作者簡(jiǎn)介：林明華同志現(xiàn)任福州教育研究院院長(zhǎng)，正高級(jí)教師、特級(jí)教師，福建省學(xué)科教學(xué)帶頭人，教育部中小學(xué)骨干教師培訓(xùn)“國(guó)培專家”，福州市人民政府督學(xué)，福建省普通高中物理學(xué)科課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，高中物理教材山東科技版編寫(xiě)組核心成員，福州市物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、福建省中學(xué)物理教學(xué)研究會(huì)副理事長(zhǎng)。曾主持或參與多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)教育科研課題，撰寫(xiě)教育教學(xué)論文在CN刊物發(fā)表四十余篇，其中在核心期刊發(fā)表9篇，被人大復(fù)印報(bào)刊資料全文轉(zhuǎn)載2篇，出版20余萬(wàn)字的專著《慢悟理——中學(xué)物理重過(guò)程教學(xué)的探索》。

摘 要：科學(xué)思維是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出的四個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，物理教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)科學(xué)思維教育的意義，了解科學(xué)思維教育的基本內(nèi)容，掌握科學(xué)思維教育的基本方法，發(fā)揮科學(xué)思維教育的評(píng)價(jià)導(dǎo)向。文章針對(duì)這些方面從理論上作出簡(jiǎn)要介紹，并從課堂教學(xué)實(shí)際操作層面給出具體的建議。

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)思維；課堂落實(shí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）10-0001-4

科學(xué)課程都有一項(xiàng)共同的責(zé)任就是培育學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)，而物理學(xué)科作為科學(xué)學(xué)科的領(lǐng)頭羊，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的培育更負(fù)有主要責(zé)任。同時(shí)，在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出的四個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”中，科學(xué)思維又是處在重要的位置，是中學(xué)物理教學(xué)的重中之重。在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)深刻領(lǐng)悟科學(xué)思維的內(nèi)涵，并在課堂教學(xué)中加以落實(shí)。

1 領(lǐng)悟科學(xué)思維教育的重要意義

實(shí)施高中物理課程，首先要有正確的物理課程價(jià)值觀，充分認(rèn)識(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的意義，明確達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)提出的各項(xiàng)教學(xué)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)物理課程育人目的的重要保障。

1. 科學(xué)思維教育是全面落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的需要?？茖W(xué)思維在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）中被確定為物理課程四個(gè)核心素養(yǎng)之一，并對(duì)科學(xué)思維教育目標(biāo)和內(nèi)容提出了具體的要求：（1）具有建構(gòu)模型的意識(shí)和能力；（2）能運(yùn)用科學(xué)思維方法，從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論；（3）具有使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)和評(píng)估科學(xué)證據(jù)的能力，能運(yùn)用證據(jù)對(duì)研究的問(wèn)題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)；（4）具有批判性思維的意識(shí)，能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問(wèn)題，追求科技創(chuàng)新[1]。這四點(diǎn)要求的落實(shí)，要靠全體物理教師的高度責(zé)任感和強(qiáng)烈的育人意識(shí)，以及根據(jù)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地把科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)融入課堂教學(xué)的智慧和能力。

2. 科學(xué)思維教育是培育現(xiàn)代社會(huì)公民的需要。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化，科學(xué)思維的價(jià)值取向和思維方法都是每一位現(xiàn)代社會(huì)公民必須了解和掌握的內(nèi)容?？茖W(xué)思維素養(yǎng)的水平，很大程度上決定著公民的科學(xué)素養(yǎng)，影響著人們的生活質(zhì)量。高中物理新課程改革，能夠有別于其他學(xué)科，增加一個(gè)必修模塊，這也折射出人們對(duì)物理學(xué)的高度重視，是未來(lái)公民的需要。

2 了解科學(xué)思維教育的基本內(nèi)容

要確保在物理課程實(shí)施過(guò)程中落實(shí)好科學(xué)思維的培育，就得搞清楚科學(xué)思維教育的基本內(nèi)容，才能把握住科學(xué)思維教育的方向。

