立足物理課堂發展學生科學思維

劉佳

摘 要：課堂是學生在校學習的主陣地，學生在課堂上的學習直接關系著學生思維能力的發展。因此，為了尋求學生科學思維發展的有效途徑，必須立足課堂。從循序漸進、逐步引導、利用認知沖突和尊重實驗事實，分析實驗數據這四個方面著手，立足課堂，為學生科學思維的發展提供助力。

關鍵詞：循序漸進；逐步引導；認知沖突；尊重實驗事實；科學思維發展

思維能力是智力和能力的核心，思維能力的發展是培養學生能力的關鍵，也是物理教育的重要內容[ 1 ]。古語云：“授人予魚不如授人與漁”，我們向學生傳授知識的同時，更有必要教會他們思考問題和解決問題的方法，也即是培養學生良好的思維能力。

心理學研究表明：青少年思維發展的一般規律是：以具體形象的思維為主，逐步過渡到抽象思維為主[ 2 ]。物理是一門以實驗為基礎的學科，給學生提供了大量的具體形象思維，如何實現抽象思維能力的發展，是物理教學的重要任務。筆者從以下幾個方面入手，立足課堂，提高課堂的效率，幫助學生發展科學思維。

1 順應學生的認知能力，循序漸進地推進學生的思維發展

電學是初中物理重要的組成部分，也是學生學習的困難所在。幫助學生解決這個困難，是每一位一線物理教師都必須面對的問題。

初中生的思維能力有限，很多知識的獲取都依賴于表面直觀的感受。我們在教學設計的環節要充分考慮到學生的認知能力，找到最適合他們的方法。如：在電學的伊始，學生開始認識兩種基本的電路—串聯電路和并聯電路，學習電路圖和實物圖的相互轉化。讓學生根據電流的方向來認識電路，即：電流從電源的正極出發，依次經過導線，開關，用電器回到電源的負極。將會給學生的電學學習減少很多阻礙。學生能很好地區分串聯電路和并聯電路，根據電路圖或實物圖辨別電路的連接方式。此為“循序”所在。

然而，隨著對電學的進一步學習，學生發現，依據電流的方向判斷電路連接方式存在困難。如圖1，此時，學生對電路已經相對了解，我們可以從其他方面入手，引導學生按照等效點的方式來認電路，即：A與C為等效點，B與D為等效點，發現L1、L2、L3的兩端并列地連在一起，三個燈泡屬于并聯。

在這個過程中，學生經歷了理性思維的分析過程，從更深層次去理解電路的連接方式，此為“漸進”所在。

2 逐步引導，完成形象直觀到抽象思維的轉變

物理學是實驗的科學，學生通過自主設計實驗，完成實驗并由此得出結論，這本身就是思維能力的發展過程，也是完成形象直觀到抽象思維的轉變過程。然而由于初中生的能力有限，有時并不能很順利的完成這一過程，這就需要我們在教學中逐步引導，幫助學生完成這一轉變。如：“連接串聯電路和并聯電路”中開關在串并聯電路中的作用的實驗探究，采用了表格的設計，引導學生按照示范設計實驗，記錄現象并得出相關的結論。

具體設計如下：

實驗探究

結論：串聯電路中， 。

結論：并聯電路中， 。

串并聯電路中開關的作用是本節教學的難點所在，也是電學初學者經常容易混淆的地方。基于這一現象出發，本表的設計采用示范和學生自主設計相結合的方式。如表格1和表格2中第二行所示每一種電路開關的位置和對應電路圖都給出一個示范，示范學生用準確的語言和規范的電路表述開關的位置，為學生后續實驗設計提供標準，后面改變開關位置的兩種情況讓學生自主設計。降低了電學初學者設計電路的難度，為后續進行實驗，記錄數據，分析結論留下充足的時間。整個實驗過程采用表格的形式呈現，條理清晰，既訓練了學生設計電路并作出相應電路圖的能力，同時記錄每次的實驗現象，根據當次實驗現象得出初步結論，利用表格逐步引導，得出在兩種電路中開關的不同作用。

