張展敏

【摘 要】本文分析在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性，以及高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)存在的問(wèn)題，以《波爾的原子模型》為例，闡述培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計(jì)方案與課堂實(shí)踐，總結(jié)培養(yǎng)科學(xué)思維的“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的步驟和實(shí)施策略，對(duì)高中物理培養(yǎng)科學(xué)思維進(jìn)行有益探索。

【關(guān)鍵詞】高中物理 波爾原子模型 科學(xué)思維 實(shí)踐研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）06B-0143-05

在 2017 年版的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，明確提出通過(guò)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步形成必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括四個(gè)方面，物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

一、在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性

隨著人類(lèi)對(duì)大自然認(rèn)識(shí)的不斷深入，思維的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)過(guò)程。第一，早期沒(méi)有概念范疇的行為思維、情感思維、神話(huà)思維等原始思維。第二，根據(jù)生活感受、實(shí)踐體驗(yàn)、習(xí)慣觀念開(kāi)展思維活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)思維。第三，依據(jù)一定的已有知識(shí)，遵循特有的原則和程序，借助概念、判斷、推理抽象出事物的特征和本質(zhì)的邏輯思維，它極大提高了思維的效率，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)幾乎成為科學(xué)界思考問(wèn)題的唯一形式，近現(xiàn)代科學(xué)基本上是借助邏輯思維建立和發(fā)展起來(lái)的。第四，20 世紀(jì)初，隨著科學(xué)發(fā)展的復(fù)雜化和非經(jīng)典化，那些過(guò)于規(guī)范化和形式化的邏輯思維限制了人們的想象力和創(chuàng)造力。為了解決科學(xué)發(fā)展的困惑，人們開(kāi)始關(guān)注非邏輯思維。它包括形象思維和直覺(jué)思維（含靈感思維），形象思維是通過(guò)聯(lián)想、想象來(lái)反映和把握事物的思維活動(dòng);直覺(jué)思維是依靠靈感或頓悟迅速理解并做出判斷和得出結(jié)論的思維。非邏輯思維往往在科學(xué)創(chuàng)造、人類(lèi)生活等方面起著重要的作用。邏輯思維和非邏輯思維之間可以相互轉(zhuǎn)化，邏輯思維的濃縮和跳躍，有可能表現(xiàn)為非邏輯思維，非邏輯思維具體化、條理化便轉(zhuǎn)化為邏輯思維。

科學(xué)思維是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然、社會(huì)等客觀規(guī)律過(guò)程中對(duì)感性認(rèn)識(shí)材料進(jìn)行加工處理的思維活動(dòng)?？茖W(xué)思維方法包括抽象概括、歸納演繹、分析綜合、比較分類(lèi)等邏輯思維方法和形象思維、直覺(jué)思維等非邏輯思維方法?？茖W(xué)思維包含四要素，模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新。

科學(xué)的發(fā)展史是一部思維發(fā)展史。曾任中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)的路甬祥說(shuō)：“大凡在近現(xiàn)代科學(xué)上能獨(dú)樹(shù)一幟，在理論上有重大發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)上有跨時(shí)代創(chuàng)造的卓越科學(xué)家和發(fā)明家，往往都十分重視在哲學(xué)思維引導(dǎo)下的科學(xué)思維，并在科學(xué)方法論上顯示了新穎獨(dú)特的風(fēng)格?！备咧须A段物理教學(xué)的核心任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

二、高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)存在的問(wèn)題

（一）課改動(dòng)力不足，教學(xué)理念滯后

從 2017 年頒布新課程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)，由于沒(méi)有改變核心素養(yǎng)考核的評(píng)價(jià)體系，講授式的傳統(tǒng)教學(xué)模式和題海戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)試訓(xùn)練，依然可以在考試中得到高分，這在一定程度上影響了教師探索新教學(xué)方式的動(dòng)力。教師忽略了對(duì)學(xué)生一輩子受益的必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，忽略了獲取知識(shí)過(guò)程中所體現(xiàn)出來(lái)的思維能力的提升，忽略了推理論證和合作探究過(guò)程中興趣、嚴(yán)謹(jǐn)、毅力等科學(xué)態(tài)度和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)慕逃?/p>

