頓第一定律建立的科學(xué)思想。課堂教學(xué)中教師應(yīng)該組織學(xué)生認(rèn)真討論這兩種表格的區(qū)別，從中培養(yǎng)學(xué)生基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括能力，促使學(xué)生將分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化。

4 研究解題方法，將思路“歸類”

在學(xué)習(xí)過程中，我們經(jīng)常碰到一些“動態(tài)分析”問題，這類試題的特點(diǎn)就是變量較多。

例1 如圖5所示，同一牙膏皮，放在甲液體中會沉底，放在乙液體中則會浮在液面上，請比較它在兩種液體中所受浮力的大小。

例2 如圖6所示，閉合開關(guān)，當(dāng)滑動變阻器滑片向右移動時，電壓表示數(shù)如何變化？

分析：以上兩個例題共同的特點(diǎn)就是分析判斷時涉及的變量較多。在例1中，學(xué)生如果根據(jù)液體的密度和物體排開液體的體積利用阿基米德原理來求解就比較困難了，因為通過分析可知甲液體的密度較小，而牙膏皮在甲液體中排開液體的體積較大，這樣兩者乘積的大小就無法判斷了。例2中要求判斷電壓表示數(shù)（下轉(zhuǎn)第75頁）（上接第71頁）的變化，如果學(xué)生根據(jù)電流和電阻的乘積來判斷同樣很困難，因為滑動變阻器滑片右移時，滑動變阻器的電阻變大，而電路中的電流變小，此時也無法利用電阻和電流的乘積來直接判斷電壓的變化。

不少老師碰到上面的問題，往往只是教會學(xué)生以下解題方法，即例1中抓住浮力與重力的比較得出結(jié)論；例2中抓住電源電壓和定值電阻的阻值不變得出結(jié)論。

以上教學(xué)只是教會學(xué)生去解題，并沒有教會學(xué)生對這類試題的“歸類”解法，如果我們認(rèn)真分析這類試題的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生堅信這類“多變量”試題一定有“突破口”——“不變量”，以后同學(xué)們碰到這樣的試題，要努力從題干中去尋找有哪些關(guān)鍵的不變量，這些不變量是我們解決這類問題的“橋梁”。以上兩道看似不相關(guān)的力學(xué)和電學(xué)試題，雖然知識點(diǎn)不一樣，但是解題的思路和方法是“同類”試題。通過這樣的提煉， 筆者認(rèn)為這樣的教學(xué)才能使學(xué)生真正掌握科學(xué)的解題方法，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉炳昇，李容.義務(wù)教育教科書物理（八年級下冊）[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

（欄目編輯 鄧 磊）