培養科學思維 深化物理核心素養

徐文娟

（江蘇省如東縣豐利中學，江蘇如東 226408）

引 言

物理課程的學習，不僅要求學生對理論知識有明確的掌握，還要對物理研究的思路有清晰的認識。要想從根本上深化對物理知識的認知，必須提升學生們獨立思考、歸納總結、開放創新等物理核心素養，即運用其形象、歸納、發散等思維進行科學物理實踐活動，從而為更深層的物理研究做鋪墊[1]。

一、運用形象思維，自主實驗

物理知識是比較抽象的，切實展開物理實驗進行教學，化抽象為具體，是利用形象思維的充分體現，使得學生對知識點的理解更加深刻。實驗由多個步驟組成，其中引導學生自主設計實驗能極大地鍛煉其獨立思考的能力，進一步加速核心素養的提升。

比如，在教學《探究凸透鏡成像的規律》時，為了得到更加直觀、形象、全面的成像規律，可引導學生自主設計實驗。首先觀看一段有關凸透鏡成像的視頻，讓學生觀察思考影響凸透鏡成像的因素，有人根據視頻中的情景猜想道：與物距有關，與像距有關。隨后讓學生們自主制訂實驗計劃：你計劃怎樣實施物距與成像規律關系的實驗？學生答道：分別把物體放在u＞2f、2f＞u＞f以及u＜f處，由遠及近，逐步觀察實驗現象，從而分析物距對成像的影響。又問：那么你將需要哪些器材來完成實驗呢？學生思考后說：需要凸透鏡、光具座、光屏，最重要的是有一支蠟燭作為成像物體。提示學生：如果凸透鏡的焦距為10cm，捋順一下你的具體實驗步驟吧。經過討論，學生們總結道：首先把蠟燭、凸透鏡、光屏按順序擺放在光具座上，三者處于同一高度、同一直線，然后通過在光具座上移動插放蠟燭的底座使其與凸透鏡的間距分別為30cm、15cm和5cm,并記錄下u=3f、u=1.5f、u=0.5f時像的性質，最后完成實驗整理儀器，對實驗結果進行分析。整個設計過程學生們的思維比較縝密，于是讓其按照自己的計劃進行實際操作，發現問題并解決問題。

通過自行設計物理實驗，同學們需要形象地設計出該實驗的具體步驟，對整個操作過程清楚明白，并且將抽象的理論知識轉化為實際的實驗結果，從而使形象思維得到全面開發。

二、運用歸納思維，加工重組

歸納思維能夠讓學生在解題過程中迅速篩選出相關的理論知識，進而思考出最佳的解題方法，從而提升解題效率與準確性。通過在理解的前提上對物理知識進行二次加工重組，將相似知識形成比較，總結歸納出相關技巧，使得對知識的理解更加系統。

比如，在教學《浮力》時，本次課程涉及的知識點零散、表達式繁多，需要引導學生對學習內容進行歸納整理。學生已經了解到浸入液體或氣體的物體受到的浮力是豎直向上的，但是對于物體在液體中的狀態與物體的受力情況、液體和物體密度的大小關系，學生仍難以掌握。于是我要求學生按照不同的情況進行分類、歸納整理：物體下沉，說明物體所受的合力必然向下，也就是F浮＜G,ρ液＜ρ物；物體懸浮，說明受合力為0，F浮=G,因為此時物體全部處于液體中，所以可得ρ液=ρ物；物體上浮，說明F浮＞G,ρ液＞ρ物；物體漂浮，F浮=G,ρ液＞ρ物。對于浮力的計算方法，之前已經學習了很多種，比如可以根據重力、彈簧測力計、阿基米德原理等來計算。為了讓學生明確在何種情況下選擇哪種方法計算最為簡單，引導學生將做過的習題進行分類、比較和加工重組，以小組討論的形式進行總結概括，最后選取各組代表發言：若物體處于懸浮或者漂浮狀態，此時浮力等于重力，運用F浮=G，通過測量物體的質量就可以比較簡便地得出受到的浮力；F浮=G-F拉的使用前提是要有彈簧測力計在物體上邊提供了一個豎直向上的力；而F浮=ρ液g V排則需要知道液體密度和排開液體的體積才能夠計算。