（二）有改革意愿，缺改變方法

一些教師有教學(xué)改革的意愿，但缺乏探索新課程改革的毅力和能力，缺少可以效仿的行之有效的教學(xué)模式和方法，教師不知道如何開(kāi)展教學(xué)改革。因此研發(fā)科學(xué)思維培養(yǎng)的典型課例和教學(xué)模式，對(duì)新課改推進(jìn)尤為重要。

三、在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計(jì)與過(guò)程

為了更好地論述培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的具體做法，根據(jù)物理學(xué)發(fā)現(xiàn)史實(shí)和學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，以《波爾的原子模型》為例，通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)方案、課堂實(shí)踐、教學(xué)方法總結(jié)來(lái)進(jìn)行論述?！恫柕脑幽Ｐ汀肥侨私躺邕x修 3-5 第 18 章第 4 節(jié)內(nèi)容，是波爾在 1913 年發(fā)表的三篇論文的主要內(nèi)容。波爾受到普朗克、愛(ài)因斯坦等人的啟發(fā)，為了解決電子繞核運(yùn)動(dòng)和解釋氫原子光譜的問(wèn)題，提出了三個(gè)假說(shuō)，定態(tài)假說(shuō)、躍遷假說(shuō)、軌道量子化條件假說(shuō)，構(gòu)建了波爾的原子模型理論。波爾理論合理地解釋了氫原子和氦離子的電子運(yùn)動(dòng)和系列光譜問(wèn)題，根據(jù)波爾理論推導(dǎo)出的里德伯常量與實(shí)驗(yàn)值誤差很小。1914 年的弗蘭克—赫茲用電子轟擊汞原子實(shí)驗(yàn)很好地證實(shí)了波爾理論中原子能量的量子化假說(shuō)，這些證據(jù)都證明了波爾理論的成功。但對(duì)稍復(fù)雜的原子如氦原子，波爾理論就無(wú)法解釋它的光譜現(xiàn)象，這說(shuō)明波爾理論存在局限性。根據(jù)科學(xué)發(fā)現(xiàn)史實(shí)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生重走科學(xué)之路去發(fā)現(xiàn)波爾的原子模型，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（一）提出問(wèn)題和猜想假說(shuō)

【問(wèn)題 1】電子如何繞原子核運(yùn)動(dòng)？—— 引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“定態(tài)”假說(shuō)。

時(shí)光倒流，回到 20 世紀(jì)初的歐洲，當(dāng)時(shí)相關(guān)的科學(xué)研究成果如下。

材料一：1900 年普朗克提出能量是不連續(xù)的、一份一份的觀點(diǎn)，很好地解釋了黑體輻射的問(wèn)題。

材料二：1905 年愛(ài)因斯坦為了解釋光電效應(yīng)，提出光的能量是不連續(xù)的、一份一份的，每一份能量就是一個(gè)光子，光子的能量為 hv，一個(gè)電子吸收一個(gè)光子，電子克服原子核束縛逸出，關(guān)系式為：

Ek=hv-W0

材料三：1911 年 27 歲的波爾在哥本哈根大學(xué)以金屬電子論為主題的論文獲博士學(xué)位，1912 年到英國(guó)的曼徹斯特大學(xué)進(jìn)修，參加了以盧瑟福為首的科學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究工作。1911 年盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)合理地解釋了 α 粒子散射實(shí)驗(yàn)，但是無(wú)法解釋核外電子如何運(yùn)動(dòng)。

〖活動(dòng) 1〗師生討論，合作探究

假設(shè)你就是當(dāng)時(shí)的波爾，你如何解決你老師盧瑟福的問(wèn)題：電子如何繞原子核運(yùn)動(dòng)。

[生]我認(rèn)為電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)是 200 多年前的牛頓運(yùn)動(dòng)定律，類(lèi)似行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一樣。

