初中物理教學中發展學生科學思維能力的方法

牛旌麗 陳靜靜

在初中物理學科核心素養中，科學思維是相當重要的組成部分。對初中物理學科而言，科學思維主要包括科學抽象、科學推理、科學創新、科學探究以及科學批判等思維。在傳統的初中物理學科教學中，教師往往只注重對理論知識以及固有概念進行教學，忽略了對學生認知邏輯以及科學思維的培養，很多學生的物理學習活動僅僅停留于表面，沒有真正深入知識內部，存在較強的局限性。所以在初中物理教學過程中，對發展學生物理科學思維的教學策略進行研究具有十分重要的現實意義，不僅能夠提升學生的物理核心素養，還能提升學生的科學思維能力以及品質。基于此，本文對初中物理教學中發展學生科學思維能力的方法進行探究，以期為這方面的工作提供更多幫助。

一、初中物理教學中學生思維能力的基本類型

（一）形象思維能力

學生學習物理時，形象思維發揮著相當重要的作用，但是在實際教學過程中，教師長時間忽略對學生形象思維的培養，主要運用抽象理論講解的方式傳授物理知識，導致學生物理知識的建構受到影響，對相關知識的理解不夠透徹。學生運用形象思維，能夠透過事物表象，以直觀認知的方式學習和總結物理知識，進而對相關物理知識產生新的認知。在實際物理學習過程中，學生往往會遇到一些比較抽象性的概念，而教師如果能夠通過直觀形象的方式教學，那么學生就更容易理解。例如，“分子”這一概念對學生來說比較抽象，肉眼無法觀察到，在這樣的情況下，教師可以帶領學生開展一些直觀的動手實驗活動，引導學生在實驗過程中進行分析和觀察，促使學生對相關概念有更形象和直觀的認識。

（二）逆向思維能力

在實際的初中物理教學中發現，如果教師運用正向思維的方式帶領學生分析問題和解決問題，學生往往會在理解方面存在困難，但是如果教師能夠引導學生轉變思路，采用逆向思維的方式，那么學生的思維禁錮就會被打破，所以教師要引導學生運用逆向的思維方式解決問題。例如，在帶領學生學習“力的合成與分解”方面的內容時，教師如果直接運用正向思維引導學生，那么學生往往難以理解，這時教師就可以采用逆向思維的方式引導學生發現不同現象中的矛盾，從而達到正面論證的目標。一旦學生具備了逆向思維能力，那么學生的創新性學習活動將更加容易。

（三）聚合思維和發散思維

從一定程度上來說，聚合思維實際上是一種概括性思維，要求學生運用各種方法探究答案，借助聚合思維整合發散性思維，對發散性思維進行提煉加工，進而探究更獨特的解題思路。而針對發散性思維而言，其往往指的是從不同角度分析同一事物，從而找到解決問題的不同方法。在實際初中物理教學過程中，教師借助發散性思維，能夠改變學生的思維定式，避免學生在解決問題的過程中一直運用錯誤的思維。如果教師在教學過程中發現學生已經形成了較頑固的思維定式，那么教師就要變革傳統的教學模式，通過各種類型的實驗活動，改變學生的思維定式，提升學生解決問題和分析問題的能力，從而幫助學生更好地學習。

（四）歸納與演繹思維能力

在物理課程中，歸納以及演繹是兩種不同的思維方式，如果學生能夠同時具備演繹思維與歸納能力，那么將會對所學的物理知識產生更深刻的理解，能夠更準確地解釋相應的物理現象和物理本質。從一定程度上來說，歸納思維往往是由事物的特殊性推理而得到事物的普遍性，而演繹思維則是由事物的普遍性到事物的特殊性。借助于這兩種思維方式，能夠引導學生對已經學過的知識進行總結，從而整合分散的信息，加深對知識的內化以及鞏固。

