核心素養視域下初中物理教學中科學思維的培養研究

摘 要：在初中物理教學中，科學思維的培養對于發展學生的核心素養至關重要．文章通過對科學思維的內涵進行分析，探討了在初中物理教學中培養科學思維的重要性和策略，旨在為提高初中物理教學質量和學生的科學思維能力提供有益的參考．

關鍵詞：核心素養；初中物理；科學思維

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）32-0100-03

收稿日期：2024-08-15

作者簡介：王彧（1984.2—），男，江蘇省揚州人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

物理學科作為自然科學的重要分支，對于培養學生的科學素養和思維能力具有不可替代的作用．在核心素養視域下，如何在初中物理教學中有效地培養學生的科學思維，成為廣大物理教育工作者關注的焦點．

1 科學思維的內涵

科學思維是指在認識事物、解決問題的過程中所運用的一系列思維方法和思維品質，如模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等^[1]．

1.1 模型構建是科學思維的重要組成部分

物理中常常需要構建各種模型來簡化和描述復雜的物理現象．學生要學會根據具體情況構建合適的物理模型，通過對模型的分析和研究來解決實際問題．這種思維方式讓學生能夠將復雜的問題轉化為易于處理的模型問題，從而更好地找到解決問題的方法，例如斜面模型、杠桿模型等^[2]．

1.2 邏輯推理是科學思維的核心

物理知識體系是建立在嚴謹的邏輯基礎之上的，學生需要通過對各種物理現象和規律的分析、歸納、演繹等邏輯過程來理解和掌握物理知識．例如，從一些具體的實驗現象推導出普遍的物理規律，或者運用已有的規律去推斷新的物理現象，這都需要較強的邏輯推理能力.這種能力讓學生能夠在復雜的物理問題中理清思路，找到解決問題的關鍵路徑．

1.3 批判性思維是科學思維的重要內容

學生不能盲目地接受已有的知識和觀點，而要學會質疑、反思和批判．在面對物理問題時，要敢于提出不同的見解和想法，通過深入的思考和分析來驗證其合理性．批判性思維使學生能夠保持獨立思考的能力，不被表面現象所迷惑，從而更深入地理解物理的本質．

1.4 創造性思維是科學思維的歸宿

物理的發展離不開創新和突破，學生在學習過程中也要培養自己的創造性思維，要學會運用已有的知識和方法，還要勇于嘗試新的思路和途徑．在解決物理難題時，能夠想出獨特的解決方案，甚至提出新的物理觀點和理論．創造性思維為學生打開了探索未知的大門，激勵他們在物理領域不斷探索和進取．

2 初中物理教學中培養科學思維的重要性

在初中教育階段，物理學科占據著重要的地位．而在初中物理教學中，培養學生的科學思維更是具有深遠的意義和不可忽視的重要性．

2.1 理解物理知識

物理是一門充滿邏輯性和系統性的學科，它包含著眾多復雜的概念、原理和規律．通過科學思維的培養，學生能夠學會運用邏輯推理、分析歸納等方法，將抽象的物理知識轉化為自己能夠理解和掌握的內容．例如，在學習牛頓運動定律時，學生運用科學思維去分析物體的運動狀態和受力情況，從而真正理解定律的內涵和應用，而不是僅僅死記硬背公式．

2.2 提升解決問題能力

現實生活中充滿了各種與物理相關的問題，具備科學思維的學生能夠運用所學的物理知識，對問題進行觀察、分析、提出假設并驗證，最終找到合理的解決方案．無論是解釋日常現象，還是解決一些技術難題，科學思維都能讓學生更加得心應手．比如，在面對電路故障時，他們可以運用科學思維去排查問題所在，而不是盲目地嘗試．

2.3 培養創新能力

科學思維強調批判性思考和創造性思維，鼓勵學生敢于質疑既有觀點，勇于提出新的想法和見解．在初中物理教學中，引導學生從不同角度思考物理問題，嘗試新的實驗方法和思路，能夠激發他們的創新潛能．這種創新能力不僅對學生在物理領域的發展至關重要，也將對他們未來在其他領域的探索產生積極影響．

2.4 促進學生全面發展

科學思維的培養過程中，學生需要具備嚴謹的態度、客觀的判斷、獨立思考的能力等，這些都是綜合素質的重要組成部分．學生通過不斷地訓練科學思維，能夠養成良好的學習習慣和思維方式，這會使他們在面對各種挑戰時都能夠保持清晰的頭腦和理性的判斷．從長遠來看，培養具有科學思維的學生對于社會的發展具有重要意義．

3 初中物理教學中培養科學思維的策略

3.1 開展實驗教學

物理是一門以實驗為基礎的學科，通過精心設計的實驗，學生可以親身體驗物理現象，觀察、分析和總結規律．在實驗過程中，應引導學生思考實驗目的、設計原理、操作步驟以及可能出現的結果和誤差．例如，在探究凸透鏡成像規律的實驗中，讓學生自己動手調整物距、像距，觀察成像特點，從而深刻理解相關原理．同時，鼓勵學生提出改進實驗的建議，培養他們的創新思維．實驗時，將學生分成小組，共同完成一些物理探究任務或問題．在小組合作中，學生需要相互交流、討論、協作，分享各自的觀點和思路．通過這種方式，學生不僅可以學習他人的思維方式和方法，還能培養團隊合作精神和溝通能力．小組合作還可以激發學生的競爭意識和創新精神，促進科學思維的發展．