1. 科學(xué)思維的基本取向?！掇o?！逢P(guān)于思維的解釋是：思維指理性認(rèn)識(shí)（思想）或指理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程（思考），是人腦對(duì)客觀事物間接的和概括的反映，包括邏輯思維和形象思維[2]。人的認(rèn)知過(guò)程中的意識(shí)活動(dòng)包括對(duì)外部刺激和信息的主觀感受、選擇和理解等多方面。也就是說(shuō)，科學(xué)思維是有價(jià)值觀的、有取向的，物理教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生逐漸形成真正的科學(xué)思維，不能只是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生做一些思維訓(xùn)練?？茖W(xué)思維強(qiáng)調(diào)以實(shí)證為判斷的依據(jù)、以邏輯作論證的手段、以質(zhì)疑作評(píng)價(jià)的起點(diǎn)，這是科學(xué)思維有別于其他思維的特征之一，也是高中物理教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生形成的科學(xué)思維價(jià)值取向。從科學(xué)史看，科學(xué)思維的發(fā)展是從伽利略的研究開(kāi)始的，他獨(dú)創(chuàng)了邏輯推理與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，形成了以實(shí)驗(yàn)方法、邏輯方法和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合為主要內(nèi)容的近代科學(xué)思維[3]。由于科學(xué)思維采用不同于其他思維形式的視角來(lái)看待世界，使得科學(xué)思維逐漸成為人們認(rèn)識(shí)世界的重要方式。

2. 科學(xué)思維的基本要素?？茖W(xué)思維的基本要素也是科學(xué)思維區(qū)別于其他思維方式的基本特征。盡管人們對(duì)科學(xué)思維過(guò)程有不同的看法，但對(duì)于科學(xué)思維的基本要素大家還是有比較一致的認(rèn)識(shí)，主要包括：提出問(wèn)題、建立模型、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等。基本要素組成科學(xué)思維的基本框架，同時(shí)也是物理教學(xué)培育學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的重要抓手。物理課堂教學(xué)要緊緊圍繞科學(xué)思維的基本要素才能開(kāi)展真正意義的科學(xué)思維教育，否則很容易變?yōu)橹淮骺茖W(xué)思維的帽子或只單純進(jìn)行思維方法的訓(xùn)練。

3. 科學(xué)思維的基本方法?？茖W(xué)思維的基本方法是物理教學(xué)發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力的具體內(nèi)容。思維方法就是思維主體為達(dá)到思維目的，把相關(guān)概念和動(dòng)作因素組合排列成為靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的具有先后次序、步驟、程序和可以運(yùn)行的操作過(guò)程的總和[4]。人們要想解決復(fù)雜的物理問(wèn)題，必然需要采用各種方法，而這些方法的核心就是思維方法。思維方法包含兩大部分：邏輯思維方法和非邏輯思維方法。邏輯思維方法又細(xì)分為：分析、綜合、抽象、概括、推理、論證等；非邏輯思維方法可細(xì)分為：直覺(jué)、靈感、想象等。這些思維方法都是在發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的過(guò)程中必不可少的教學(xué)內(nèi)容，是高中物理教學(xué)的重中之重。

3 掌握科學(xué)思維教育的基本方法

在高中物理教學(xué)中落實(shí)科學(xué)思維教育的方法很多，下面重點(diǎn)談三個(gè)方面：

3.1 在知識(shí)建構(gòu)中凸顯過(guò)程性

科學(xué)思維教育主要不是靠傳授，而是要靠學(xué)生自己去經(jīng)歷和體驗(yàn)，不能把科學(xué)思維當(dāng)作知識(shí)來(lái)接受，不能只當(dāng)旁觀者，要主動(dòng)投入到知識(shí)建構(gòu)的全過(guò)程中。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律和建立概念的過(guò)程是非常復(fù)雜而曲折的，要讓學(xué)生領(lǐng)悟和體驗(yàn)這一點(diǎn)，就得在教學(xué)中設(shè)計(jì)相應(yīng)的建構(gòu)過(guò)程，使學(xué)生在經(jīng)歷知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程中領(lǐng)略科學(xué)探究的精神和智慧。教材可以呈現(xiàn)學(xué)科知識(shí)，但不能全面呈現(xiàn)科學(xué)探究的精神和智慧，學(xué)生很難通過(guò)教材直接獲得科學(xué)思維的提升。因此，課堂教學(xué)就要避免單純的知識(shí)傳授，努力創(chuàng)設(shè)真實(shí)的物理情境，設(shè)計(jì)知識(shí)的形成過(guò)程，使課堂教學(xué)既要重結(jié)果，更要重過(guò)程。在課堂教學(xué)中學(xué)生經(jīng)歷過(guò)程性體驗(yàn)，還包括知識(shí)形成過(guò)程體驗(yàn)、知識(shí)應(yīng)用過(guò)程體驗(yàn)等，這些體驗(yàn)都需要精心設(shè)計(jì)，用心落實(shí)。