二、初中物理教學中發展學生科學思維能力的重要意義

初中物理課程更注重對學生的思維進行培養，而科學的思維方式是深入學習物理知識的一個重要保障。所以以科學思維的本質屬性作為基礎，在實際的初中物理教學中，教師要想更好地培養學生的科學思維，不僅需要準確地對相關物理理論知識進行描述，而且需要針對其中的理論知識以及原理進行客觀評價，充分挖掘其中蘊含的科學思維要素。通常來說，初中物理教學課堂更多是以學生為主的思維型課堂，有利于培養學生的科學思維。培養學生的科學思維能力，能夠幫助學生降級化處理一些困難而又復雜的物理知識，進而提升物理課堂教學效果。所以在實際的初中物理課程教學中，教師有必要轉變傳統的教學觀念，樹立以學生為主體的教學理念，將課堂真正交還給學生，帶領學生由淺層次的知識引入逐漸轉變為深層次的知識探究，促使學生在學習理論知識的過程中，更好地發展和培養科學思維。

（一）設置問題搭建支架，培養學生的科學推理思維

從一定程度上來說，初中物理課程的科學推理思維往往是以教學問題為基礎進行引導而形成的，根據對已知信息的分析，結合自身已經掌握的一些物理知識進行推理，進而得到更準確的問題答案。所以教師在初中物理教學過程中，要設置一定的教學問題，為學生搭建思維支架，引導學生以特定的事實作為基礎進行思考，從而形成初步的物理科學推理思維。在實際教學活動開始之前，教師要帶領學生明確教學目標，以學生的物理知識學習需求作為依據，科學地設置相應的問題，激發學生的科學推理思維，促使學生的物理推理能力得到提升，發展學生的物理學科核心素養。借助問題設置的方式搭建思維支架，能夠更好地引導學生進行思考，幫助學生掌握相應的物理概念，培養學生遇到問題不退縮、迎難而上尋找問題解決方法的習慣。

例如，在帶領學生學習“浮力大小與哪些因素有關”這一內容時，正式授課之前，教師可以提問學生：“你們感受過浮力嗎？浮力的大小與哪些因素有關呢？”這時學生就會針對問題進行猜想，能夠大幅縮短課上用于推理驗證的時間，同時能夠為學生的推理驗證學習活動提供相應的思路，這對培養學生的科學推理思維具有十分重要的意義。

此外，通過設置問題搭建思維支架的教學方式不僅可以在課前運用，還可以在課堂中運用。例如，在帶領學生學習一些較為簡單的“并聯電路以及串聯電路”知識時，教師可以要求學生運用導線以及干電池等材料組裝電路，然后提問學生：“如果存在多個小燈泡，如何才能確保小燈泡之間的開關互不影響，應該如何連接？”當學生相互討論分析出電路圖的連接方式后，教師可以繼續提問學生：“如果將兩個電路中的開關都關閉，或者對開關的位置進行調整，將會出現什么樣的現象？”通過問題的引導，對學生科學推理思維能力的培養將貫穿于整個教學活動的始終，這對提升初中學生物理科學推理思維能力具有十分重要的意義。

（二）借助思維導圖，培養學生的科學創新思維

顧名思義，思維導圖實際上是對學生科學思維進行培養的一個有效的教學工具，借助思維導圖，能夠構建更形象的知識結構，歸納和梳理知識之間的相關性以及共通性，理順知識之間的內在聯系，為后續的知識創新工作以及知識開發工作提供更多保障。通過思維導圖，學生不僅能夠更好地整理和歸納知識，還能形成既有的知識框架，突破傳統框架的限制，從而進行更深層次的研究和思考，拓展和創新原有的知識。由此可見，在初中物理教學中，如果教師能夠合理、靈活地運用思維導圖，那么就能打破傳統教學的局限性，鍛煉學生的創新思維能力，使學生依靠思維導圖自身所具備的系統性以及內在的邏輯性，更好地拓展教材內容，從而為科學思維的發展創造更好的條件。

例如，在帶領學生學習光學知識的相關內容時，教師就可以運用思維導圖，結合學生的實際生活，引導學生在腦海中構建清晰的光學知識框架，實現前后知識點的相互串聯，這樣學生的記憶將會更深刻。而且以這一知識框架作為基礎，學生將會擁有更多創新拓展空間，能夠幫助學生更好地培養科學創新思維。再如，在帶領學生學習“光的反射”這部分內容時，教師可以用思維導圖的方式梳理光的反射規律，在實際生活中尋找與之相關的一些物理現象，在現實生活中運用相應的理論知識。在物理課堂教學中，教師常常用量角器或粗糙的硬紙板等實驗材料驗證光的反射規律，通過對入射角和反射角的大小進行測量，找出二者之間的關系。同時，教師要引導學生聯想生活中的一些情景，如樹蔭下的光斑以及青山在水中的倒影等，這實際上就是對學生科學創新思維進行培養的一個過程。在物理教學中，思維導圖往往與發散性的思考以及論證相互結合，通過這種方式可以為學生提供更多創新思維發展的空間，提升學生的學習效果，最終幫助學生更好地培養科學創新思維。

