初中物理培養“科學思維”的教學方法

【摘 要】從培養學生“科學思維”角度，結合教學的具體案例，初步探討初中物理教學中培養學生“科學思維”的四種方法。

【關鍵詞】問題導學；實驗支撐；錯題糾正；教學拓展

【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2018）67-0051-03

【作者簡介】李冬云，江西省贛州市厚德外國語學校（江西贛州，341000）教師，高級教師，江西省物理學科帶頭人。

《普通高中物理課程標準（2017年版）》對物理核心素養進行了界定，它由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面的要素構成。由此可見，培養學生的“科學思維”是發展學生核心素養的重要組成。科學思維是大腦對具體現象、文字、符號進行組合和推理的思維能力，主要反映客觀事物之間本質的聯系。優秀的思維品質表現在思維能力的深刻性、靈活性、獨創性上。學生學習能力的差異主要是思維品質的差異，培養學生的科學思維是學好物理、發展學生智力和能力的突破口，是一項長期的、復雜的系統工程。

一、“問題導學”構建課堂教學模式

課堂是教學的主陣地，培養學生的“科學思維”首先應從課堂教學模式入手，“問題導學”模式就是一種發展學生科學思維的有效課堂模式。該模式把教學內容分解成一個個循序漸進、環環相扣的思考性問題，以問題為載體進行師生互動，以問題為線索引導課堂教學，讓學生通過問題的分析與思考潛移默化地領悟物理概念的內涵、把握物理規律的真諦、養成科學思維的習慣、掌握科學思維的方法。

例如，關于“大氣壓強”的教學，其內容包括：（1）大氣壓強產生的原因及其方向；（2）大氣壓強的測量；（3）大氣壓強的變化。

針對內容（1），筆者以下列問題為線索引導學生思考：

①液體壓強產生的原因是什么？（液體有重力）液體壓強方向有何特點？原因何在？（向各個方向，液體有流動性）（為以下教學做鋪墊）②我們生活的地球有一厚厚的大氣（空氣）層，空氣是否受重力？（是）是否具有流動性？（是）空氣是否也會產生壓強？（會）壓強的方向是否也是向各個方向？（是，并配合實驗驗證。）

針對內容（2），筆者拋出了下列問題引導學生思考：

①托里拆利實驗中為什么水銀柱開始會下落？（水銀受重力）水銀柱為什么沒有下落至與水銀槽液面相平？（管外大氣壓的作用）水銀柱不降了意味著什么？（水銀柱產生的壓強與管外大氣壓相等。）

②如果玻璃管傾斜，玻璃管中的水銀柱長度、高度會變化嗎？為什么？（長度變長，但高度不變。因為水銀產生的壓強與液柱高度有關，與液柱長度無關。可配合實驗驗證。）

③如果用更粗的玻璃管做此實驗，玻璃管水銀柱的高度會不同嗎？為什么？（不會，水銀產生的壓強與液柱高度有關，與液柱粗細無關。可配合實驗驗證。）

④若將玻璃管上提一些，玻璃管中的水銀柱會更高嗎？為什么？（不會，管外大氣壓不變，所能支持的液柱高就不變。可配合實驗驗證。）

⑤如果玻璃管內進入少量空氣，測出的大氣壓與實際的大氣壓相比有何不同？為什么？（偏小，管內氣壓對管中液柱有向下的壓強。）

⑥如果玻璃管頂部打破將會看到什么現象？為什么？（水銀柱下降至與水銀槽液面相平，此時玻璃管與水銀槽構成連通器。）

針對內容（3），筆者拋出的問題是：

①大氣壓強也能像液體壓強一樣用公式p=ρ空氣gh計算嗎？（不能，ρ空氣、h無法確定。）

②大氣壓強隨高度的變化可用公式p=ρ空氣gh分析嗎？（可以）大氣壓強隨天氣和季節的變化本質原因是什么？（溫度和空氣密度的不同。）

長期的“問題導學”實踐會養成學生科學思維的習慣、強化科學思維的意識，必將對促進學生科學思維能力的提高產生積極影響。

二、“實驗支撐”消除學生思維障礙

許多學生剛開始學習物理時熱情很高，隨著抽象思維的內容增多，漸漸感到學習困難。究其原因，是初中學生的抽象思維仍屬于經驗型邏輯思維，對抽象事物的理解通常需要借助事物的表象做支撐。因此，物理實驗自然成為支撐“科學思維”的有力武器。物理實驗手段應用得好，既能給教學增色，激發學生學習興趣，又能讓教學出彩、消除學生的思維障礙。

