高中物理教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)路徑

張志鋒

【摘要】在素質(zhì)教育不斷推進(jìn)的時(shí)代背景下，學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)與綜合能力的培養(yǎng)慢慢被廣大教育工作者及家長共同關(guān)注，對(duì)課堂教學(xué)更是提出更為嚴(yán)格的要求.其中在高中物理教學(xué)中，既需關(guān)注理論知識(shí)的講授，還需培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).科學(xué)思維則屬于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分，教師要引領(lǐng)學(xué)生形成科學(xué)思維能力，使其核心素養(yǎng)得到提高.本文針對(duì)高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維進(jìn)行深入研究，同時(shí)制定部分恰當(dāng)路徑.

【關(guān)鍵詞】高中物理；課堂教學(xué)；科學(xué)思維

基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)視角來看，科學(xué)思維指的是通過物理學(xué)視角認(rèn)識(shí)客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律與相互關(guān)系的思維方式，屬于通過經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程，即是分析綜合與推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化.科學(xué)思維主要包括建構(gòu)模型、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)推理與論證等要素，物理教師應(yīng)結(jié)合物理教學(xué)內(nèi)容從多個(gè)路徑培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使其學(xué)會(huì)對(duì)物理原理與現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)思考與分析，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

1 善于聯(lián)系實(shí)際生活，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

當(dāng)前的高中物理教材內(nèi)容，或多或少都與實(shí)際生活之間存在著一定的聯(lián)系.為有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師首先需把握好所授內(nèi)容同實(shí)際生活的關(guān)系，把單調(diào)、抽象的物理理論知識(shí)同生活聯(lián)系起來，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與研究熱情，使其在熟悉的生活場(chǎng)景中進(jìn)行科學(xué)探究，促進(jìn)科學(xué)思維的培養(yǎng).采用理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)路徑，還有助于學(xué)生更為深入地理解物理知識(shí)，從真正意義上培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，使其形成正確的科學(xué)態(tài)度［1］.

例如 在實(shí)施“質(zhì)點(diǎn)”教學(xué)時(shí)，教師先在多媒體課件中播放以下視頻：樹葉搖動(dòng)、小鳥飛翔等.學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)周圍到處都能夠看到物體在運(yùn)動(dòng)，便形成思考、交流與討論這些生活中常見的現(xiàn)象，讓他們體驗(yàn)到物理同生活之間的密切聯(lián)系.接著，教師展示汽車行駛、輪船航行、飛機(jī)飛行等畫面，并詢問：你們并認(rèn)為以上幾個(gè)生活實(shí)例中物體的狀態(tài)是什么？學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體都在運(yùn)動(dòng)，教師進(jìn)行追問：大家是怎么判斷出來的？學(xué)生指出位置發(fā)生變化，教師進(jìn)一步引出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念.之后，教師講述：要想準(zhǔn)確描述物體的運(yùn)動(dòng)并非一件易事，將會(huì)遇到哪些困難與麻煩？如何解決這些問題？學(xué)生討論后，教師指出：因?yàn)槿魏挝矬w都有一定的大小與形狀，物體各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)情況通常不同，說明在某些情況下，無需考慮物體的大小與形狀，可以將其簡(jiǎn)化成一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)——質(zhì)點(diǎn)，據(jù)此描述物體運(yùn)動(dòng).使學(xué)生結(jié)合生活現(xiàn)象學(xué)習(xí)新知識(shí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維.

2 注重物理概念教學(xué)

概念屬于物理知識(shí)的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，是學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)與繼續(xù)探索的關(guān)鍵前提.在高中物理教學(xué)過程中，學(xué)生將會(huì)接觸到越來越多的物理概念，這些概念深?yuàn)W難懂，教師可以此為切入點(diǎn)制定科學(xué)思維培養(yǎng)路徑，使其真正理解概念的內(nèi)容與含義，從而順利進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)［2］.對(duì)此，高中物理教師在概念教學(xué)中應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生深入分析與探究，使其通過多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)深刻、直觀地理解概念內(nèi)涵，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提供更多助力.