比如，牛頓第二定律的教學(xué)中，教師不應(yīng)簡(jiǎn)單地直接給出規(guī)律，也不應(yīng)急急忙忙讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)去探究F、m、a三者的關(guān)系，而應(yīng)先引導(dǎo)學(xué)生理清這一問(wèn)題中的因果關(guān)系，經(jīng)歷邏輯思維過(guò)程，進(jìn)而找到實(shí)驗(yàn)探究方向，這樣學(xué)生就有了非常明確的探究目的。這里要讓學(xué)生明確，我們是要研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化規(guī)律，需要探究影響物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的因素，并找到這些因素之間的關(guān)系。在學(xué)生理解描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量是加速度a的基礎(chǔ)上，明確引起狀態(tài)發(fā)生變化的原因是物體所受到的合外力F，阻礙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的是物體的慣性，而描述物體慣性大小的是質(zhì)量m。通過(guò)這一邏輯思維，學(xué)生就把F、m、a三者聯(lián)系在一起，明白了在這一事物發(fā)展中，物體所受到的合外力F是外因，物體的慣性（質(zhì)量）m是內(nèi)因，加速度a是內(nèi)因和外因共同起作用的結(jié)果[5]。這樣在知識(shí)形成過(guò)程中也自然融入了哲學(xué)思想教育。

物理教學(xué)如果通過(guò)邏輯思維，采用“由因?qū)Ч被颉皥?zhí)果索因”的教學(xué)思路來(lái)設(shè)計(jì)和組織課堂教學(xué)，即從原因出發(fā)產(chǎn)生結(jié)果或根據(jù)結(jié)果找出產(chǎn)生原因，就讓學(xué)生獲得一種體驗(yàn)過(guò)程，在這一過(guò)程中學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也得到有效落實(shí)。

3.2 在課堂教學(xué)中重視實(shí)踐性

物理知識(shí)屬于學(xué)科性知識(shí)，與物理學(xué)科知識(shí)相關(guān)的生產(chǎn)生活知識(shí)為實(shí)踐性知識(shí)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，不能只注重學(xué)科性知識(shí)，而忽視與物理知識(shí)相關(guān)的實(shí)踐性知識(shí)。基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)，要跳出學(xué)科性知識(shí)教學(xué)的狹窄空間，主動(dòng)將實(shí)踐性知識(shí)融入學(xué)科性知識(shí)教學(xué)的過(guò)程中，使學(xué)科性知識(shí)與實(shí)踐性知識(shí)相互交融、互相促進(jìn)。

學(xué)科課程的實(shí)施雖然主要是在課堂，但只要教師的實(shí)踐意識(shí)強(qiáng)，能自覺(jué)地把實(shí)踐教育納入課堂教學(xué)中，課堂一樣可以搭建有效的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。在教學(xué)中，教師既要強(qiáng)調(diào)物理知識(shí)的應(yīng)用，構(gòu)建物理知識(shí)應(yīng)用的真實(shí)場(chǎng)景和問(wèn)題情境，又要智慧地促進(jìn)學(xué)生形成學(xué)習(xí)共同體，營(yíng)造相互合作、交流的學(xué)習(xí)環(huán)境。課堂上鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，積極參與課堂討論。學(xué)生長(zhǎng)期經(jīng)歷質(zhì)疑、提問(wèn)、思考的過(guò)程，才會(huì)對(duì)物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的、穩(wěn)定持久的興趣。