[師]我也是這么認(rèn)為，但是根據(jù) 30 多年前麥克斯韋電磁波理論，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，形成電磁波，向外輻射能量。如果這樣，那么電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑將會(huì)越來(lái)越小，最后坍縮到原子核里，與 1911 年根據(jù) α 粒子散射實(shí)驗(yàn)所提出來(lái)的核式結(jié)構(gòu)矛盾。你怎么解決這個(gè)矛盾？

[生]麥克斯韋電磁波理論與以 α 粒子散射實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的核式結(jié)構(gòu)沖突，我寧愿相信實(shí)驗(yàn)。

[師]但是也有很多實(shí)驗(yàn)證明麥克斯韋電磁理論是對(duì)的。

[生]是不是在這種情況下麥克斯韋理論不能用了，就像牛頓運(yùn)動(dòng)定律在高速情況下不能用一樣？

[師]是有這個(gè)可能，定理、定律一般都有成立條件和適用范圍，那你認(rèn)為電子如何繞著原子核來(lái)運(yùn)動(dòng)？

[生]我猜測(cè)，它繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但不輻射能量。

[師]不輻射能量的依據(jù)是什么？

[生]是 10 多年前的普朗克量子化理論，它認(rèn)為能量是不連續(xù)的。根據(jù)電磁理論，向外輻射能量，半徑越來(lái)越小，電子的能量就會(huì)越來(lái)越小，并且它的變化是連續(xù)的，不符合量子化理論，所以應(yīng)該是半徑不變，能量不變，電子繞核運(yùn)動(dòng)不輻射能量，處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

[師]非常好，當(dāng)年的波爾也是這樣想的，并把想法跟他的老師盧瑟福進(jìn)行了匯報(bào)，這就是波爾原子模型的第一個(gè)假說(shuō)：定態(tài)。看來(lái)這位同學(xué)的智商跟波爾是一樣的。

【問(wèn)題 2】如何解釋氫原子光譜現(xiàn)象？—— 引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“躍遷”假說(shuō)。

材料四：1913 年 2 月，玻爾的同事漢森拜訪他，漢森提到了 1885 年瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末根據(jù)氫原子的四條可見(jiàn)光譜的波長(zhǎng)：656.47 nm（紅色）、486.27 nm（藍(lán)—綠色）、434.17 nm（紫色）、410.29 nm（紫色），受到幾何投影啟發(fā)，找到了公共因數(shù) 3645.6 和各自的系數(shù)：，總結(jié)出了波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)公式：（m=3，4，5，6，…）。1889 年瑞典物理學(xué)家里德伯在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步歸納出氫原子譜線(xiàn)更為普適的經(jīng)驗(yàn)公式：（R=1.097×107m-1，n=1，2，3，…;=n+1，n+2，n+3，…）。

〖活動(dòng) 2〗師生討論，合作探究

[師]根據(jù)電磁波理論，電子如果是做半徑越來(lái)越小的圓周運(yùn)動(dòng)，那么氫原子輻射出來(lái)的電磁波頻率和波長(zhǎng)有什么特點(diǎn)？

[生]半徑不斷變小，周期不斷變小，頻率不斷變大，波長(zhǎng)不斷變小，他們的共同特點(diǎn)是連續(xù)變化的。

[師]如何解釋氫原子光譜是不連續(xù)的、分立的？

[生]電磁理論不適用這種情況，只有構(gòu)建一種新的模型，才能解決這個(gè)問(wèn)題。電子處于不同能量的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)它從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)就會(huì)發(fā)出光子。

[師]如何解釋巴耳末經(jīng)驗(yàn)公式？

[生]應(yīng)該是從能量量子數(shù)為 3，4，5 的能級(jí)向量子數(shù)為 2 的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)。

