余林

摘 要：在高中物理課堂教學(xué)過程中，只有當教師不斷革新理念以及變革教學(xué)方式，才能最大限度地整合教學(xué)資源，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的目標。文中通過研究高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略，希望能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的高階思維人才。

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)思維能力；策略

科學(xué)思維能力是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵，對于高中物理教學(xué)工作而言，教師只有充分注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，才能有效提高教學(xué)效果。然而，當前高中物理教學(xué)仍存在著側(cè)重知識灌輸、缺乏啟發(fā)性問題和實踐探究等問題。因此，想要提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，需要深入探究高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的優(yōu)化策略，才能為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

一、高中物理科學(xué)思維組成要素

（一）模型構(gòu)建

高中物理科學(xué)思維組成中的模型構(gòu)建是物理科學(xué)思維的基礎(chǔ)和核心，模型構(gòu)建是指根據(jù)已有的知識和理論，通過對物理現(xiàn)象的抽象和簡化，建立起一種描述和解釋這些現(xiàn)象的概念框架。物理模型可以是物體的幾何形狀、力的方向和大小關(guān)系、能量守恒等。在構(gòu)建模型的過程中，需要運用物理學(xué)的基本概念和原理，并結(jié)合問題的背景和條件進行邏輯推理和分析。模型構(gòu)建的步驟包括問題分析、概念建立、模型選擇、模型假設(shè)和模型驗證等。首先，需要對問題進行全面的分析，明確問題的要求和限制條件。然后，根據(jù)問題的特點和所涉及的物理概念，建立起相應(yīng)的概念框架[1]。其次，在已有的物理模型中選擇適合解決問題的模型，并根據(jù)實際情況進行適當?shù)哪Ｐ秃喕徒?。在模型?gòu)建的過程中，還需根據(jù)問題的實際情況提出合理的假設(shè)，以便對模型進行進一步的推導(dǎo)和分析。最后，通過實驗數(shù)據(jù)或數(shù)學(xué)計算的驗證，對構(gòu)建的模型進行驗證和修正。物理模型的構(gòu)建不僅可以解釋已知現(xiàn)象，還可以預(yù)測新的現(xiàn)象，指導(dǎo)實驗的設(shè)計和解釋實驗結(jié)果。通過模型構(gòu)建，能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)對物理問題的抽象和分析能力，提高學(xué)生的科學(xué)思維水平和創(chuàng)新能力。

（二）科學(xué)推理

在高中物理科學(xué)思維的組成中，科學(xué)推理是指基于已有的科學(xué)知識和實證數(shù)據(jù)，通過邏輯推理和分析，得出新的結(jié)論或預(yù)測。在物理科學(xué)中，科學(xué)推理主要包括歸納推理和演繹推理兩種形式，歸納推理是從特殊到一般的推理過程，根據(jù)對具體事實或?qū)嶒炗^察的總結(jié)，得出普遍規(guī)律或原則，通過多次實驗觀察得到多組實驗結(jié)果，然后根據(jù)這些結(jié)果歸納出一條普遍規(guī)律或定律。演繹推理是從一般到特殊的推理過程，基于已有的理論知識和前提條件，通過邏輯推理得出特定結(jié)論，例如，根據(jù)已知的物理定律和條件，通過邏輯推理推導(dǎo)出特定的物理現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果。

（三）科學(xué)論證

在高中物理科學(xué)思維的組成中，科學(xué)論證是指基于科學(xué)知識和實驗結(jié)果，通過邏輯推理和嚴密的論證過程，證明一個觀點、理論或假設(shè)的正確性[2]。在物理科學(xué)中，科學(xué)論證主要包括以下幾個步驟。第一，提出問題或假設(shè)。科學(xué)論證的起點是提出一個明確的問題或假設(shè)，這個問題或假設(shè)可以基于已有的科學(xué)理論和觀察結(jié)果，也可以是針對一個新的現(xiàn)象或問題所提出的。第二，收集和整理證據(jù)。為了論證問題或假設(shè)的正確性，需要收集和整理相關(guān)的證據(jù)和實驗結(jié)果，這些證據(jù)可以來自科學(xué)實驗、觀察數(shù)據(jù)、文獻研究等。第三，分析和解釋數(shù)據(jù)，對收集到的證據(jù)和實驗結(jié)果進行分析和解釋，包括使用數(shù)學(xué)模型、統(tǒng)計分析方法等對數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)物理原理和理論進行解釋。隨后，建立邏輯鏈條，在論證過程中，需要建立一個嚴密的邏輯鏈條，將證據(jù)和理論相互連接起來，包括使用因果關(guān)系、推理演繹等邏輯方法，確保各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系緊密、嚴謹。第四，提出結(jié)論，根據(jù)論證的結(jié)果，提出一個明確而有說服力的結(jié)論。這個結(jié)論應(yīng)該能夠回答問題或驗證假設(shè)，并且考慮到實驗誤差和不確定性等因素。