比如，人們?cè)谏钪谐Ｒ?jiàn)到彩虹。關(guān)于彩虹學(xué)生會(huì)有許多疑惑，教學(xué)中如何把這一自然現(xiàn)象納入物理課堂教學(xué)，挖掘其育人的功能呢？教師就應(yīng)充分利用好這一能夠有效激發(fā)人們遐想的育人載體，讓學(xué)生在此體驗(yàn)建立模型和解決問(wèn)題的思維全過(guò)程。

圖1展示的是一幅自然界的彩虹，學(xué)生不難提出與彩虹有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題：彩虹為何總是呈圓弧形，彩虹為何有固定的顏色排序，為什么虹與霓總是同時(shí)出現(xiàn)，為何霓的顏色排序恰與虹相反，等等。

在理解的基礎(chǔ)上，確定這是一個(gè)光學(xué)問(wèn)題后，就會(huì)提出相應(yīng)的物理問(wèn)題：是哪來(lái)的光形成彩虹，光在傳播過(guò)程中遇到什么情況？光的傳播發(fā)生了什么變化，這里遵循哪些物理規(guī)律等。

要解決這一物理問(wèn)題，就得思考形成彩虹的自然條件——雨后、斜陽(yáng)?！坝旰蟆比菀自诘乇泶髿庵行纬纱罅康男∷椋弧靶标?yáng)”確保光線照射的角度，經(jīng)水珠改變傳播方向后恰能到達(dá)觀察者的眼睛。由此需要建構(gòu)物理模型——研究一顆球狀水珠。

接下來(lái)就得運(yùn)用工具：物理工具和數(shù)學(xué)工具。運(yùn)用光的色散知識(shí)和光的反射、光的折射知識(shí)進(jìn)行分析，并用數(shù)學(xué)工具（對(duì)稱法作圖）選擇紅光和紫光為代表，分別作出其光路圖，如圖2所示。

從所作的光路圖，便得到了物理結(jié)果：進(jìn)入觀察者眼睛的光線中，紅色光與水平面的夾角比紫色光與水平面的夾角要大些。

由于進(jìn)入觀察者眼睛的紅色光與水平面的夾角大，而紫色光與水平面的夾角小，逆著光的傳播方向觀察，人們就會(huì)得出實(shí)際結(jié)果：紅光來(lái)自圓弧狀彩虹的外側(cè)，而紫光來(lái)自圓弧狀彩虹的內(nèi)側(cè)。

同理，分析可得如圖3所示的霓的光路原理圖，并得出紅光來(lái)自圓弧狀霓的內(nèi)側(cè)，紫光則來(lái)自圓弧狀霓的外側(cè)。

再把分析得到的實(shí)際結(jié)果與由實(shí)際照片提出的實(shí)際問(wèn)題對(duì)照，檢驗(yàn)結(jié)果正確與否。這就是一個(gè)完整的思維邏輯，如圖4所示。讓學(xué)生經(jīng)歷這樣的思維全過(guò)程，目的就是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)，學(xué)會(huì)這種思維的方法。

3.3 關(guān)注學(xué)科知識(shí)育人內(nèi)隱性

在外顯性的物理知識(shí)中往往深藏著重要的內(nèi)隱性知識(shí)，內(nèi)隱性知識(shí)指的是沒(méi)有以文本形式明確表述出來(lái)的，深藏在外顯性的物理知識(shí)中的相關(guān)知識(shí)，比如物理方法、物理思想、物理觀念和物理精神等。物理知識(shí)是人們認(rèn)識(shí)客觀世界的勞動(dòng)成果，承載著物理方法和物理精神，是物理文化的基礎(chǔ)。物理思想方法充分體現(xiàn)了物理思維，是物理文化最主要的內(nèi)容。觀念是一個(gè)人對(duì)事物的看法或思想，物理觀念是指人們自覺(jué)運(yùn)用物理思想方法和觀點(diǎn)對(duì)客觀世界的看法或態(tài)度，折射出一個(gè)人對(duì)客觀世界的物理審美觀。物理精神是物理學(xué)家們?cè)谇笳?、求?shí)、追求真理的科學(xué)探索活動(dòng)中，形成的獨(dú)特的精神氣質(zhì)，是物理文化的精髓。這些都是物理課程的育人價(jià)值，在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)上處于重要的地位，需要物理教師在幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)的過(guò)程中智慧地落實(shí)。