[師]很好。這便是波爾原子模型的第二個(gè)假說(shuō)：躍遷。

【設(shè)計(jì)意圖】

（1）利用“猜想與反駁”的方式進(jìn)行教學(xué)，教師站在學(xué)生的對(duì)立面，通過(guò)不斷的質(zhì)疑和反駁，讓學(xué)生逐步完善自己的猜想，建構(gòu)出新的“定態(tài)”“躍遷”假說(shuō)，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力、創(chuàng)新能力和敢于面對(duì)質(zhì)疑批判的健康心態(tài)。

（2）讓學(xué)生闡述自己提出觀點(diǎn)的依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和論證能力。

（3）當(dāng)理論和實(shí)驗(yàn)有矛盾時(shí)，通過(guò)討論，讓學(xué)生意識(shí)到實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的標(biāo)準(zhǔn)，理論總是在不斷發(fā)展和完善。

（4）通過(guò)材料呈現(xiàn)，讓學(xué)生體會(huì)到了解前沿科技研究成果的重要性，培養(yǎng)交流與合作的科學(xué)精神。

（二）推理論證

【問(wèn)題 3】如何通過(guò)巴爾末經(jīng)驗(yàn)公式求解氫原子中電子在各個(gè)能級(jí)的能量？—— 引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出 E1=13.6 ev 和 ?。

材料五：1913 年 2 月，當(dāng)波爾看到巴耳末公式的瞬間興奮不已：“突然一切都清楚了！”

假設(shè)你是當(dāng)時(shí)的波爾，你掌握的資料有：①普朗克的能量量子化理論，光子能量為 E=hv;②巴耳末公式及其意義，，（n=3，4，5，…）請(qǐng)你推導(dǎo)出電子基態(tài)的能量和能量與量子數(shù) n 的關(guān)系。

【問(wèn)題 5】有什么實(shí)驗(yàn)證明波爾理論是正確的—— 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證波爾理論。

〖活動(dòng) 5〗閱讀材料，分享體會(huì)

讓學(xué)生閱讀弗蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)的材料，了解實(shí)驗(yàn)原理、結(jié)果，分享實(shí)驗(yàn)意義。

【設(shè)計(jì)意圖】

（1）通過(guò)推理論證，讓學(xué)生掌握科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法的一般過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—— 構(gòu)建假說(shuō)—— 合理解釋更多現(xiàn)象—— 理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—— 假說(shuō)逐步形成理論。

（2）通過(guò)假說(shuō)和已有理論進(jìn)行分析推理，論證假說(shuō)，培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。

（3）通過(guò)了解弗蘭克實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證波爾理論的過(guò)程，讓學(xué)生體驗(yàn)證明理論的最有力證據(jù)是實(shí)驗(yàn)。

（三）總結(jié)應(yīng)用

【問(wèn)題 6】如何解釋氫原子光譜的萊曼系和帕申系，并預(yù)測(cè)可能存在的其他氫原子光譜。

材料六：萊曼在 1906—1914 年發(fā)現(xiàn)氫原子的紫外線(xiàn)部分光譜，波長(zhǎng)分別為 121.6，102.5，97.2，94.9，93.7，93.0，92.6，92.3 等，帕申在 1908 年發(fā)現(xiàn)了氫原子光譜的紅外線(xiàn)部分光譜，波長(zhǎng)分為 1875.1，1281.8，1093.8，1004.9，954.6，922.9 等（單位：nm）。

師生討論總結(jié)出波爾理論要點(diǎn)：定態(tài)、軌道、能級(jí)、躍遷，畫(huà)出氫原子能級(jí)圖，并解釋上述光譜和預(yù)言氫原子的其他光譜。