（四）質(zhì)疑創(chuàng)新

在高中物理科學(xué)思維的組成中，質(zhì)疑是指對現(xiàn)有理論、觀念或假設(shè)進行質(zhì)疑和思考。在物理科學(xué)中，質(zhì)疑能夠促使學(xué)生主動思考，并挑戰(zhàn)已有的知識和觀點，通過提出問題、對現(xiàn)有知識進行思考和探究，學(xué)生能夠深入理解物理現(xiàn)象和原理，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。創(chuàng)新是指在質(zhì)疑和思考的基礎(chǔ)上，提出新的想法、方法或解決方案。在物理科學(xué)中，創(chuàng)新能夠幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用物理原理，并推動科學(xué)的進步，學(xué)生可以通過自己的觀察、實驗、分析和推理，從中獲得新的認識和見解，并提出新的研究課題、實驗設(shè)計或解決實際問題的方法。質(zhì)疑和創(chuàng)新相輔相成，在高中物理學(xué)習(xí)中起到了重要的作用。質(zhì)疑能夠培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和質(zhì)疑態(tài)度，使其不滿足于已有的知識和觀點，勇于挑戰(zhàn)并尋找更深入的理解，而創(chuàng)新則能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維，促使學(xué)生獨立思考、提出新的想法和解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力。

二、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的優(yōu)化策略

（一）以概念教學(xué)激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維

在高中物理教學(xué)中，概念教學(xué)可以有效地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，高中物理教師可以基于多個角度展開對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)[3]。通過引入相關(guān)的實例和現(xiàn)象，將物理概念與學(xué)生日常生活聯(lián)系起來，能夠使學(xué)生更好地理解和接受新的概念。在引入新概念之前，提出問題并鼓勵學(xué)生參與討論，讓學(xué)生思考問題的解決方案，并結(jié)合物理概念進行思考和推理，以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的能力。同時，鼓勵學(xué)生主動探索和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，給予學(xué)生一定的探究空間和自主學(xué)習(xí)的機會，使學(xué)生在實踐中不斷嘗試、調(diào)整和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。在教學(xué)過程中，利用多媒體技術(shù)輔助概念教學(xué)，通過圖像、動畫、模擬等形式展示和解釋物理概念，使學(xué)生更加直觀地理解和掌握知識。此外，將物理知識應(yīng)用于實際問題的解決過程中，引導(dǎo)學(xué)生分析和解決實際問題，使學(xué)生能夠?qū)W(xué)到的物理知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)解決問題的能力和科學(xué)思維。

例如，在人教版必修第三冊第十三章《電磁感應(yīng)與電磁波初步》的教學(xué)中，由于“電磁場”中的“磁感線”是典型的概念教學(xué)，學(xué)生如果能夠理解則有利于后續(xù)更好地掌握電磁場知識。為此，物理教師想要培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)性思維，則需要在物理教學(xué)時，將該單元的教學(xué)內(nèi)容劃分成不同層次。如第一層可以設(shè)置為學(xué)生掌握磁場相關(guān)的物理模型以及磁感線物理模型；第二層則是為學(xué)生建立電磁場概念；第三層讓學(xué)生采用類比的方式對電磁場概念進行深入了解；第四層讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁場相關(guān)知識時提出疑惑，并對不懂的知識點提出創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)想法。高中物理教師應(yīng)該基于教學(xué)目標確定課本所需運用的教學(xué)方法，用適合學(xué)生的方法進行教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生對物理知識的深入掌握，隨后由學(xué)生自主完成問題的探究，這對奠定本單元科學(xué)思維培養(yǎng)起到了重要的推動作用。

