劉湘衡

（廣東省中山市實(shí)驗(yàn)中學(xué)，廣東中山 528403）

引 言

培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維對(duì)促進(jìn)物理科學(xué)的發(fā)展、提升學(xué)生科學(xué)認(rèn)知水平具有積極意義。高中物理核心素養(yǎng)也將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力作為重要的內(nèi)涵之一，教師要基于學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的重要意義，深入了解讀物理科學(xué)思維的基本內(nèi)涵，優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)，尋求學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的有效路徑。

一、物理科學(xué)思維內(nèi)涵闡釋

（一）模型建構(gòu)

模型建構(gòu)是指學(xué)生基于物理事實(shí)與既有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)建構(gòu)理想化、科學(xué)化的模型，對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行抽象化概括，將自身的思維憑借模型從感性不斷向理性推進(jìn)，從而促進(jìn)自身物理的科學(xué)思維發(fā)展[1]。

（二）科學(xué)推理

科學(xué)推理是學(xué)習(xí)者進(jìn)行思維活動(dòng)的過(guò)程，通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行提煉、概括、研判、推理、驗(yàn)證等思維活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生物理思維的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，從而發(fā)展學(xué)生的物理科學(xué)思維。人們對(duì)物理科學(xué)的認(rèn)識(shí)是漸進(jìn)的，這就導(dǎo)致了人們認(rèn)知的有限性，當(dāng)一個(gè)觀念或者發(fā)現(xiàn)提出后，我們需要借助物理實(shí)驗(yàn)、物理定律等，開(kāi)展邏輯思維活動(dòng)，從而檢視物理觀念與發(fā)現(xiàn)的科學(xué)性。

（三）質(zhì)疑與創(chuàng)新

質(zhì)疑與創(chuàng)新是科學(xué)思維的內(nèi)涵，它是在對(duì)物理事實(shí)、數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)推理與驗(yàn)證的基礎(chǔ)上提出疑問(wèn)，進(jìn)行批判活動(dòng)，并提出創(chuàng)造性觀念。質(zhì)疑與創(chuàng)新是推動(dòng)物理科學(xué)不斷向前發(fā)展的關(guān)鍵，也是培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的關(guān)鍵。

二、基于科學(xué)思維培養(yǎng)的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

本文以《超重與失重》一課為例，簡(jiǎn)要闡釋了基于科學(xué)思維培養(yǎng)的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）構(gòu)建科學(xué)思維情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)

在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，科學(xué)思維的發(fā)展與興趣直接相關(guān)，只有調(diào)動(dòng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)興趣，才能提升學(xué)生科學(xué)思維活性。因此，在高中物理教學(xué)過(guò)程中，我們要改變傳統(tǒng)物理教學(xué)單調(diào)的現(xiàn)狀，注重構(gòu)建科學(xué)思維情境，借助學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象，為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)搭建場(chǎng)景，或者借助生活現(xiàn)象幫助學(xué)生建立起模型，降低學(xué)生學(xué)習(xí)物理的難度，促使學(xué)生借助生活經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展物理科學(xué)思維。

在《超重與失重》一課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，筆者借助多媒體展示電梯里的超重現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察、記錄電梯升降過(guò)程中彈簧秤的讀數(shù)與靜止時(shí)讀數(shù)的對(duì)比，將問(wèn)題有機(jī)地滲透在情境中：電梯在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧秤讀數(shù)是如何產(chǎn)生的，表述的是一個(gè)什么物理量？彈簧秤示數(shù)的改變說(shuō)明了什么問(wèn)題？

筆者借助學(xué)生熟悉的生活中的現(xiàn)象，構(gòu)建了物理學(xué)習(xí)情境，建構(gòu)起超重與失重的生活化模型，使學(xué)生對(duì)超重與失重獲得了感性認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，筆者引入超重與失重的概念。這樣的導(dǎo)入不僅水到渠成，也有助于激發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步探究的愿望。

（二）搭建科學(xué)思維載體，引發(fā)學(xué)生探究愿望

學(xué)生物理思維不是憑空產(chǎn)生的，需要借助合適的載體進(jìn)行引領(lǐng)。這就需要教師在物理教學(xué)過(guò)程中，注重搭建科學(xué)思維的載體，如設(shè)計(jì)問(wèn)題、任務(wù)，發(fā)揮問(wèn)題引領(lǐng)作用以及學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，將物理教學(xué)知識(shí)有機(jī)地融合在學(xué)習(xí)任務(wù)、問(wèn)題中，引領(lǐng)學(xué)生憑借載體展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而為學(xué)生的思維提供明確的導(dǎo)向，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的目的性與有效性。

