在教學(xué)設(shè)計(jì)中著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

吉美存

在初中物理教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在碰到一些新的物理題型時(shí)，往往會(huì)手足無(wú)措，找不到解題的切入點(diǎn)，導(dǎo)致出錯(cuò)率較高。因此通常在單元知識(shí)測(cè)試后，我都會(huì)嘗試和學(xué)生討論他們出錯(cuò)的原因，比如，當(dāng)時(shí)他們是如何思考的？為什么會(huì)出錯(cuò)？錯(cuò)在哪一步？經(jīng)過(guò)多次交流后，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)共性的問(wèn)題：凡是出錯(cuò)的學(xué)生都不會(huì)從復(fù)雜題型中提煉普通物理模型，進(jìn)而不會(huì)尋找對(duì)應(yīng)的解題思路。從初中生的認(rèn)知發(fā)展來(lái)看，他們應(yīng)該具備基于具體事實(shí)構(gòu)建模型的概括能力;但在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，他們基于科學(xué)推理進(jìn)行質(zhì)疑和提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的鍛煉較少，導(dǎo)致科學(xué)思維能力較弱。這就要求教師精心設(shè)計(jì)每一節(jié)課，在教學(xué)中強(qiáng)化建模能力，引導(dǎo)學(xué)生掌握解決一類問(wèn)題的通用方法，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。下面筆者以“物體的浮與沉”一課為例，分享具體做法。

一、情境導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

講臺(tái)上放置三個(gè)水槽，里面分別裝了水和不同濃度的鹽水。

師：同學(xué)們，老師手上有三個(gè)雞蛋，分別放入三個(gè)水槽的液體中，雞蛋將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)呢？

生：下沉......

實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)：三個(gè)雞蛋居然一個(gè)浮在液面上，一個(gè)靜止在液體的內(nèi)部、一個(gè)沉在水槽底部，如圖所示。教師由此引出課題——“物體的浮與沉”。

濃厚的學(xué)習(xí)興趣將使教學(xué)效果事半功倍。教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓他們能夠主動(dòng)參與到課堂中，而不是被動(dòng)地、機(jī)械性地接受知識(shí)。因此，良好的情境設(shè)置將有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引導(dǎo)他們開(kāi)動(dòng)腦筋，帶著問(wèn)題開(kāi)始本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

二、以實(shí)驗(yàn)為載體，培養(yǎng)科學(xué)思維能力

師：在大家的桌上除了有裝水的大燒杯外還有下列物品：1帶夾子的氣球;2泡沫;3蠟燭;4帶蓋小玻璃瓶;5鐵釘;6橡皮泥;7雞蛋。請(qǐng)大家用手分別抓住這些物品并浸沒(méi)到水中，松手，觀察它們的浮沉現(xiàn)象，并記錄在下面的這張表上。

學(xué)生動(dòng)手操作，填表。

師：那么你們有辦法可以利用現(xiàn)有的器材，使下沉的物體浮起來(lái)，使漂浮的物體沉下去嗎？

生：在泡沫中插入釘子，向帶夾子的氣球中吹氣，把橡皮泥捏成船型，在蠟燭中插入釘子，向玻璃瓶里裝入釘子，向水中加鹽......

師：大家的方法都非常棒！那么從物體受力的角度來(lái)看，這些方法分別改變了哪些力的大小？是如何改變的？你們能夠?qū)⑦@些方法分分類嗎？請(qǐng)大家思考后填到下面的表格中。

生：思考填表。

教師巡視學(xué)生的完成情況，并展示學(xué)生的表格。

師：大家這樣分類的依據(jù)是什么呢？

生甲：向泡沫中插入釘子，向蠟燭中插入釘子，在玻璃瓶里裝釘子改變了物體的重力。

生乙：向帶夾子的氣球中吹氣，把橡皮泥捏成船型改變了物體排開(kāi)水的體積。

生丙：向水中加鹽，改變了物體排開(kāi)液體的密度。

師：大家分析得非常好。那么請(qǐng)大家思考：哪兩名同學(xué)的分類可以歸為一類？

生丁：乙和丙，它們都是改變了物體受到的浮力。

師：看來(lái)要想改變物體的浮與沉，離不開(kāi)兩大途徑——改變重力或者改變浮力。那么請(qǐng)想一想，如果將浸沒(méi)在水中的物體松手，它受到哪些力的作用呢？

