物理教學如何培養學生的科學思維素養

鄒偉

所謂科學思維，是指人類對于事物的正確認識，是一種解決實際問題的思維方式與能力.這些思維品質中通常包括對事物的正確分析，通過比較與歸納綜結事物運行的規律，以及通過質疑、推理與論證等得出正確結論等.在物理教學中培養學生的科學思維素養主要是讓學生學會從物理的角度進行模型的建構，針對物理現象進行科學地推理以及遇到疑惑的物理問題能夠大膽質疑，從而提出創新性想法與解決思路.

一、抓概念的本質，培養學生抽象思維

抽象思維是構建概念模型的基礎，有了概念也就可以更好地描述物理規律，建立物理學理論.在概念建構中要促進學生抽象思維的發展，最重要的是抓住概念的本質，幫助學生建立抽象與概括的思維基礎.如在建立“壓強”這一概念時，可以通過設置如下教學活動促進學生抽象思維發展：讓學生觀察演示實驗，思考一塊磚平放在桌面上與兩塊磚摞起來放在桌面上，哪一種壓力作用效果作用明顯？桌面上同一塊磚平放與側放，哪種壓力效果明顯？這兩個問題可以給學生以啟迪，讓學生形成“同中辨異”的比較思維，學生從中可以知道壓力與受力面積是決定壓力作用效果的重要因素.為了啟發學生抽象思維，教師可以進一步提出問題：在同一個桌面上放置一盒粉筆與一杯水，哪種壓力作用效果比較明顯？這個問題學生會考慮到壓力與受力面積是不同的，難以說出答案.接著教師進一步引導學生利用同中辨異的思維，思考這里的“同”是什么？這樣學生就會思考出“同”是指單位面積上所受的壓力大小，壓強的概念也就成立了.

二、運用問題的演變，培養學生化歸思維

化歸思維是建立在概括能力與抽象能力綜合運用的基礎上的，化歸思維可以將問題由難化易、由復雜化簡單.當然其中也存在著轉化思維.學生在學習中常常需要根據已有的知識來獲取新的知識，也是化歸思維的表現.如在學習聲音傳播時，學生是很難理解其中的原理的，如果結合學生熟悉的環境來進行問題探究，學生心中的問題可能就會迎刃而解.如引導學生進入刮風的情境，物體被風吹會發出聲音，物體振動引發空氣的振動，聲音傳到耳膜發生振動，從而產生了聽覺.這樣學生對聲音的傳播就會產生形象直觀的理解，也自然會運用速度公式來定量分析聲音的傳播問題，這就是運用舊知識來對新問題進行解決的化歸思維.教師在物理教學中要抓住這種由舊知向新知過渡的時機，培養學生的化歸思維.

三、運用數學模型，培養學生數理思維

數學可以說是學習物理的基礎，數學知識可以對物理概念及規律實現定量描述，是建立物理概念的有效工具.物理與數學思維的結合就形成了數理思維.用數學的方式來描述物理事物，讓學生構建概念與規律的數學模型，需要學會用數學語言來揭示物理的本質特征.如在學習“密度”相關內容時，通過實驗學生會得出“同一種物質的質量與體積不相等，但是二者的比值是相等”的結論，可是不同的物質的比值是不同的.怎樣運用數學語言來表達物質這種特征呢？教師讓學生探究，最后建立了ρ=mV的數學模型.模型的建立要讓學生自己思考總結歸納，通過自身的感悟，數理思想就可以得以形成與發展.

四、引導學生深入探究，培養學生聯動思維

聯動思維是依靠學生的聯想能力而產生的思維形式，可以根據某一知識點聯想到與之相關的知識點，從而形成知識綜合能力.這需要學生對于知識進行深入的持續不斷的探究，以運用發散思維由因索果形成逆向性思維.當然也需要有思維的流暢性、靈活性與變通性思維.聯動思維是物理學發展的重要思維特征.牛頓定律就是通過聯動性思維進行推理和實驗而得出的.如，由“電能生磁”“磁能生電”從而歸納出“電磁感應定律”，這是由果及因的逆向思維的結果.在冷水燒鐵皮罐實驗中學生獲得了氣體壓強隨溫度降低而減小的基本認知，隨后學生提出為什么溫度越高氣體的壓強越大，氣體壓強的變化與溫度變化有怎樣的聯系？這些問題都是相當可貴的，可以說這是科學探究的起步.再如，在生活中會發現在岸上看水中的“魚”變淺了這類光的折射問題，學生卻提出水中看岸上的人是高了還是矮了？這本身也是由逆向思維而產生的問題，這種聯動式的思維是促進學生進一步進行探究的動力，學生進而提出如何來驗證像的大小的問題，這就進入了科學層面的思維階段.

總之，物理科學思維的培養需要教師抓住學生的特點設計物理學科教學內容，讓學生在學習中掌握物理規律.教師要挖掘蘊含在物理學科中培養科學思維的內容素材，適時進行滲透與培養，促進學生科學素養的提高.