〖活動(dòng) 6〗合作探究，分享成果

解釋現(xiàn)象：

萊曼系：氫原子的電子量子數(shù) n 大于 1 躍遷至 n=1 的一系列光譜線(xiàn)。

帕申系：氫原子的電子量子數(shù) n 大于 3 躍遷至 n=3 的一系列光譜線(xiàn)。

預(yù)測(cè)存在光譜：

氫原子的電子量子數(shù) n 大于 4 躍遷至 n=4 的一系列光譜線(xiàn)—— 由布拉格于 1922 年發(fā)現(xiàn)。

氫原子的電子量子數(shù) n 大于 5 躍遷至 n=5 的一系列光譜線(xiàn)—— 由蒲芬德于 1924 年發(fā)現(xiàn)。

氫原子的電子量子數(shù) n 大于 6 躍遷至 n=6 的一系列光譜線(xiàn)—— 由韓福瑞于 1953 年發(fā)現(xiàn)。

【設(shè)計(jì)意圖】

（1）通過(guò)解釋更多的物理現(xiàn)象，進(jìn)一步肯定假說(shuō)的正確性，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和論證能力，了解和掌握演繹推理的思維方法。

（2）通過(guò)預(yù)測(cè)可能存在光譜，并得到驗(yàn)證，讓學(xué)生體會(huì)到解釋已知的事實(shí)只是假說(shuō)理論的一般檢驗(yàn)，而預(yù)測(cè)未知的事實(shí)則是對(duì)科學(xué)假說(shuō)理論的嚴(yán)格檢驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和論證能力。

（四）提出新問(wèn)題

【問(wèn)題 7】質(zhì)疑：（1）如何解釋 R 的實(shí)驗(yàn)值與理論值存在差異;（2）波爾理論存在什么問(wèn)題？

〖活動(dòng) 7〗比較分析，閱讀分享

學(xué)生對(duì)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較分析，尋找原因，讓物理競(jìng)賽小組的同學(xué)介紹利用原子核和電子的折合質(zhì)量 μ 來(lái)代替電子質(zhì)量修正波爾模型，減少 R 實(shí)驗(yàn)值和理論值的差異。閱讀材料了解波爾理論的局限性。

【設(shè)計(jì)意圖】

（1）通過(guò)質(zhì)疑，完善理論，深化研究，提出新問(wèn)題，讓學(xué)生掌握螺旋式的科學(xué)研究方法。

（2）通過(guò)對(duì)波爾模型的質(zhì)疑使其不斷完善過(guò)程，科學(xué)的發(fā)展往往伴隨不同觀點(diǎn)的交流和碰撞，讓學(xué)生體會(huì)到在認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中出現(xiàn)“錯(cuò)誤”是正常的。“試錯(cuò)法”是常用的方法，它可培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)質(zhì)疑和錯(cuò)誤的健康心態(tài)。

四、“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的步驟和策略

本課例根據(jù)物理學(xué)史把波爾理論的發(fā)現(xiàn)過(guò)程濃縮到有限課時(shí)的教學(xué)課堂中。在教學(xué)設(shè)計(jì)中充分考慮了學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，以科學(xué)問(wèn)題作為導(dǎo)向，由易到難，層層遞進(jìn)。通過(guò)獨(dú)立探究、合作交流，提出解決科學(xué)問(wèn)題的假說(shuō)。經(jīng)過(guò)理論、實(shí)驗(yàn)等多種推理論證，假說(shuō)逐步得到證實(shí)。在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，提出新的假說(shuō)，形成螺旋式的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，重點(diǎn)培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維的建模、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等意識(shí)和能力。在實(shí)際教學(xué)中，可不斷按此模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。例如，萬(wàn)有引力定律、電磁感應(yīng)定律等。這深受學(xué)生喜愛(ài)，教學(xué)效果突出。在此基礎(chǔ)上，筆者總結(jié)了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的步驟和策略。

（一）“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的步驟

根據(jù)這個(gè)《波爾的原子模型》的教學(xué)設(shè)計(jì)和過(guò)程，筆者總結(jié)出具體的教學(xué)步驟流程圖如圖 1 所示。

1.提出問(wèn)題。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。例如，在萬(wàn)有引力定律教學(xué)中，可介紹當(dāng)年牛頓掌握的相關(guān)材料，提出假設(shè)。假設(shè)你就是當(dāng)年的牛頓，你如何推導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律，激發(fā)學(xué)生與牛頓比智商的欲望。