（二）以規(guī)律教學(xué)促使學(xué)生理解科學(xué)思維

在高中物理教學(xué)中，規(guī)律教學(xué)可以促使學(xué)生理解科學(xué)思維。在物理課堂教學(xué)過程中，引入新的物理概念或知識時，通過給學(xué)生提供一些實例和現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生進行觀察并總結(jié)出規(guī)律，通過這樣的過程，學(xué)生可以培養(yǎng)觀察、歸納和提煉規(guī)律的能

力[4]。同時，給學(xué)生提供一些真實的問題或挑戰(zhàn)，鼓勵學(xué)生運用物理概念和規(guī)律進行推理和解決，能夠有效激發(fā)學(xué)生主動思考和探索的欲望，培養(yǎng)學(xué)生對問題的分析和解決能力。教師在建立概念的聯(lián)系和相互關(guān)系時，讓學(xué)生了解不同概念之間的聯(lián)系和相互關(guān)系，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)性的思維，通過解釋物理現(xiàn)象和特定規(guī)律的背后原理，讓學(xué)生明白各個概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，加深對科學(xué)思維的理解。在講解物理規(guī)律時，物理教師可以使用圖表和模型來幫助學(xué)生理解，通過可視化的形式展示規(guī)律，學(xué)生能夠更直觀地理解物理規(guī)律的變量、關(guān)系和趨勢。在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時，鼓勵學(xué)生運用數(shù)學(xué)工具進行分析和計算，通過數(shù)學(xué)的抽象和邏輯推理，學(xué)生能夠更深入地理解物理規(guī)律，并培養(yǎng)學(xué)生的分析和推理能力。此外，組織學(xué)生進行調(diào)查和實驗，讓學(xué)生親自收集數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，通過實踐和實驗，學(xué)生能夠親身體驗物理規(guī)律的驗證過程，加深對科學(xué)思維和規(guī)律的理解，這些能力對于學(xué)生在物理學(xué)習(xí)以及日常生活中的應(yīng)用都具有重要的意義。

例如，在高一物理第三章《相互作用——力》的教學(xué)中，該單元涉及了“牛頓運動定律”，在力學(xué)知識方面，牛頓第一定律是學(xué)生學(xué)習(xí)的基石，并且在力學(xué)單元中具有重要的作用。物理教師在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維時，可以將生活案例應(yīng)用在課堂教學(xué)中，并為學(xué)生設(shè)置對應(yīng)的情景化內(nèi)容，有利于更好地使學(xué)生明確物體受力與運動之間的關(guān)系。此外，物理教師也可以借助伽利略的理想實驗展開對力學(xué)知識點的深入探討，并從實驗的角度進行分析，使學(xué)生對力學(xué)知識點存在的質(zhì)疑。在對力學(xué)單元的教學(xué)過程中，高中物理教師采取理論知識講述法以及物理實驗展示法等多種不同的方式，為學(xué)生提供理論+實驗對比驗證的教學(xué)方法，以此使學(xué)生深入理解力學(xué)知識點和運動學(xué)之間的關(guān)聯(lián)性。最終在教學(xué)過程中促使學(xué)生能夠更好地以簡單的方式實現(xiàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)，同時對該部分內(nèi)容進行強化，引導(dǎo)學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中敢于質(zhì)疑，當學(xué)生對知識內(nèi)容全部接受后繼續(xù)講解與慣性有關(guān)的內(nèi)容，同時利用板書的方式幫助學(xué)生理解記憶。