開發歸納思維的關鍵在于引導學生將相似的習題進行整合、比較和區分，通過將繁雜的知識點按照自己的思維與理解加工重組而形成便于應用的體系結構，加速對知識的消化和吸收。

三、運用發散思維，開拓思路

物理知識點往往比較零散，需要學生擁有良好的邏輯性和發散性思維。結合相關物理課程內容，巧妙利用貼近生活的多種資源，開展多角度學習的教學模式，開拓學習思路，培養發散的思維方式，讓學生對物理知識有更加真實的理解。

比如，在教學《光的直線傳播》時，主要依靠學生的視覺觀察光傳播的各種方式，為了拓展學生的思路，改變以往觀看靜態圖片的教學模式，讓學生們利用相關道具來模擬光的直線傳播路徑，親自去體驗這一現象。首先，可以給同學們提示：大家想一想身邊什么物體發出的光是直線的呢？學生思路活躍：激光器、手電筒、放映機、汽車大燈……隨后，教師拿出已經準備好的多支紅色激光筆，說道：雖然大家認為激光筆發出的光是直線傳播的，但是在一般的空氣中，我們的肉眼是看不到它傳播的路徑的，要想通過肉眼看到它的路徑，應該透過某種介質，大家有沒有什么好的辦法呢？學生馬上開動腦筋搜尋生活經驗，有人想到在霧天的時候會觀察到汽車的燈光十分明顯，可以在霧中觀察到汽車燈光的路徑軌跡，所以我們可以人為地創造類似霧天的條件：可以在水中加入牛奶，使得水變混濁，也可以在空中噴灑水霧或者空氣清新劑，還能夠在倒置的燒杯中點檀香產生濃霧……學生們的思維瞬間被打開了，最后讓學生按照自己喜歡的方式在水、空氣中使用激光筆照射，就可以驗證光的直線傳播。

可見，在教學中引導學生努力將生活經驗與物理知識結合在一起，在豐富課堂教學的同時，使得學生的思路更加廣闊，并且能夠很好地培養學生的發散思維，開拓多種有效途徑。

四、運用類比思維，引導遷移

雖然物理是一門涉及知識點比較繁多的學科，但是事實上,物理中各個知識點之間都有著較多的類似之處。因此，對于某一問題的解決方法，可以通過類比的方式，引導同學們思考該方法在類似情形下的使用方法，使其在其他的問題中得到應用，完成學習方法的遷移[2]。

比如，在講解比熱容時，是通過比值定義的方式：得出的物體比熱容c的定義。這樣在探討有關比熱容的特性時就可以類比地參考其他通過比值定義方式進行定義的物理量的性質。例如，電阻、密度、彈度系數的定義：教師引導同學們進行思考：我們之前已經學過了電阻、彈性系數以及密度的性質，物體的R、k或者ρ僅僅與該物體本身固有的化學性質有關，而與物體的質量、電壓、電流或者體積沒有直接關系，我們只能夠通過上述幾個量對電阻或者密度進行表示和計算，僅此而已。那么，同學們覺得比熱容的性質怎么樣呢？同學們通過類比R和ρ的性質就可以得出物體比熱容c的性質，物體的比熱容c僅由物體本身的化學屬性決定，可以通過物體的m、Q和溫度變化量進行表示以及計算。舉例說明：有兩杯質量不同的水，其所吸收的能量和升高的溫度不同，但是所求出的比值是一樣的。

可見，在進行新知識的學習時，通過類比以往所學過的知識，可以喚醒同學們的記憶，在幫助同學們迅速掌握新知識的同時對前面學過的內容進行了一次深入的復習，引導同學們完成了學習方法的遷移。

結 語

總之，在物理知識的講授過程中，教師需要時刻關注對學生物理核心素養的培養，結合形象、歸納、發散等多方面的科學思維，嘗試多種創新型教學方法，培養學生獨立思索、歸納總結、多角度實踐的物理研究精神。

[1]樊勇.淺談物理教學中學生科學素養的培養[J].都市家教月刊,2010,(03):31.