在八年級物理有關“慣性”知識的習題講評中，筆者曾遇到過一道讓學生糾結的題——

例1：在一艘勻速直線運動的游艇尾部，如果一名游客豎直向上跳起，當他落下時將落回游艇還是落入水里？

講評中，筆者先讓學生進行了充分地交流與思考，筆者發現即使部分學生能運用慣性知識分析得出乘客將落回游艇的結論，但由于缺乏感性認知，大部分學生還是對此半信半疑。此時如果沒有實驗加以驗證，估計學生的“思維疙瘩”很難消除。為此，筆者從口袋里拿出一串鑰匙作器材設計了一個演示實驗：在勻速行進時豎直向上拋出鑰匙，模擬游客在勻速運動游船上豎直向上跳起的現象。當看到鑰匙下落后并沒有落在我的后面，更沒有落在我的前面，而是正好落回我的手上時，學生驚訝地報以熱烈的掌聲。這掌聲說明，學生之前的“思維疙瘩”已經消失。所以，用形象的實驗手段輔助抽象思維，對抽象思維偏弱的初中生而言，確實起到了很好的支撐作用。

三、“錯題糾正”提高思維的靈活性

在我們平時的物理教學中經常發現：一些物理習題或試題，其邏輯思維并不復雜，但學生卻大面積出錯，究其原因就是學生思維的靈活性不強，面對較靈活的習題，總會掉入題目設置的陷阱里。靈活的試題需要靈活的思維，提高思維的靈活性是提高學生思維品質的重要方面。

例2：如圖1所示，一個氣球被繩子固定浸沒在裝有水的容器中，若繼續往容器中加適量的水，則氣球受到的浮力將 。（選填“變大”“變小”或“不變”。）

該題正確答案是“變小”。但是，由于學生之前所做的大量相關練習涉及的物體都是體積不變的固體，體積會變的物體見得少。于是，很多學生沒有意識到氣球會因壓強增大而體積變小的情況，仍然把它視作體積不變的固體看待，進而錯填了“不變”，這種慣性思維的問題就是思維靈活性不足的表現。

靈活的思維表現在對問題的審視能站得更高，對問題的分析會更加全面，對問題的表達也更為精準。提高思維品質不是一蹴而就的事，需要學生在學習過程中不斷總結積累，一步步地提高。平時練習和考試中帶有普遍性的錯題所暴露出的問題，很多都是思維靈活性的短板問題。正因如此，錯題往往也是提高學生思維靈活性的磨刀石，所謂吃一塹才能長一智。所以，在我們的平時教學中，應重視收集和整理學生帶有普遍性的錯題，并一定要引導學生認真地加以分析、思考、總結和糾正，這是快速提高學生思維靈活性的有效途徑。

四、“教學拓展”誘發學生創新思維

開發學生的創造潛能，培養學生的創新思維能力是新課程體系中的主要目的之一，也是“科學思維”培養的重點。創新思維，是一種具有開創意義的思維活動，即開拓認識新領域、開創認識新成果的思維活動。物理教學如果只局限于教材本身的常規內容，并不利于學生創新思維的培養。應在此基礎上根據教學的實際情況有所拓展和延伸，為學生開辟出創新思維的廣闊空間。

以“探究凸透鏡成像規律”實驗為例，筆者把一些原本沒有的，但又與本實驗密切相關的幾個探究問題，與該實驗有機整合，將實驗進行了合理的拓展和延伸。新增的探究問題是：

①若蠟燭燒短了，光屏上的像會發生怎樣的偏移？為什么？

②若光屏上的像偏下，為使像居中應如何調節凸透鏡？

③若凸透鏡被遮擋一部分，光屏上還能成完整的像嗎？像有何變化？為什么？

④若有一只蒼蠅落在凸透鏡上，光屏上會出現蒼蠅的像嗎？為什么？

通過探究問題的拓展和延伸，不僅讓學生對凸透鏡成像規律理解得更深入、認識得更全面。而且新增的探究任務沒有預設的實驗方案，也沒有按部就班的實驗步驟，給予了學生最大限度的自主性和創造性發揮的空間，使學生創新思維的火花在實驗探究的過程中能盡情迸發，進而為學生創新思維的發展創造有利條件。

綜上所述，培養學生的“科學思維”能力滲透在我們教學過程的方方面面，無論采用哪種方法促進學生科學思維的發展，都應注意把學生放在教學的主體地位，想方設法為學生創造更多自主參與與發揮的思維空間或平臺。只有這樣，培養學生科學思維的方法才能真正取得實效。