（三）以學(xué)習(xí)教學(xué)的方式鞏固學(xué)生的科學(xué)思維

以學(xué)習(xí)教學(xué)的方式鞏固學(xué)生的科學(xué)思維時，物理教師應(yīng)該設(shè)計具有開放性的問題和任務(wù)，鼓勵學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，提供具有挑戰(zhàn)性的開放性問題和任務(wù)。這些問題和任務(wù)能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生主動運用科學(xué)思維進行分析、推理和解決問題。同時，物理教師引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行批判性思考，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑和思考的能力，通過對不同觀點和證據(jù)進行比較和評價，可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維中的批判性思維，提高學(xué)生對科學(xué)知識的理解和運用能力。在組織學(xué)生進行小組合作學(xué)習(xí)時，讓學(xué)生共同探究和解決問題，合作學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作和交流能力，同時也能夠提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，通過和其他人的思維碰撞和交流，促進對科學(xué)概念和規(guī)律的更深入理解。教師為學(xué)生提供及時的反饋和評估，幫助學(xué)生反思和改進學(xué)習(xí)過程中的科學(xué)思維，通過定期的測驗、作業(yè)和項目評估，可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并為學(xué)生提供相應(yīng)的指導(dǎo)和支持。在鼓勵學(xué)生進行實踐和實驗時，讓學(xué)生親自體驗科學(xué)原理和規(guī)律，通過實際操作和觀察，學(xué)生能夠更加深入地理解科學(xué)概念和規(guī)律，培養(yǎng)出科學(xué)思維中的實踐和實驗?zāi)芰?。與此同時，引導(dǎo)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣和探索欲望，設(shè)計有趣和富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生主動參與并探索物理知識，鞏固科學(xué)思維。

例如，在《勻變速直線運動的研究》的單元教學(xué)中，整個單元知識點中包含有大量的重點知識內(nèi)容，因此，基于科學(xué)思維培養(yǎng)和習(xí)題課教學(xué)時，高中物理教師可以給學(xué)生設(shè)置對應(yīng)的教學(xué)目標。以此引導(dǎo)學(xué)生進行自主構(gòu)建本模塊的知識網(wǎng)絡(luò)，同時，針對典型的物理習(xí)題進行講解、分析和推理時，能夠更好地促使學(xué)生完成對物理相關(guān)知識點的復(fù)習(xí)。在對速度與時間關(guān)系、位移與時間關(guān)系進行推理時，高中物理教師借助情境圖對其進行比較，并在習(xí)題訓(xùn)練中分類掌握，將文字轉(zhuǎn)化為圖形，幫助學(xué)生提高科學(xué)思維能力。

（四）以實驗教學(xué)創(chuàng)新學(xué)生的科學(xué)思維

以實驗教學(xué)創(chuàng)新學(xué)生科學(xué)思維時，高中物理教師應(yīng)該為學(xué)生設(shè)計一些富有挑戰(zhàn)性的實驗，讓學(xué)生親身參與并動手操作。這些實驗可以涉及一些有趣且復(fù)雜的物理現(xiàn)象或原理，鼓勵學(xué)生通過實踐和觀察來發(fā)現(xiàn)和理解科學(xué)規(guī)律，促進科學(xué)思維的培

養(yǎng)[5]。除了進行既定的實驗，也可以引導(dǎo)學(xué)生主動參與實驗設(shè)計的過程，通過讓學(xué)生自己設(shè)計實驗步驟、控制變量、收集數(shù)據(jù)等，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯思維和創(chuàng)新能力，同時也加深對物理概念和原理的理解。在實驗進行過程中，鼓勵學(xué)生進行觀察和思考，引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，從中得出結(jié)論并提出相應(yīng)的解釋，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生通過觀察和推理來理解和掌握物理知識。教師在指導(dǎo)學(xué)生完成既定的實驗過程時，也可以進行實驗探究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過實驗的自主探索，發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律，并進行深入思考，這樣的學(xué)習(xí)方式可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、解決問題的能力和科學(xué)思維的靈活性。在實驗完成后，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析和解釋，讓學(xué)生利用數(shù)據(jù)進行圖表的繪制，并將實驗結(jié)果與理論知識進行聯(lián)系，從中得出結(jié)論并解釋現(xiàn)象，這樣可以訓(xùn)練學(xué)生分析問題、運用知識和推理的能力，鞏固和發(fā)展科學(xué)思維。

結(jié)束語

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力是高中物理教學(xué)的重要任務(wù)，通過研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的科學(xué)思維水平，并培養(yǎng)出具備探索精神、批判思維和解決問題能力的學(xué)生。教師想要將學(xué)生的科學(xué)思維能力培養(yǎng)落實到位，需要轉(zhuǎn)變以往的教學(xué)理念，積極優(yōu)化課堂教學(xué)模式，才能為學(xué)生科學(xué)思維能力的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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