例如 以“速度變化快慢的描述——加速度”教學(xué)為例，教師事先準(zhǔn)備三張紙條，上面內(nèi)容如下：甲同學(xué)開拖拉機(jī)，2秒內(nèi)速度從0變?yōu)?m/s；乙同學(xué)騎自行車，5秒內(nèi)速度從0變?yōu)?0m/s；丙同學(xué)騎電車，2秒內(nèi)速度從0變?yōu)?0m/s.隨機(jī)挑選三名同學(xué)走上講臺(tái)抽取紙條，根據(jù)上面內(nèi)容進(jìn)行表演，其他同學(xué)結(jié)合表演情況來判斷誰的速度快.接著，教師根據(jù)上述活動(dòng)設(shè)問：誰的速度變化比較大？速度變化大的物體速度變化也一定快嗎？怎么表示速度增加的快慢？引領(lǐng)學(xué)生比較速度變化的快慢，使其分析與交流后得到以下結(jié)論：相同時(shí)間內(nèi)速度變化大的運(yùn)動(dòng)變化快，相同速度變化量所用時(shí)間少的變化快.之后，教師設(shè)疑：那么不同時(shí)間、不同速度變化，怎么比較快慢？引導(dǎo)學(xué)生討論后得出：要想比較速度改變的快慢需找到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，借機(jī)引出加速度，使其理解這是表達(dá)速度變化快慢的物理概念.

3 發(fā)揮問題驅(qū)動(dòng)作用

在高中物理課堂教學(xué)中，教師需刻意轉(zhuǎn)變以往陳舊、落后的教學(xué)模式與方法，通過汲取改進(jìn)后的教育理念與教學(xué)形式，提升整體教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，讓他們各項(xiàng)能力均得到一定程度的發(fā)展.其中提問是一個(gè)比較常見的教學(xué)方式，高中物理教師應(yīng)對(duì)之前的提問方式與內(nèi)容加以改進(jìn)和創(chuàng)新，注重提問的啟發(fā)性、開放性與層次性，極力發(fā)揮出問題的驅(qū)動(dòng)作用，活躍學(xué)生物理思維，使其擁有明確的思考與探索方向，培養(yǎng)與提升他們的科學(xué)思維能力［3］.

例如 以“共點(diǎn)力的平衡”教學(xué)為例，教師可采用提問導(dǎo)入法：如何對(duì)物體的受力情況進(jìn)行分析？提示學(xué)生結(jié)合初中時(shí)期所學(xué)的知識(shí)思考與回答，然后將一個(gè)木塊放在彈簧秤的托盤上，木塊右側(cè)系一根細(xì)繩，用手輕拉讓木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，引出問題：這時(shí)木塊受到哪些力的作用？學(xué)生觀察后發(fā)現(xiàn)彈簧秤指針偏轉(zhuǎn)，說明木塊受到重力作用，示數(shù)變小說明木塊受到拉力與支持力作用，因?yàn)槭瞧胶鉅顟B(tài)，所以還受到水平向左的摩擦力作用，且與拉力的水平分力平衡.接著，教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)講授共點(diǎn)力的概念，設(shè)置問題：共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件是什么？引導(dǎo)學(xué)生回顧初中所學(xué)二力平衡條件，歸納為合力為0，繼續(xù)發(fā)問：如果物體受到三個(gè)或者三個(gè)以上的力處于平衡狀態(tài)呢？其平衡條件又是什么？隨后借助實(shí)驗(yàn)指引他們進(jìn)行科學(xué)探究，分析與解答問題，使其通過對(duì)問題的處理使學(xué)生的科學(xué)思維得到訓(xùn)練.

4 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)屬于高中物理教學(xué)中的常規(guī)構(gòu)成部分，同理論知識(shí)一起構(gòu)成完整的物理課程體系.學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)自然離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助與支持，使其在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)推理和論證，增強(qiáng)他們的科學(xué)思維.這就要求高中物理教師在平常教學(xué)中需精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，以演示實(shí)驗(yàn)為前奏，為學(xué)生提供更多動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，使其親身體會(huì)物理理論知識(shí)的產(chǎn)生過程，形成更為深刻的印象與記憶，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展［4］.

例如 以“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”教學(xué)為例，教師先演示兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)：將一節(jié)粉筆向上拋出；水面桌面上的小球被撞后，以一定的水平初速度離開桌面.要求學(xué)生觀察粉筆與小球離開桌面后的運(yùn)動(dòng)軌跡，指出在忽略空氣阻力的情況下，粉筆與小球都可看作拋體運(yùn)動(dòng).設(shè)置問題：物體在做拋體運(yùn)動(dòng)過程中受到哪些力的作用？學(xué)生分析拋體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)如果忽略空氣阻力只受重力作用.教師進(jìn)行追問：為什么運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線？學(xué)生了解到原因是物體的初速度和重力不在一條直線上.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)思路是將復(fù)雜的平拋運(yùn)動(dòng)分解成由豎直方向與水平方向的分運(yùn)動(dòng)組成的合運(yùn)動(dòng)，采取頻閃照相法或者描跡法獲得小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，分別探究豎直與水平兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進(jìn)行推理與驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，由此實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng).