生：浮力和重力。

師：那么根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，浮力大于重力時(shí)，物體將如何運(yùn)動(dòng)呢？浮力小于或者等于重力呢？請(qǐng)大家閱讀課本信息快速回答。

生甲：浮力大于重力物體將上浮，直至露出水面;浮力減小至等于重力后保持靜止。

生乙：浮力小于重力物體將下沉，直至靜止于容器底。

生丙：浮力等于重力時(shí)物體保持靜止，可能靜止在水中或者靜止于水面上。

師：很好。我們把物體靜止在液體內(nèi)部（全部浸沒(méi)）稱為懸浮，靜止于液體表面（部分露出液體表面）稱為漂浮。

師：請(qǐng)大家想一想物體的浮與沉取決于什么呢？

生：取決于浮力與重力的大小關(guān)系！

師：很好。下面請(qǐng)大家總結(jié)出物體的浮沉條件并填寫下表。

此環(huán)節(jié)以“觀察物體的浮與沉，改變物體的浮與沉，分析總結(jié)物體的浮沉條件”三個(gè)活動(dòng)為主線，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生層層思考。學(xué)生最終自主探究發(fā)現(xiàn)：“物體的浮與沉取決于重力和浮力的大小關(guān)系”;通過(guò)閱讀課本和討論物體的浮沉條件，學(xué)生深刻地理解到——物體的浮沉條件其實(shí)就是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的應(yīng)用，從而打開(kāi)了科學(xué)思維的大門，為理解物體的浮與沉掃清了思維障礙，降低了難度。

三、動(dòng)手制作，理論聯(lián)系實(shí)際

師：事實(shí)上物體的浮沉條件有著非常重要的應(yīng)用，軍事上的潛水艇就是應(yīng)用之一，請(qǐng)大家觀看潛水艇上浮和下潛的視頻，思考潛水艇是如何實(shí)現(xiàn)上浮和下潛的。

生：依靠的是改變自身的重力。

師：很好。下面我們一起來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)吸管潛水艇。

教師播放視頻：將一根鐵絲插入一根吸管中，兩端稍微卷幾圈疊在一起后對(duì)折，一個(gè)吸管潛水艇就制好了;接著將吸管潛水艇放入裝了水的礦泉水瓶（接近滿瓶）中，擰緊瓶蓋，用手捏礦泉水瓶的側(cè)壁，吸管潛水艇就可自由上浮或者下潛了。

學(xué)生動(dòng)手操作，展示作品。

師：大家制作的“潛水艇”都很成功。課后請(qǐng)大家查閱相關(guān)資料，收集物體的浮沉條件在生活中還有哪些應(yīng)用。

知識(shí)獲取后需要通過(guò)實(shí)踐才能化為己有，留下深刻的印象。此環(huán)節(jié)通過(guò)小組合作，動(dòng)手制作“吸管潛水艇”，學(xué)生體會(huì)到掌握新知識(shí)的喜悅，意識(shí)到學(xué)習(xí)物理是有趣的，也是有用的，從而為他們今后的學(xué)習(xí)提供后續(xù)動(dòng)力。

總結(jié)：學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，需要教師精心備課，科學(xué)預(yù)設(shè)課堂，抓住課堂的精彩生成，及時(shí)引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的好奇心。學(xué)生了解物理學(xué)研究中的一般過(guò)程和科學(xué)思維方法，并持之以恒，其科學(xué)思維能力將會(huì)大幅提升。

（作者單位：江蘇省南京市雨花臺(tái)中學(xué)春江分校）

參考文獻(xiàn)

[1]許志.為提升學(xué)生的科學(xué)思維能力而教[J].物理教學(xué)探討，2017（6）.