提出的問(wèn)題要符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，如果“蘋(píng)果”掛得太高，學(xué)生怎么跳都摘不到，那么學(xué)生就會(huì)失去跳的動(dòng)力;如果“蘋(píng)果”掛得太低，那么達(dá)不到學(xué)習(xí)的目的。

2.猜想假說(shuō)?？茖W(xué)猜想是要具備一定的科學(xué)依據(jù)，且符合一定邏輯的猜測(cè)或者想法?？茖W(xué)假說(shuō)是具備較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评碚撟C，符合部分相關(guān)事實(shí)，是尚未被全部相關(guān)事實(shí)證明或者得到公認(rèn)的觀點(diǎn)或者理論?？茖W(xué)理論發(fā)展通常是從提出猜想（科學(xué)猜想階段），然后進(jìn)行初步的邏輯論證和事實(shí)檢驗(yàn)（科學(xué)假說(shuō)階段），到理論成立的過(guò)程（科學(xué)理論）。形成猜想假說(shuō)的科學(xué)思維方法有：類(lèi)比法、歸納法、經(jīng)驗(yàn)公式法、矛盾推理法、直覺(jué)思維等。

3.推理論證。推理論證可以從理論推導(dǎo)和實(shí)踐驗(yàn)證兩方面進(jìn)行，依據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和科學(xué)理論經(jīng)過(guò)分析綜合、歸納演繹等方法推導(dǎo)出新的結(jié)論，或者利用實(shí)驗(yàn)、事實(shí)等證據(jù)證明提出的猜想和假說(shuō)。實(shí)踐是檢驗(yàn)和發(fā)展猜想與假說(shuō)的唯一途徑，當(dāng)猜想和假說(shuō)被越來(lái)越多的事實(shí)證實(shí)，就越來(lái)越逼近科學(xué)真理。要求學(xué)生能考慮推理的邏輯性、證據(jù)的可靠性、論證的合理性。

4.總結(jié)應(yīng)用。根據(jù)推理論證而得的結(jié)論是對(duì)一定條件而言的，必須明確結(jié)論適用范圍。把結(jié)論應(yīng)用到更廣的范圍，解釋和預(yù)測(cè)更多的現(xiàn)象，得到更多的證明和更普遍的公認(rèn)，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展。

5.提出新問(wèn)題?；谑聦?shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，形成新的問(wèn)題，推動(dòng)科學(xué)研究的不斷深入。例如，對(duì)波爾理論在復(fù)雜原子結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的質(zhì)疑，推動(dòng)了量子力學(xué)的發(fā)展。

（二）“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的策略

1.研究物理學(xué)史，設(shè)計(jì)教學(xué)方案。人類(lèi)對(duì)科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，往往就是學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，科學(xué)發(fā)現(xiàn)史上艱難曲折、停滯不前的地方往往就是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。依據(jù)物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，更加符合學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度。

2.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出合理問(wèn)題。根據(jù)物理學(xué)史和現(xiàn)代科技，考慮學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，提出符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生求知欲望。

3.通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維。在提出猜想和假說(shuō)、推理論證等環(huán)節(jié)中，通過(guò)師生之間、生生之間的思考辨析、實(shí)驗(yàn)探究、推理論證，激發(fā)學(xué)生潛能，培訓(xùn)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

具體的教學(xué)策略流程圖如圖 2 所示（見(jiàn) P146）。

在新課程改革中，培養(yǎng)科學(xué)思維是高中物理教學(xué)的核心。本文以《波爾的原子模型》為例，對(duì)科學(xué)思維培養(yǎng)進(jìn)行了一些實(shí)踐探索，總結(jié)出側(cè)重培養(yǎng)科學(xué)思維的“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)模式的步驟和策略，為培養(yǎng)科學(xué)思維提供一種行之有效的教學(xué)方法，對(duì)落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)有很好的借鑒作用。

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[3]黃愛(ài)民.淺論邏輯思維與非邏輯思維[J].求是，1994（3）.

（責(zé)編 盧建龍）