(重慶市育才中學(xué)校,重慶 400050)

1 引言

科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(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(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過程，是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用，是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判、進(jìn)行檢驗(yàn)和修正、進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。筆者結(jié)合“光的直線傳播”的教學(xué)，探討初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)策略。

2 利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，構(gòu)建物理模型

物理學(xué)很多概念和規(guī)律是從實(shí)際生活場景中總結(jié)、簡化、抽象出來的，在課堂上利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)生活中學(xué)生熟悉的、與物理概念和規(guī)律相關(guān)的生活情景，讓學(xué)生有目的地審視生活中的情景，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將生活情景簡化，抽象、構(gòu)建出物理模型時，進(jìn)而逐步建立概念和規(guī)律。

例1：光線的教學(xué)

“光線”是初中物理教學(xué)中一個非常重要的物理模型，是為了描述光的直線傳播而建立的一種理想化的物理模型，構(gòu)建光線模型的過程對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)有著重要作用。筆者在這一部分知識的教學(xué)中，首先展示激光在生活中常見的固、液、氣三種狀態(tài)中的傳播情景，讓學(xué)生感知光的直線傳播在實(shí)際生活中的普遍性。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生分析這種光的傳播現(xiàn)象的共性，將這種共性進(jìn)行簡化處理，并用數(shù)學(xué)中的帶箭頭的直線來描述光的直線傳播這種特性，進(jìn)而引出光線的概念。

如圖1所示，利用實(shí)驗(yàn)構(gòu)建物理模型時，首先利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，加深學(xué)生的感知和直觀感受，并對比分析這些生活情景，尋找共性。緊接著嘗試抓住主要因素，忽略次要因素，將情景簡化，突出主要特征。最后借助數(shù)學(xué)工具等方式嘗試描述這種現(xiàn)象，構(gòu)建物理模型，并在物理模型構(gòu)建過程中注重學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

圖1

3 開展學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理

學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)包括學(xué)生在課堂上或在家中動手完成的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備材料、動手制作、觀察現(xiàn)象、推導(dǎo)結(jié)論的過程，這對學(xué)生科學(xué)推理能力的培養(yǎng)有著重要的作用。

例2：小孔成像的教學(xué)

小孔成像是光的直線傳播典型的應(yīng)用之一，筆者在這部分內(nèi)容教學(xué)時采用學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探究的方式。首先給每組學(xué)生準(zhǔn)備紙杯、半透膜(保鮮膜)、蠟燭、火柴、牙簽等材料，讓學(xué)生動手制作一個小孔成像儀，并觀察像的特點(diǎn)。

學(xué)生通過動手實(shí)驗(yàn)，制作了小孔成像儀，觀察了成像情況，發(fā)現(xiàn)蠟燭燭焰通過小孔在光屏上成倒立的像。此時教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用剛剛所學(xué)的直線傳播知識，提出問題：物體通過小孔成倒立像的原因是什么？能否用光線描述小孔成像的原理？像的形狀與孔的形狀是否有關(guān)？像的大小可能與哪些因素有關(guān)？通過追問，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和物理知識進(jìn)行推理，最終總結(jié)小孔成像的原理和成像的特點(diǎn)。

學(xué)生在家中動手實(shí)驗(yàn)，還可以進(jìn)一步推理，從探究1個孔成像規(guī)律，再到3個孔，再到5個孔，在半透膜上依次看到1個、3個、5個倒立的蠟燭像(如圖2)。學(xué)生經(jīng)過自己動手實(shí)驗(yàn)，推理猜想，并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，科學(xué)推理助推了創(chuàng)新想法的產(chǎn)生。

圖2

4 巧用演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力

演示實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察思考能力，在新課引入、激發(fā)學(xué)生興趣、突破教學(xué)重難點(diǎn)上都有著重要的作用。通過演示實(shí)驗(yàn)，教師在學(xué)生認(rèn)真觀察的基礎(chǔ)上，通過追問的方式引導(dǎo)，能有效培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力。

例3：光在不均勻介質(zhì)中傳播的演示實(shí)驗(yàn)

學(xué)生通過分析生活中光沿直線傳播的大量實(shí)例，得出了光沿直線傳播的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)一步追問：是不是在所有的介質(zhì)中光都會沿直線傳播呢？光的直線傳播需要條件嗎？如果需要，需要什么樣的條件呢？進(jìn)而引發(fā)學(xué)生對已有的認(rèn)知進(jìn)行不斷地反思和質(zhì)疑。學(xué)生不熟悉光在不均勻的介質(zhì)中傳播情景，很多人都沒有見過，即使見過也未進(jìn)行過深入思考和分析。此時在課堂上教師可以通過演示實(shí)驗(yàn)展示光在不均勻介質(zhì)中的傳播情況(如圖3)。學(xué)生在不斷反思、質(zhì)疑的過程中，再加上在演示實(shí)驗(yàn)中觀察到的光在不均勻介質(zhì)中的現(xiàn)象，從而對原有認(rèn)知進(jìn)行重建，進(jìn)而理解光的直線傳播是需要條件的，光在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播。教師在此基礎(chǔ)上再進(jìn)一步聯(lián)系生活實(shí)際，介紹太陽發(fā)出的光是怎樣到達(dá)地球的相關(guān)知識。太陽發(fā)出的光穿過地球周圍的大氣層到達(dá)地球，由于大氣層的分布不均勻，所以從太陽到達(dá)地球的光會發(fā)生彎曲，其本質(zhì)原因可以用以后學(xué)到的光的折射規(guī)律解釋。

圖3

這樣的演示實(shí)驗(yàn)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的反思、質(zhì)疑的能力，同時促進(jìn)了學(xué)生認(rèn)知的重建，促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。教師在做演示實(shí)驗(yàn)時，可以鼓勵學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大膽、合理猜想，對常規(guī)現(xiàn)象進(jìn)行反思和質(zhì)疑，并通過自己的認(rèn)真觀察，努力尋求新的發(fā)現(xiàn)，從而找到規(guī)律，真正促進(jìn)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力的提升。

在初中物理教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，利用物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，開展學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，并通過啟發(fā)式追問，引導(dǎo)學(xué)生觀察，對現(xiàn)象進(jìn)行反思，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而有效促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。