物理教學(xué)中，要特別重視一些能有效滲透科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史、科學(xué)與社會(huì)等體現(xiàn)科學(xué)人文精神教育的題材，并在教學(xué)中充分發(fā)揮這些題材的載體功能。

比如，關(guān)于萬(wàn)有引力定律的教學(xué)題材，絕對(duì)不是只讓學(xué)生掌握萬(wàn)有引力定律就認(rèn)為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，而應(yīng)利用這一題材挖掘其內(nèi)隱性知識(shí)，促進(jìn)物理核心素養(yǎng)培育的目的。萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一，它的發(fā)現(xiàn)是近代經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果，在科學(xué)史上普遍認(rèn)為這一成果歸功于牛頓。但教學(xué)中不應(yīng)讓學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——誤認(rèn)為這一研究是牛頓獨(dú)立完成的。要讓學(xué)生了解到笛卡爾、伽利略、胡克、哈雷等科學(xué)家的貢獻(xiàn)，明白科學(xué)研究的道路是艱辛、曲折的，理解牛頓是“站在巨人肩膀上”的道理。同時(shí)，還要讓學(xué)生了解地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一的意義，以及對(duì)物理學(xué)和天文學(xué)發(fā)展的影響，這些都關(guān)系到正確科學(xué)觀、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的形成。

4 發(fā)揮科學(xué)思維教育的評(píng)價(jià)導(dǎo)向

評(píng)價(jià)引導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)，同時(shí)也引導(dǎo)著教師的教。因此，無(wú)論是由教師主導(dǎo)的隨堂評(píng)價(jià)、作業(yè)評(píng)價(jià)、校內(nèi)考試評(píng)價(jià)，還是由上級(jí)部門(mén)主導(dǎo)的質(zhì)量檢測(cè)、學(xué)業(yè)考試評(píng)價(jià)，都應(yīng)該努力執(zhí)行《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)的要求和建議。課程標(biāo)準(zhǔn)給出了評(píng)價(jià)原則、評(píng)價(jià)任務(wù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方式。對(duì)于科學(xué)思維，要求評(píng)價(jià)學(xué)生從物理視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相互關(guān)系認(rèn)識(shí)的科學(xué)思維發(fā)展水平，具體包含五個(gè)水平層次。教學(xué)中應(yīng)不斷創(chuàng)新評(píng)價(jià)工具，不能簡(jiǎn)單采用各種教輔書(shū)提供的習(xí)題。對(duì)于評(píng)價(jià)功能很強(qiáng)的經(jīng)典習(xí)題，對(duì)實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)加以保留；有些習(xí)題雖不能對(duì)核心素養(yǎng)作出有效評(píng)價(jià)，但其聯(lián)系實(shí)際的情境很好，這樣的習(xí)題可以通過(guò)對(duì)習(xí)題立意、設(shè)問(wèn)進(jìn)行改造、創(chuàng)新，使之煥發(fā)新的活力。

比如，過(guò)去常見(jiàn)的一道習(xí)題：測(cè)量人上樓梯的功率，需要哪些器材？需要測(cè)量哪些物理量？用相關(guān)物理量表示測(cè)量的結(jié)果。如果把這道習(xí)題進(jìn)行如下改編：設(shè)計(jì)一種測(cè)量自己上樓梯時(shí)的功率大小的實(shí)驗(yàn)方案，要求根據(jù)方案進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。并由此預(yù)測(cè)用一臺(tái)跟自己上樓功率相同的電動(dòng)機(jī)，把質(zhì)量為M的磚從一樓提升到二樓至少要花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間。這樣的一道課外作業(yè)題，就不只是簡(jiǎn)單套公式進(jìn)行計(jì)算這么簡(jiǎn)單，訓(xùn)練的目的是讓學(xué)生經(jīng)歷這項(xiàng)探究活動(dòng)，感悟物理思維方法和科學(xué)方法，在學(xué)科核心素養(yǎng)的培育上，收獲遠(yuǎn)大于做幾道普通的習(xí)題。

落實(shí)科學(xué)思維教育，培育學(xué)生的核心素養(yǎng)任重道遠(yuǎn)，需要物理教師在課堂教學(xué)中自覺(jué)努力踐行。

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