3.2 嘗試問題導向教學

教師提出具有啟發性和挑戰性的問題，激發學生的好奇心和求知欲．這些問題可以貫穿課堂教學的各個環節，促使學生主動思考．例如，在講解浮力時，可以提問：為什么鐵球在水中會下沉，而木塊會漂浮？引導學生運用已學知識和科學思維去分析和解答．學生在解決問題的過程中，不斷鍛煉邏輯推理和分析歸納能力．

3.3 引導學生建立物理模型

物理中有許多抽象的概念和復雜的現象，通過構建物理模型，可以幫助學生更好地理解和掌握．比如，通過小孩滑滑梯的場景建立斜面模型，讓學生直觀地理解力是改變物體運動狀態的原因，不是維持物體運動的原因．教師要指導學生學會如何從實際問題中抽象出關鍵要素，構建合適的模型，并運用模型來解決問題，培養學生的抽象思維和模型構建能力．

3.4 鼓勵學生自主探究

提供一些開放性的課題或問題，讓學生自主選擇并進行深入研究．在這個過程中，學生需要自己制定研究計劃、收集資料、分析數據、得出結論．教師要給予適當的指導和支持，培養學生獨立思考和解決問題的能力．同時，要鼓勵學生對所學知識提出疑問，培養學生的批判性思維和創新精神．鼓勵學生對教材內容、教師講解以及其他同學的觀點質疑和批評．引導學生從不同角度思考問題，分析各種觀點的優缺點，培養他們的理性判斷能力．

4 初中物理教學中培養科學思維的教學案例（片段） 下面以蘇科版“牛頓第一定律”為例，談談初中物理教學中培養科學思維的過程．

4.1 引入新課

師：用力推小車，小車會如何運動？

生：小車先動起來，后面又停下了．

師：物體的運動需要力來維持嗎？

生1：物體只有受力才會運動．

生2：物體運動不需要力來維持．

師：其他同學支持哪種觀點？

生：因為小車在沒有推力的作用下，也向前運動，所以物體運動不需要力來維持．

師：小車為什么會運動一段距離后停下來？

生：小車受到摩擦阻力等，速度逐漸減小直到停下來．

師：物體運動和阻力有什么關系？

生：改變物體運動狀態．

設計意圖：以生活中最常見的現象入手，用力推小車后觀察小車的運動情況，逐步引導學生進行辯論，得出正確結論，培養學生的批判性思維和科學推理能力．

4.2 教學過程

活動一：探究阻力對物體運動的影響

實驗器材：斜面、長木板、小車、毛巾、棉布、玻璃等，裝置如圖1所示．

師：采用哪種方法進行實驗探究？需要控制哪些量？

生：控制變量法，同一輛小車，小車要從斜面同一高度由靜止釋放.

師：自變量是什么，怎樣改變？

生：自變量是阻力，更換不同的材料改變阻力的大小．

師：如何比較阻力對運動的影響？

生：在水平面上鋪上不同材料（毛巾、棉布、玻璃），看小車在水平材料上運動的距離．

進行實驗，并收集證據，如表1．

設計意圖：通過引導，讓學生建立“斜面-水平面”模型，然后通過控制變量探討在水平面上鋪上不同材料（毛巾、棉布、玻璃）時小車在水平材料上的運動距離，進而確定探究阻力對物體運動的影響．以此培養學生的模型建構能力、科學推理能力和科學論證思維．

活動二：總結規律，得出結論

總結表1中的數據，得出規律并進行推理．

規律：小車受到的阻力越小，運動的距離越長，速度減到零就越慢．

推理：如果水平面阻力為零，則小車運動的距離將為無限遠，速度永遠不能減到零，即小車將做勻速直線運動．

牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態．

設計意圖：活動二的設計是在活動一實驗結果的支撐下進行了科學推理，進而得出科學的結論，這發展了學生的歸納總結能力和科學推理能力．

5 結束語

在核心素養視域下，初中物理教學中科學思維的培養是一項重要而緊迫的任務．通過創設問題情境、引導科學推理和論證、開展實驗教學、加強思維方法指導以及鼓勵質疑和創新等策略的實施，可以有效提高學生的科學思維能力，促進學生的全面發展，為學生的未來發展奠定堅實的基礎．

參考文獻：

[1] 楊政.核心素養導向下初初中生物理科學思維素養培養的策略研究[D].揚州：揚州大學，2019.

[2] 張玲.核心素養視域下的初中物理“第一課”教學設計：以“科學之旅”教學為例[J].物理教學，2023，45（2）：38-41，7.

[責任編輯：李 璟]