何靜

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》首次提出，把促進(jìn)學(xué)生“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展作為初中物理課程目標(biāo)，這對(duì)初中物理的教學(xué)方式提出了新要求。科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對(duì)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(shí)方式；是建構(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(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑和批判，予以檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的品格與能力。[1]筆者結(jié)合北師大版物理八年級(jí)“自制密度計(jì)”一課為例，探討在初中物理課堂教學(xué)中如何培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維。

1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，發(fā)展模型建構(gòu)能力

從“為遷移而教”的觀點(diǎn)來看，包括創(chuàng)新素養(yǎng)在內(nèi)的整個(gè)核心素養(yǎng)的教學(xué)，都應(yīng)該高度重視情境學(xué)習(xí)，將學(xué)生置于真正的情境中，基于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓他們把知識(shí)與真實(shí)的、現(xiàn)實(shí)的情境連接起來，有效解決真實(shí)任務(wù)[2]?；诖耍P者嘗試在教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，設(shè)計(jì)鑒別兩瓶含量分別為50%和75%的酒精這種學(xué)生熟悉的生活情境。對(duì)于不同濃度酒精的應(yīng)用，學(xué)生雖然熟悉但未從物理學(xué)科的角度去思考兩種濃度不同酒精的本質(zhì)不同是什么。這樣的真實(shí)情境，對(duì)學(xué)生的思維有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)性，需要學(xué)生把不同濃度酒精的本質(zhì)不同抽象出來，即要建構(gòu)出兩種密度不同的液體模型進(jìn)行研究，以此發(fā)展學(xué)生的模型建構(gòu)能力。

2.經(jīng)歷儀器的制作過程，發(fā)展科學(xué)推理能力

讓學(xué)生重演儀器發(fā)明的過程，依據(jù)儀器的核心原理和技術(shù)需要，把儀器的結(jié)構(gòu)部件逐步“構(gòu)造”出來[3]。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于發(fā)展學(xué)生的高階思維?；诖?，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，讓學(xué)生經(jīng)歷制作簡(jiǎn)易密度計(jì)的全過程.不同的過程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生高階思維的側(cè)重點(diǎn)也不同。在這個(gè)過程中，教師設(shè)計(jì)一系列進(jìn)階式學(xué)習(xí)任務(wù)，引發(fā)學(xué)生深度思考。鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)鐵絲纏繞的形狀是否對(duì)測(cè)量密度有影響，進(jìn)而建立圓柱體密度計(jì)模型。制作完成后，需要給其標(biāo)定刻度。在解決“如何給密度計(jì)標(biāo)定刻度”的問題上，筆者引導(dǎo)學(xué)生從溫度計(jì)的刻度方法遷移，激發(fā)學(xué)生對(duì)密度計(jì)刻度是否均勻的思考。先實(shí)驗(yàn)探究，后理論分析，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)推理，結(jié)合已有知識(shí)進(jìn)行科學(xué)論證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用制作好的密度計(jì)無法測(cè)量液體的密度，引發(fā)了學(xué)生的質(zhì)疑。接下來，進(jìn)一步探討是方法不對(duì)還是精度不夠。通過實(shí)驗(yàn)探究結(jié)合推理論證找到提高密度計(jì)精確度的方法，進(jìn)而改進(jìn)密度計(jì)。

3.開展實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)展科學(xué)論證能力

科學(xué)論證是以證據(jù)為基礎(chǔ)，借助證據(jù)和邏輯推理獲得的理論依據(jù)支持自己的主張、反駁他人觀點(diǎn)的科學(xué)活動(dòng)。[4]在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)情境引入論題，引導(dǎo)學(xué)生在情境和已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出猜想和進(jìn)行驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，然后開展實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)，并基于證據(jù)與理由闡述和解釋主張。例如，在“密度計(jì)”的教學(xué)中，教師請(qǐng)學(xué)生使用自制的密度計(jì)區(qū)分出兩種酒精，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自制的密度計(jì)難以辨別。這就引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，進(jìn)一步引出提高精度的進(jìn)階任務(wù)。教師提出問題：如何提高密度計(jì)的精確度？有的學(xué)生認(rèn)為密度計(jì)的精確度只和吸管的粗細(xì)有關(guān)，而有的學(xué)生認(rèn)為除了吸管的粗細(xì)，吸管上所纏繞的金屬絲的質(zhì)量也對(duì)精確度產(chǎn)生影響。在這樣的情景下，引導(dǎo)學(xué)生開展分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。一個(gè)小組保持金屬絲的質(zhì)量不變只更換更細(xì)的吸管，發(fā)現(xiàn)酒精和水之間的刻線變長(zhǎng)了，由此可以判定這種方法可以提高精確度；另一個(gè)小組在不改變吸管粗細(xì)的情況下增加金屬絲的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)鹽水和水之間的刻線也變長(zhǎng)了，由此可以判斷這種方法也可以提高精確度。這樣，根據(jù)定量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合相鄰間隔間刻線越長(zhǎng)說明精度越大的推理來闡述自己的觀點(diǎn)。

4.引導(dǎo)類比遷移，發(fā)展質(zhì)疑創(chuàng)新能力

研究表明，類比遷移學(xué)習(xí)是發(fā)展創(chuàng)新能力的一個(gè)重要途徑。一次成功的學(xué)習(xí)應(yīng)該要依靠大腦中的舊知識(shí)、舊情景，并且要以此為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)新知識(shí)和構(gòu)造新情景，即類比遷移。在教學(xué)過程中如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比遷移呢？例如，在“密度計(jì)的制作”教學(xué)中，課堂小結(jié)環(huán)節(jié)總結(jié)密度計(jì)的制作過程，梳理出“原理-刻度方法-提高精度”的分析方法。這不僅是密度計(jì)的制作方法，更是大部分物理儀器的生產(chǎn)制造過程。由此，引導(dǎo)學(xué)生從個(gè)別到一般的提升，再進(jìn)一步應(yīng)用。這個(gè)過程有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從金屬絲密度計(jì)遷移到彈簧型密度計(jì)，思考彈簧型密度計(jì)和金屬絲密度計(jì)的原理、刻度方法的相同之處，從而構(gòu)造出彈簧型密度計(jì)的設(shè)計(jì)圖，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

學(xué)生物理科學(xué)思維能力的形成與發(fā)展，離不開教師有意識(shí)的培養(yǎng)。教師作為教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者，應(yīng)首先確定一節(jié)課所要發(fā)展的能力目標(biāo)。本節(jié)課基于真實(shí)情境，根據(jù)能力目標(biāo)設(shè)計(jì)多樣化的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在進(jìn)階式任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)接受向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，發(fā)展了學(xué)生的模型建構(gòu)能力、科學(xué)推理和論證能力，更重要的是讓學(xué)生經(jīng)歷了儀器制作和改進(jìn)的全過程，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神和創(chuàng)新精神，有利于落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：人民教育出版社，2022.

[2]師保國(guó).核心素養(yǎng)的“教”與“評(píng)”——以創(chuàng)新素養(yǎng)為例[J].人民教育，2017（Z1）：47-50.

[3]田成良，王新富.讓學(xué)生重演物理儀器的發(fā)明過程——以“溫度計(jì)”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2019（10）：44-45.

[4]胡紅杏.科學(xué)論證的本質(zhì)、價(jià)值及教學(xué)策略[J].當(dāng)代教育與文化，2021，13（2）：42-49.