（三）構建物理教學模型，培養學生的抽象思維

通常科學思維又會被稱作邏輯思維。由于初中階段的物理知識相對抽象，學生難以理解，為了幫助學生更快地理解物理知識，教師需要為學生構建相應的教學模型。從一定程度上來說，物理教學模型實際上是連接現實生活與物理知識的橋梁，是將一些抽象的物理概念具象化的一個重要手段，更是在新課程標準的要求下，發展科學抽象思維的一個必要方式。在構建物理模型的過程中，可以忽略掉一些不會對問題本質產生影響的因素，通過更直觀和簡單的模型展示一些復雜而又抽象的知識，進而促使學生對物理概念產生更深刻的印象。實際上，構建物理教學模型是對一些復雜物理概念的簡化，抓住一些核心要素，突出教學重點，從而幫助學生完成物理知識的利用以及遷移，這是培養學生的科學思維、鍛煉學生邏輯分析能力的一個重要方式。

例如，在帶領學生學習“杠桿的平衡條件”這一節內容時，學生對杠桿的相關理論知識理解起來有一定難度，再加上其中涉及的概念非常復雜，學生在學習過程中很容易混淆相關概念，難以掌握相關內容。但是在日常生活中，杠桿原理的應用十分廣泛，教師可以引導學生結合日常生活的實際情況構建相應的物理模型，讓學生在構建模型的過程中更好地掌握物理知識。如教師可以帶領學生詳細分析指甲刀的制作原理以及其中運用到的杠桿結構，歸納杠桿類型、確定力臂。教師還可以帶領學生對汽車引擎蓋的開啟過程進行分析，進而構建相應的杠桿物理模型，找出施加作用力最小的點。

帶領學生構建物理模型實際上也是對學生的簡化問題能力以及抽象概括能力進行培養，不僅能夠幫助學生深刻地理解相應的物理知識，還能提升學生的分析能力，更好地發展學生的科學抽象思維。結合學生日常生活中的物理理論知識以及物理現象，構建一些更具有啟發性的物理模型，能夠將一些比較抽象的問題變得簡單，很好地培養學生的科學抽象思維。

（四）創設實驗探究情境，培養學生的科學探究思維

物理實驗是初中物理課程教學中的一項重要內容，而在物理實驗教學中，教學情境法是一種常用的教學方法。以學生的科學思維發展為基礎，創設相應的物理實驗探究情境，是培養學生科學探究思維的一項重要教學策略。通常來說，初中物理學科中的探究實驗往往都是將一些比較抽象的物理理論知識變得通俗易懂，進而使學生更容易接受，充分激發學生的學習積極性，讓學生積極主動地參與物理實驗操作實踐活動，逐漸完成對學生科學探究思維的周期訓練。從表面上來看，科學實驗探究占據了學生的大量時間，但是卻能很好地培養學生的科學探究思維，發展學生的物理學科核心素養。

例如，在帶領學生學習“阻力對物體運動的影響”這一探究實驗時，為了培養學生的科學探究思維，充分激發學生的探究興趣，教師可以創設趣味探究實驗情境。首先，將學生進行分組，每兩個學生為一組，一個學生用力壓住桌子，另一個學生手掌貼著桌子向前推動，感受手掌前進過程中受到的阻力。其次，壓桌子的學生慢慢減小壓力，讓另外一個學生充分感受阻力發生的變化，之后兩人交換位置繼續感受，總結阻力對物體的影響因素。最后，教師帶領學生開展探究實驗，讓每個小組操作小車從相同斜面的相同高度自由滑下，將毛巾以及棉布分別鋪在木板上，在實驗過程中，記錄小車在不同表面上滑行的距離，總結歸納實驗現象，得到相應的結論。在這些物理探究實驗中，由于支持力、摩擦力以及重力等多種力的存在，是否產生摩擦力以及摩擦力產生的方向等都是無法確定的，所以不同類型的物理探究實驗更能培養學生的科學探究思維。