整個表格的設計充分考慮到學生的能力，將電路中每一次開關的位置、相應的電路、及開關斷開閉合時燈的發光情況記錄下來，這些是學生的直觀感受。而每次實驗后的初步結論是學生理性思維發展的第一步，最后的結論進一步推進學生科學思維的發展。整個表格的設計采用逐步深入引導的方式很好地幫助學生完成形象直觀到理性思維的轉變。

3 利用認知沖突，促進學生推理性思維的發展

學生在日常生活中，形成了自己的知識體系和認知[ 3 ]。通過演示實驗展示跟學生認知有沖突的場景，調動學生的探究欲望，促使他們利用學到的物理知識去尋求導致這些差異的原因，啟發學生在今后的物理學習乃至今后的生活中學會用所學知識去解決問題，利用公式推導，找出問題的本質，促進推理性思維能力的發展。

如：在“測量電功率”一課中，利用自制的教具，創設認知沖突。學生根據生活經驗，得出“220V 100W”的燈比“220V 40W” 的燈要亮。主要源于家庭電路中這兩種燈采用并聯的方式接入，學生只有感性認知，但對于燈的亮暗取決于什么物理量沒有更深的思考和認知。本實驗先演示家庭電路的接法，與學生原有認知現象一致（如圖2），在此基礎上加入兩燈串聯的接法，出現了與學生原有認知截然不同的現象——“220V 40W” 的燈比“220V 100W”的燈更亮（如圖3）促使學生找出原因。

學生經歷測量小燈泡電功率實驗后，得出燈泡的亮暗取決于燈的實際功率，燈泡的實際功率越大，燈越亮。

對于上述演示實驗，引導學生利用已學的物理知識進行理論推導找出與認知發生沖突的原因。

學生在實驗現象得出結論的基礎上，利用理論推導的方式解決燈泡亮暗的問題，使得學生對燈的亮暗取決于燈的實際功率這一問題認識更加深刻。也教會學生學會用理論推導的方式解決深層次的問題，促使學生推理性思維的發展。

4 尊重實驗事實，大膽質疑促進學生批判性思維的發展

由于實驗器材的精確性，學生的實驗數據往往會出現一定的偏差，這時學生可能會為了迎合書本上的結論去修改數據。我們應該抓住這些機會，鼓勵學生尊重實驗事實，用批判性思維大膽質疑，找到背后的原因。在這一過程中促使學生批判性思維的發展。

“伏安法測電阻”這節課中，實驗部分在教材原有實驗“測量定值電阻的阻值”的基礎上增加測量小燈泡的電阻。得到的實驗數據分別如表3、4：

表3數據分析：4次電阻的阻值不同，但差距很小，在誤差允許范圍內。因此，該定值電阻的阻值應該用這4次的電阻取平均值。

表4數據分析：4次電阻的差距很大，能否按照上面定值電阻阻值的計算方法把這4組電阻值求平均值得出小燈泡的電阻呢？

思考發現：電路連接和讀數都沒有錯誤，這4次的數據差距很大，不屬于誤差范圍不能求平均值。到底什么原因導致所測4次小燈泡電阻出現較大的差別；讓學生大膽猜測，引導得出小燈泡電阻是變化的，結合實際得出小燈泡的電阻與溫度有關。在本實驗數據分析過程中，引導學生尊重實驗事實 ，用批判性思維大膽質疑，找出背后的原因，培養了學生敢于堅持真理的科學精神，學生的批判性思維得到了很好的發展。

科學思維的培養對學生的學習乃至今后的發展都至關重要，作為一線教師，我們責任重大，立足物理課堂，抓住教學中出現的一切機會，為學生科學思維的發展提供助力。

參考文獻：

[1]魏仁義.淺談物理實驗對學生思維能力培養的重要性 [J].新課程（下），2011（5）.

[2]王建民.在物理教學中培養學生的思維能力[J].快樂閱讀，2013（5）.

[3]楊國棟.將生活實際與物理實驗教學緊密聯系[J].中學物理，2017（8）.