發展科學思維培養中職生物理核心素養

梁承初

【摘 要】本文針對中職物理的課堂教學實際，論述培養和發展學生科學思維的具體策略，追本溯源探究物理科學思維的內涵、結合典型問題培養物理科學思維、鼓勵自主探究培養物理科學思維，為教學提供參考。

【關鍵詞】中職生 物理教學 科學思維 核心素養

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）07B-0062-03

在推行教育教學改革的今天，學科核心素養的培養與落實受到了教育界的廣泛關注。由于中職生普遍基礎薄弱，整體素質比較差，因此教師在教學時往往過分關注基礎知識的講解與傳授，忽略了對學生思維能力的培養，這不利于學生的整體發展。筆者認為，廣大教師應當有意識地培養學生的科學思維能力，構建一個高質量的中職物理課堂。因為科學思維是物理學科核心素養之一，是貫穿于整個中學物理教學全過程的重要任務，所以它對學生的終身發展來說具有重要的意義。

一、追本溯源，探究物理科學思維的內涵

物理科學思維指的是有意識地按照物理解決問題的程序，依據物理的概念和規律，運用物理科學方法探究行動和結果之間的聯結過程，主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素，是中學物理教學的核心。

二、結合典型問題，培養物理科學思維

習題課教學是對學生思維能力集中培養和鍛煉的重要環節，教師通過以習題為突破口，引導學生從不同角度去分析與解決問題，有效培養他們的比較、邏輯、創新等物理思維。因此筆者認為，教師要注重通過精選典型例題，實現對學生思維能力的訓練。

（一）學會批判，培養對比思維

對比思維指的是通過對兩種相近或相反事物的對比進行思維，尋找事物的異同及其本質與特性。培養學生的對比思維對于提高他們的學習能力具有很大的幫助。筆者認為，教師可以通過列舉相似的問題引導學生進行探究與分析，從而培養學生對比思維。

比如，筆者在對《力的合成與分解》這一節的內容進行教學時，引導學生練習解決多個共點力的問題，目的是促進他們提高對比思維，實現知識遷移，做到舉一反三。筆者向學生提出第一個問題：

關于兩個力的合成與這兩個力的關系，下列說法正確的是（ ）

A.合力比這兩個力都大

B.合力可能比這兩個力都小

C.合力可能比這兩個力都大

D.合力至少比這兩力中較小的力要大

這一問題考查的是兩個共點力合成后合力大小的范圍問題。在學生做出了選擇后，筆者對這一問題進行了解析，并歸納其中蘊含的重要知識點：力 F1、F2 合力大小的范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2，有了這一知識點就可以判斷出正確的選項為 B 和 C。

緊接著筆者對這一問題進行了變式，向學生提出了新的問題：

某物體在光滑水平面上受到了三個水平共點力 F1、F2、F3 的作用，力的大小分別為 42 N、28 N、20 N，且 F1 的方向指向正北，則下列說法正確的是（ ）

A.F1、F2、F3 的合力可能為 0

B.F1、F2 兩個力的合力大小可能為 20 N

學生在解決這一問題時，與上述問題進行對比，通過分析題目中的共性，探究得到了解題的思路，例如，由于 F1、F2 的合力范圍是|42-28|≤F≤42+28，即 14≤F≤70，故 B 是對的。又因為 F3 的大小處于此范圍內，所以三個力的合力可能為 0，選項 A 是正確的。

由此筆者在提高學生解題能力的同時，進一步深化了他們的對比思維，取得很好的教學效果。

（二）多維審視，培養邏輯思維

邏輯思維是認識過程中借助概念、判斷、推理反映現實的過程。邏輯思維能力是學生研究物理問題必備的能力，教師在教學時，應當有意識地對學生加以引導，培養他們的邏輯思維。

比如，筆者在對《勻變速直線運動》這一節的內容進行教學時，設計了相關的習題練習，促進學生學會利用所學知識進行推理與分析，深化他們對相關知識的理解與應用。

例如，圖 1 所示是一個質點運動的速度-時間（v-t）圖，試求出該質點在第 3 秒末、5 秒末、8 秒末的速度。

筆者向學生提問道：“在數學里大家都學過一元一次函數，我們知道若已知直線上的兩點，通過待定系數法可以求出直線的函數方程，進而可以利用某點的橫坐標找到該點的縱坐標。那么大家能否嘗試利用數學知識求解這一問題呢？”在筆者的提示下，學生利用 A（0，6），B（4，12）求出了 AB 段的直線方程為：，即 ，當 t=3 s 時，，所以在第 3 秒末，質點的速度為 10.5 m/s，同理，學生可以通過求解 BC 段、CD 段直線方程得到 5 秒末、8 秒末的速度。緊接著筆者又追問道：“在前面的學習中，我們知道了 v-t 圖象中直線的斜率所代表的物理意義，大家還記得是什么嗎？”學生回答道：“加速度。”“已知加速度和初速度，不就可以得到運動質點的速度公式了嗎，大家能否從加速度的角度去解決這一問題呢？”在筆者的提示下，學生又換了一個角度對這一問題展開分析，得到 ，因此 v=v0+at=6+1.5t，故當 t=3 s 時，v=10.5 m/s，同理，可以求得 5 秒末、8 秒末的速度。通過深刻性的討論與多角度的分析，學生的邏輯思維能力得到了有效提高。