5 鼓勵(lì)小組合作探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

在以往的高中物理教學(xué)中通常以教師講授為主，缺乏對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力與合作探究能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生很難順利完成各項(xiàng)科學(xué)探究與推理任務(wù)，科學(xué)思維的培養(yǎng)更是收效甚微，不利于整體教學(xué)質(zhì)量的提高［5］.對(duì)此，高中物理教師在日常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況與需求引入小組合作學(xué)習(xí)模式，鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)圍繞所學(xué)知識(shí)、問題、話題或?qū)嶒?yàn)等展開合作探究，使其思維發(fā)生學(xué)生摩擦與碰撞，交流各自的看法與見解，借此不斷改善學(xué)生的科學(xué)思維.

例如 以“向心加速度”教學(xué)為例，教師提問：物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度會(huì)發(fā)生變化，一定有加速度，那么物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)怎么確定加速度的大小與方向？引領(lǐng)學(xué)生回顧曲線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，為引出新課內(nèi)容做鋪墊，然后利用多媒體設(shè)備播放一些展現(xiàn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的視頻，指引學(xué)生在小組內(nèi)合作分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速及方向，使其發(fā)現(xiàn)方向時(shí)刻改變，總是指向圓心，與速度方向垂直.接著，教師與學(xué)生一起歸納出向心加速度的概念，指出只能改變速度的方向，對(duì)速度大小沒有影響，所以圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng).引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)討論：變速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度與向心加速度有什么關(guān)系？勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度和向心加速度有何關(guān)系？勻速圓周運(yùn)動(dòng)是否為勻變速運(yùn)動(dòng)？向心加速度同合速度之間有何關(guān)系？讓學(xué)生一起思考與討論，深化學(xué)生對(duì)向心加速度的物理意義的認(rèn)知，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維.

6 開設(shè)課下實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

在高中物理整個(gè)課程教學(xué)中，針對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)，不能只利用有限的課內(nèi)教學(xué)時(shí)間與空間，還要積極同現(xiàn)實(shí)社會(huì)接軌.多開設(shè)一些課下實(shí)踐活動(dòng)，一方面能增進(jìn)課堂內(nèi)外之間的聯(lián)系，另一方面為學(xué)生制造一些接觸社會(huì)與生活的機(jī)會(huì)，使其親身參與到科學(xué)探究活動(dòng)中，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維［6］.所以，高中物理教師需要圍繞課內(nèi)知識(shí)主題開設(shè)課下實(shí)踐活動(dòng)，帶領(lǐng)學(xué)生以物理視角分析與看待部分生活現(xiàn)象，鍛煉他們的科學(xué)思維，達(dá)到學(xué)以致用的效果.

例如 以“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”教學(xué)為例，教師在課內(nèi)環(huán)節(jié)要幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型，使其根據(jù)模型應(yīng)用物理知識(shí)來解決一些實(shí)際物理問題，促進(jìn)科學(xué)思維的培養(yǎng).之后，在課外環(huán)節(jié)，教師可要求學(xué)生運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析一些生活中的物理現(xiàn)象，如：運(yùn)用牛頓第一定律分析，當(dāng)車輛突然急剎車時(shí)，乘客由于慣性還在向前運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)狀態(tài)突然發(fā)生改變，就會(huì)因?yàn)閼T性向前摔倒，同理當(dāng)車輛突然啟動(dòng)，乘客的狀態(tài)是從靜止到前進(jìn)，由于慣性向后摔.在足球比賽中罰角球時(shí)，罰球隊(duì)員罰出的球速度飛快，加速度也很大，這時(shí)接應(yīng)隊(duì)員并不需要用力改變球的路線，只需要輕輕一碰就可憑借之前的加速度進(jìn)行射門，這是牛頓第二定律的體現(xiàn).基于牛頓第三定律分析，在交通事故中，兩輛汽車發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的作用力和反作用力是相同的，雙方受損程度相似.

7 結(jié)語

綜上所述，在新課改背景下的高中物理教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性與必要性，結(jié)合物理學(xué)科知識(shí)的特征及高中生的身心特點(diǎn)與發(fā)展規(guī)律制定多樣化的培養(yǎng)路徑，從聯(lián)系實(shí)際生活、物理概念、問題驅(qū)動(dòng)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、小組合作與課下實(shí)踐等多個(gè)路徑培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，使其切實(shí)體會(huì)到物理科學(xué)探究的魅力.

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