《超重與失重》一課在導(dǎo)入基礎(chǔ)上，可以引領(lǐng)學(xué)生回到生活中，讓學(xué)生列舉生活中的超重、失重現(xiàn)象，并自然地引發(fā)出問(wèn)題：產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么呢？教師從生活中的現(xiàn)象引入，使學(xué)生的思維從感性逐步成長(zhǎng)為理性；讓學(xué)生自己列舉生活中的超重、失重現(xiàn)象，深化學(xué)生對(duì)失重、超重現(xiàn)象的理性認(rèn)識(shí)，并在生活中失重、超重現(xiàn)象的幫助下，進(jìn)行提煉，為問(wèn)題的提出進(jìn)行思維鋪墊；問(wèn)題載體的運(yùn)用則明確了學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生思維的發(fā)展有了明確的方向。

（三）優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)

實(shí)踐出真知，學(xué)生物理思維的發(fā)展離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，物理教師要結(jié)合學(xué)生的學(xué)情特點(diǎn)與物理教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)科學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要突出學(xué)生的主體地位，為學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得豐富的體驗(yàn)。不僅如此，教師還要進(jìn)一步豐富物理實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型，除了物理演示實(shí)驗(yàn)外，還要積極開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)、微實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等，從而激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

例如，《超重與失重》一課提出“產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么”的問(wèn)題，為了幫助學(xué)生進(jìn)行理性推理，筆者設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)：探究超重、失重實(shí)質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)方案采用填空式設(shè)計(jì)方式：（1）實(shí)驗(yàn)器材：彈簧秤、鉤碼。（2）裝置：（畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖）。（3）按照以下步驟觀察、記錄彈簧秤的示數(shù)如何變化？

步驟1：靜止；加速上升；減速上升。

步驟2：加速下降；減速下降。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，最后引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)——牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)實(shí)驗(yàn)展開(kāi)分析，從而得出超重、失重實(shí)質(zhì)、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)物理灌輸式的教學(xué)方式，教師不再是單向地向?qū)W生灌輸物理知識(shí)，而是讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)，從而強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的意識(shí)；借助牛頓運(yùn)動(dòng)定律既有的知識(shí)儲(chǔ)備，架構(gòu)起學(xué)生新舊知識(shí)之間的橋梁，促進(jìn)學(xué)生物理知識(shí)的有機(jī)融合，使學(xué)生的科學(xué)思維變得系統(tǒng)起來(lái)，從而有效地提升了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

（四）注重課堂總結(jié)拓展，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的思維升級(jí)

在高中物理教學(xué)過(guò)程中，教師往往會(huì)忽視課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，拓展形式簡(jiǎn)單化，這不利于學(xué)生科學(xué)思維的升級(jí)。在高中物理教學(xué)過(guò)程中，我們要優(yōu)化課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，借助知識(shí)樹(shù)的形式，引導(dǎo)學(xué)生梳理課堂所學(xué)知識(shí)，從而形成系統(tǒng)的知識(shí)鏈。在總結(jié)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方面，我們可以結(jié)合練習(xí)改變教師總結(jié)的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)，從而促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

《超重與失重》一課的總結(jié)，我們可以借助以下表格題引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行梳理（如表1）。

表1 《超重與失重》重點(diǎn)知識(shí)表格

在拓展環(huán)節(jié)上，為了提升學(xué)生的思維品質(zhì)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)有側(cè)面打孔的一次性水杯，裝水后將其拋向空中，試分析其在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水是否會(huì)從小孔流出？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并說(shuō)明其中涉及的物理知識(shí)與原理。

結(jié) 語(yǔ)

總之，學(xué)生物理科學(xué)思維發(fā)展不是一個(gè)短效、簡(jiǎn)單的工作，需要我們基于科學(xué)思維內(nèi)涵，有機(jī)地結(jié)合學(xué)情與物理教學(xué)實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)能力的發(fā)展與創(chuàng)造能力的成長(zhǎng)。