（五）鼓勵學生質疑、反思、分析，培養學生的批判思維

對學生而言，批判思維是一種關鍵性的思維，存在于大腦活動之上。這一思維主要以一些已經確定的結論或理論為基礎，堅持批判性的原則，運用合理的理由輔助嚴密的邏輯，最終提出自己的疑問，然后分析和解決實際的物理學科問題。教師在培養學生的科學批判思維時，要時刻堅持批判性的態度以及觀念，但是不能一味地否決，要引導學生在提出自己疑問的同時，必須具有足夠的理由來論證自己的想法，時刻以嚴密的邏輯來對自身的觀念進行驗證。所以在初中物理教學中，教師要重視對學生科學批判思維的培養，鼓勵學生積極地進行反思，使學生形成探究精神以及敢于質疑的精神。在必要的情況下，教師可以結合學生學習的實際情況，為其單獨設置一些可質疑的學習情境，引導學生對這一情境進行質疑，讓學生在不斷探索的過程中逐步強化自身的科學批判思維。

例如，在帶領學生學習“平面鏡成像特點”這一內容時，教師可以引導學生開展實驗活動驗證成像的特點。當模擬實驗結束后，教師要引導學生繪制實驗過程中出現的圖像，如果用圓圈A、B分別代表蠟燭以及其在平面鏡MN中的成像，測量A、B兩個圓圈之間的距離，根據測量數據得出像、物到平面鏡距離相等的這一結論。但是僅通過這種方式得到實驗結論并不夠嚴謹，而且支撐結論的論據也不夠充分，在這樣的情況下，教師就可以鼓勵學生積極質疑，到底是結論本身的問題還是實驗方法存在問題。一旦學生提出自己的疑問后，教師就可以帶領學生繼續深入思考，最終發現結論不夠嚴謹主要是因為實驗的測量方法存在問題，在測量過程中需要將平面鏡自身的厚度考慮進去，只有這樣，得到的結果才更準確。由此可見，在初中物理課堂教學中，教師要鼓勵學生對可能存在的問題提出疑問，培養學生的科學批判思維，幫助學生養成更科學嚴謹的學習態度。

（六）培養學生的實踐思維能力

當前階段，隨著課程改革的不斷深入，素質教育已經逐漸被廣大教育工作者認可和接受，在這一背景下，物理實踐教學在物理教學中的地位得到了相應提升，不僅能夠更好地滿足素質教育的相關要求，還能培養學生的物理實踐能力。在物理教學過程中，教師只有引導學生“從生活中來，到生活中去”，才能更好地將實際生活與物理學習活動結合到一起。例如，在課上開展的物理實驗中，教師可以讓學生自己動手制作相應的實驗器材，可以在電燈泡中裝滿水來代替放大鏡、利用筷子制作簡易的天平等。借助這些簡單的小制作，可以很好地鍛煉學生的物理實踐能力。與此同時，在教學過程中，教師還要注重提升學生的敏銳觀察能力，引導學生運用物理課堂學習中掌握的一些知識和技巧解決現實問題。例如，當學生在提一個很重的袋子時，為了避免傷到手，就可以將手用布包裹起來，通過這種方式增大手與袋子之間的接觸面積，進而減小手所受到的壓強。在現實生活中，這種案例還有很多，初中物理教師在教學過程中要注重引導學生發現和實踐，只有這樣，才能充分發揮物理學科的價值，使物理知識為學生的日常學習生活提供更多便利。

三、結語

綜上所述，在當前新課程標準下，培養學生的科學思維已經成為初中物理學科改革的必然趨勢，在物理學習探究活動中，科學的思維方式是必不可少的能力以及方法。在開展教學活動的過程中，物理教師要運用多種方法培養學生的科學思維，如創設積極的實驗探究情境、設置教學問題、搭建支架、利用思維導圖、鼓勵學生質疑和反思教學問題、構建物理模型等。相對而言，科學思維的培養工作是一個循序漸進的過程，物理教師要重視對學生科學思維的培養，當學生擁有了科學的思維，物理學習將變得更簡單，從而取得更好的學習效果，促使學生全面發展。