在習題教學中培養學生的科學思維

吳仕軍

[摘要]培養學生的科學思維是培養核心素養的重要組成部分，關系到學生在分析解決問題時思維的深刻性、獨立性、靈活性與邏輯性。文章以生活化情境和不同知識綜合兩種題型為例，探討習題教學中的深度分析，以期有效培養學生的科學思維，提升學生的核心素養。

[關鍵詞]習題教學;科學思維;生活化情境

[中圖分類號]G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020） 35-0050-02

科學思維（又稱為科學邏輯），是在學習物理的認知過程中，是正確且科學地認識物理規律等知識的過程中運用的思辨模式和認識方法，是對各種思維方法的有機整合，是學生學習物理的寶貴財富。物理教學的本質是培養學生的核心素養，培養學生的科學思維又是培養核心素養的重要組成部分，關系到學生在分析解決問題時思維的深刻性、獨立性、靈活性與邏輯性[1]，避開了學生在知識與技能背景下單靠機械式訓練暫時提升學習成績的誤區。在物理教學中，要關注學生的科學思維與科學思維方法，使學生在學習物理概念，運用物理規律的過程中培養科學思維，讓學生不僅會分析解決一道題，還能解決一類問題，促進學生核心素養的提升。

解答物理習題可以檢驗學生的物理學習效果。如何科學有效地將習題課上好，一直是一線物理教師思考的問題，其關鍵是實現“由以知識傳授為中心的教學向以能力提升為中心的教學”轉變，在這轉變過程中科學思維起到了關鍵性作用，具體轉變關系如圖1所示，學生借助學習過的物理知識、定律及規律方法，在感性認識物理習題的基礎上，通過科學思維對習題教學中涉及的知識、典型例題等進行批判性分析與解答，提高學生的邏輯思維水平。學生通過對習題教學中涉及的知識進行遷移應用，再次建立新的解決問題的規律，進而利用新建立的物理規律批判性地解決與此相關的一類問題，避免題海戰術或機械式大規模訓練的學習模式，快速提升學生的核心素養[2]。本文以生活化情境和不同知識綜合兩種題型為例，談談對習題教學的深度分析，以期提升學生的核心素養。

一、借助生活化情境培養科學思維

生活即教育，在要學習的物理知識中融人生活化情境，以降低學生學習物理知識的難度，從而激發學生的物理學習興趣，提升學生自主學習的積極性，這樣有利于教師引導學生思考探究。

[例1]如圖2所示，斜面上有一個物體A處于靜止狀態，通過對物體A進行受力分析，可以判斷物體A所受摩擦力的表述正確的是（ ）。

A.方向是一定沿斜面向上

B.方向一定沿斜面向下

C.方向不是沿斜面向上，就是沿斜面向下

D.大小可能為零

【課標分析】物理習題教學應關注學生的認知特點，加強課程內容與學生生活、現代社會和科技發展的聯系，關注技術應用帶來的社會進步和問題，培養學生的社會責任感和正確的世界觀[3]，讓學生處處感受到物理就在身邊，生活離不開物理。

本題以2011年版課程標準為依據，以放在斜面上的物體A為情景，利用定滑輪及細繩將B物體與A物體相連，以A物體在斜面上的運動趨勢為模型，以課本中基本知識和基本技能為依托，在注重對基礎知識考查的同時，更加注重不同知識的綜合，重現學生興趣的激發，重現手腦并用能力的培養，進而體現從生活走向物理、從物理走向社會的科學本質。

【考點分析】本題采用對學科知識的綜合來考查學生基本能力，具體涉及如下知識：（1）對平衡狀態的理解，靜止或勻速直線運動都屬于平衡狀態，由于A物體在斜面上處于靜止狀態，運動狀態保持不變，即A物體受到平衡力的作用;（2）受力分析方法，A物體在斜面上所受摩擦力的方向與其運動趨勢方向相反，本題關鍵看B物體通過細繩對A物體沿斜面向上的拉力大小，這就決定了A物體在斜面上的運動趨勢;（3）受力方向的判斷，本題要判斷A物體在斜面上摩擦力的方向，極易誤理解為摩擦力方向一定沿斜面向上或向下，這是片面的。其實，A物體在斜面上受到豎直向下的重力與垂直斜面向上的支持力，這兩個力對A物體共同作用的效果與細繩對A物體沿斜面向上的拉力共同作用的效果決定了A物體受到的摩擦力。

答案：D。

二、借助不同知識的綜合，培養科學思維

物理教材中的知識是連貫且盤旋式上升的，然而，部分學生往往不經意間將知識隨意分割，導致知識碎片化嚴重，這樣會導致學生的知識斷層，更不能融會貫通，也就導致學生不能應用相關知識綜合解決問題，為此，將不同知識綜合起來，并引導學生分析解答，則可以培養學生的科學思維能力，這樣對學生建立物理規律，提升核心素養有重要的作用。

[例2]某同學利用以下實驗器材測量一個輸出電壓，該電壓恒定（但是數值未知）。提供的器材有：R1、R2為電阻箱，電流計G（其最大值為50μA，刻度盤只標0與最大值），阻值未知的Rg（保護電阻），開關S等。利用如圖3所示電路圖，進行適當操作可以測量電源電壓（電壓不變）。

步驟1：A電阻箱

（“R1”或“R2”）暫時不接，閉合開關S，調節另外一個B電阻箱的電阻，電流計G指針處于____ （0或最大值），記錄B電阻箱電阻為27200Ω。

步驟2：開關S斷開，A電阻箱接人，并將電阻調節到 ____（0或最大值），同時將B電阻箱電阻變為原來的1/2，再閉合開關S，逐步 _____（增大或減小）（A或B）電阻箱電阻，電流計G指針處于 ____ （0或最大值），記錄電阻箱電阻為3160 Ω。

依據以上步驟及處理方法，計算出Rg=___Ω;電源電壓U=____V。（計算結果保留小數點后兩位）

【課標分析】以考查的知識點為起點，關注考點中涉及的知識與技能，加強科學探究，強調習題教學的基礎性、時代性和實踐性，體現課程標準中所要求的各項能力要求，感受習題的新穎性和演變性，為培養學生的科學思維打下良好的基礎。

【考點分析】這是一道看似簡單卻又讓人摸不著頭腦的特殊測量題，然而仔細思考這個特殊測量題卻發現，測量原理如此簡單，簡單中蘊含著不平凡的測量思想。

步驟1：A電阻箱，即R2（將R2電阻箱標記為A），此

教師在備課過程中要以學生的認知水平為基礎，設計出符合學生認知規律的好習題，將學生在分析解決習題的過程中出現的思維定式、思維障礙等盡可能地暴露出來，并加以剖析，以調動學生解決問題的積極性，進而培養學生科學嚴謹的科學思維[4]，提升學生的核心素養。

[參考文獻]

[1]趙妍妮，陳晨.培養科學思維提升解題技能：例談2018年南京中考電學綜合試題[J].物理教師，2019（9）：50-52.

[2]馬云秀.實驗與問題“互為驅動“培養高階思維能力：以“自感與互感”教學為例[J].中學物理教學參考，2018（Z1）：13-16.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[s].北京;人民教育出版社，2012.

[4]吳剛.在習題教學中培養學生的高階思維能力[J].物理教師，2019（1）：86-89.

（責任編輯南賓）