（三）靈活轉化，培養創新思維

在物理學的發展過程中，創新思維是物理學發展的重要動力，培養學生的創新思維能力是廣大教育工作者肩負的重要使命。筆者認為，教師可以從引導學生靈活處理物理問題入手，培養和提高他們思維的變通性與獨創性，從而達到培養其創新思維的目的。

比如，筆者在對《功率》這一節的內容進行教學時，引導學生探究如下的問題：

如圖 2 所示，求繩拉小船時，小船運動的合速度。

筆者提出這一問題后，學生都感覺非常困惑，向筆者質疑道：“老師，這不是速度問題嗎？現在不是講的功和功率嗎？”于是筆者向學生講道：“老師把這個問題放到《功率》這一節讓大家解決，就是希望大家能夠換一個思維方式，從功率的角度嘗試突破這一問題。”隨后在筆者的引導下，學生將繩子和滑輪理想化，等效為理想變壓器，繩子兩端分別為輸入端和輸出端。假設繩子的拉力為 T，那么小船行駛時，輸出給小船的功率就等于 T v cosθ=T v0，進而可以得到合速度 。這種等效化的處理方法，有效地打開了學生的思路，拓展了他們的思維，這對深化他們的創新思維具有很好的促進作用。

三、鼓勵自主探究，培養物理科學思維

新課標倡導“自主、探究、合作”的學習方式，筆者認為，教師應當鼓勵學生展開自主探究，引導他們利用所學知識大膽展開物理探究，積極將科學思維用于實踐當中。在提高他們實驗探究能力與動手操作能力的同時，進一步深化其物理科學思維能力。

（一）運用形象思維，設計實驗

形象思維指的是用直觀形象和表象解決問題的思維。物理是一門比較抽象的學科，教師在教學時，通過開展實驗活動，引導學生自主設計實驗方案，能夠使他們的形象思維得以充分地體現。

比如，筆者在對《力的合成與分解》這一節的內容進行教學時，引導學生通過實驗探究，強化他們對力的平行四邊形法則的理解與認識。筆者首先引導學生學習力的圖示這一概念，然后通過演示實驗，引出力的等效、分力與合力的概念，隨后筆者組織學生進入實驗探究環節。向他們提問道：“如何求解兩個力的合力呢？現在請大家設計實驗探究一下合力的求法。”緊接著筆者通過一系列的提問，引導學生設計實驗方案：“實驗器材應該選擇什么？如何保證合力與分力的作用效果相同？力的大小、方向如何確定呢？”學生按照如下圖 3 所示進行實驗操作。

首先用兩個力 F1、F2 拉彈簧，使彈簧的 E 點豎直下降到 C 點，然后記錄 F1、F2 的大小與方向；然后用一個力 F 豎直向下拉，使得彈簧的 E 點下降到同樣位置的 C 點，記錄 F 的大小與方向。最后學生通過分析、處理實驗數據，成功總結出正確的結論。力的平行四邊形法則這一知識點較為抽象，筆者通過讓學生利用形象思維設計實驗，成功地將知識由抽象化為具體，提高了他們的自主探究能力與形象思維能力。

（二）運用歸納思維，加工重組

歸納思維指的是從許多個別的事物中概括出一般性概念、原則或結論的思維方法。培養學生的歸納性思維，有助于促進學生建構系統的知識體系，提高解題的效率和準確性。筆者認為，教師可以通過引導學生在理解的基礎上對知識進行二次加工重組，對相似題型做整理歸納，從而提高他們的歸納思維，為今后的學習打下良好的基礎。

比如，筆者在對《動量守恒定律》這一節的內容進行教學時，組織學生進行習題課訓練。在課堂結束后，筆者向學生講道：“大家分析一下考察動量守恒定律的相關問題，然后總結一下重點的題型及其解題思路。”隨后筆者留給學生充足的時間進行交流與討論，最后學生歸納出了四大類題型，分別是人船模型、碰撞合理性問題、子彈打木塊問題和彈簧類問題，并且總結概括出每種題型的特點以及解題思路。例如，子彈打木塊類問題具有非完全彈性碰撞的特點，碰撞時的形變不能完全恢復。在解決這類問題時，首先要畫出系統位置變化前后的對比圖，并找到位移關系，然后再根據動量守恒、能量守恒列式求解。彈簧類問題的特點是系統的動量守恒、機械能守恒，所以在解決問題時要根據題目中涉及的變化，應用動量守恒、能量守恒公式解題。由此筆者引導學生通過對所學知識進行歸納總結，促進他們運用自身的歸納性思維，成功地建構了這一章節內容的知識體系，加深了對知識的理解與認識，實現了有效的升華。

總而言之，提高學生的物理科學思維能力，對于他們今后的學習與就業具有重要的意義。廣大教師應當注重提高自身的教學水平，摒棄傳統的教學模式，不斷去探究高效的教學方法與手段，培養中職生的物理核心素養，促進他們全面發展。

【參考文獻】

[1]嚴 涵.探析物理教學中學生科學思維訓練的策略[J].科教文匯（下半月），2006（1）

[2]吳 薇.初中物理科學思維方法探討[J].科學大眾（科學教育），2017（3）

[3]孫培梅.試談科學思維方法在物理教學中的應用[J].成才，2004（4）

[4]張慶華，王顯軍.物理科學思維能力及其培養策略[J].河南廣播電視大學學報，2002（3）

（責編 盧建龍）