为提升学生的科学思维能力而教

许志

摘 要：核心素养主要是指学生应具备的，能够适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。中学物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成。本文主要基于在初中物理教学中如何提升学生的“科学思维”能力进行一些探讨。

关键词：初中物理；科学思维；核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）6-0069-4

中学物理科学思维的内涵是指从物理学视角对客观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。在课堂教学中培养学生的科学思维能力非常重要，以下从四个方面谈谈在初中物理教学中提升学生科学思维能力的一些思考与实践。

1 审读课本教材，将文字“读生”

教材是师生学习的素材，理解教材的编写意图，对教师来说非常重要。以下是苏科版8年级下册《物理》课本的内容（如图1所示）。

在教学中，我们会碰到这样一个问题，在学完“物体间力的作用是相互的”这一概念后，老师问学生，“同学们，对于重力来说，物体间力的作用也是相互的吗？”事实证明不少学生持否定态度。原因何在？因为生活中学生没有“自己吸引地球”的体会。怎么解决这个问题呢？这里就需要教师能理解教材中实验3的编写意图，实际上实验3是为了替代说明重力这个场力而引入的。

同时教材中最后一句话表明“大量事实”，这里的“大量事实”到底是什么含义？平时的教学中，我们常常会看见教师在课堂上通过带领学生做许许多多的小实验，然后就归纳出“物体间力的作用是相互的”，笔者认为，那么多的零散的小实验并不能说明问题。 本节内容是在学完弹力、重力、摩擦力以后才安排的，所以这里的大量事实是指：（1）对于弹力来说，物体间力的作用是相互的；（2）对于重力来说，物体间力的作用是相互的；（3）对于摩擦力来说，物体间力的作用也是相互的。至此，归纳得出物体间力的作用是“相互”的。以上教学设计引导学生从物理学视角对客观事物本质属性、内在规律及相互关系形成正确的认识，有利于学生理解归纳物理概念和规律。

值得一提的是，如果在教学中教师只是搬出各种有趣的实验来说明物体间力的作用是相互的，而对实验的种类没有“三种类型”的意识，这样的教学就是对“大量事实”的片面理解，所以我们在审读课本时，要把“大量事实”这四个字 “读生”，从这四个字的背后读出“三种类型”的力，这样处理教材无疑对提升学生的科学思维能力是很有益处的。

2 精心设计问题，将情境“串线”

问题设计是一堂课的“灵魂”，教师和学生的交流都是通过问题而展开的，在设计问题时，教师要努力借助情境，设计出有思维品质的问题，同时问题的层次要有递进的空间，才能有利于学生科学思维能力的发展。以下是一堂浮力复习课的教学设计：

问题1：仔细观察图2，你能想到与此图片有关的哪些浮力知识？

学生交流得到以下知识点：

（1）梨子受到的浮力小于重力；

（2）苹果受到的浮力等于重力；

（3）梨子的密度大于苹果的密度；

（4）苹果浸没在水中时，浮力一定大于重力。

点评：问题1的设计可以复习物体的浮沉条件。

问题2：如果要具体知道，梨子所受浮力的大小，你有哪些方法？需要添加哪些实验器材？

学生讨论得出的方法有：

（1）用弹簧测力计可以测出梨子所受浮力的大小；

（2）利用阿基米德原理借助溢水杯可以求出梨子所受浮力的大小。

点评：问题2的设计可以复习计算浮力的两种方法。

问题3：如果要具体知道苹果所受浮力的大小，你有哪些方法？需要添加哪些实验器材？

学生讨论得出的方法有：

（1）利用苹果漂浮根据二力平衡可以测出苹果所受浮力的大小；

（2）利用阿基米德原理借助溢水杯也可以求出苹果所受浮力的大小。

点评：有的学生认为对漂浮的物体只能用浮力和重力大小相等来求解浮力大小，而不能用阿基米德原理求解，实际上只要知道液体的密度和物体排开液体的体积，不管物体处于什么状态，都可以用阿基米德原理求解浮力大小。

问题4：如果要使苹果下沉，梨子上浮，你有哪些方法？需要添加哪些实验器材？

学生讨论得出的方法有：

（1）加盐可使梨子上浮；

（2）在苹果上配重可使苹果下沉。

点评：问题4的设计可以复习有关“影响浮力大小因素”的知识。

说明：在讨论到加盐可以使梨子上浮时，可以问学生此时与苹果相关的物理量有没有发生变化？（浮力不变，排开液体的体积变小）

问题5：在图2中，如果苹果和梨子所受浮力的大小分别为F1和F2，要定性比较它们的大小，你认为题干中要附加哪些已知条件？

说明：如果苹果和梨子的体积相同，则F1小于F2（根据阿基米德原理）；如果苹果和梨子的质量相同，则F1大于F2（根据浮沉条件）。

点评：问题5的思维含量较高，可以说只要学生在“题干”和“选项”之间能做到“思前想后”，我们还担心学生在浮力相关知识点的掌握上存在问题吗？

值得一提的是，實际生活中梨子大多也是浮在水面上的，如图3所示。在图2中我们为了在上课时引出需要复习的相关内容——浮沉条件，因而在梨子上做了“手术”（在中心插入了一根铁钉）。从科学态度和责任的角度出发，这样的教学是不妥的，容易让学生认为梨子是沉入水底的。那么，在教学中我们如何处理这个问题呢？只要我们在下课前设计这样一个情景并提出如下问题，就可以很好地解决以上问题。情景如图3所示。

问题：同学们，这两只梨子是老师同时从商场买来的同一批梨子，通过观察我们发现一只漂浮，一只沉底。你猜一猜，哪一只梨子是真的，哪一只梨子被老师做了“手术”，做了什么“手术”？通过这样的讨论，学生不仅对浮力的相关知识加深了了解，同时也知道生活中的梨子大多是浮在水面上的。从而也理解了老师上课刚开始用的梨子是被老师事先“负重”了（插了一根钉子）。

3 交流关注学生，将方法“内化”

课堂教学中，我们经常看到这样的现象，当教师提出一个问题后，请一位同学回答问题时，教师往往会很快给出评价，这样处理显然淡化了学生的主体地位。我们希望课堂教学中在师生交流问题时，学生才是“首席评价者”，这样才能暴露出学生在学习过程中存在的问题。通过学生评价和交流，最终才能让学生真正领悟科学的思维方法。如图4所示是苏科版8年级下册第9章第二节《牛顿第一定律》教学中的一个片段。

点评：以上两种数据记录表格虽然只是水平部分材料顺序的颠倒，但是笔者认为这个顺序可以间接反映学生是否真正理解本实验的科学思想。本实验的科学思想是基于实验现象的科学推理，这里的实验现象就是观察“阻力越来越小的情况下，物体运动的趋势”。我们根据阻力越小，小车运动的路程越远，可以推理，阻力为零时，小车运动的路程就无穷远，即物体将做匀速直线运动。所以，表格2中数据的记录顺序是不科学的，这样记录数据也不利于学生真正理解牛顿第一定律建立的科学思想。课堂教学中教师应该组织学生认真讨论这两种表格的区别，从中培养学生基于经验事实建构理想模型的抽象概括能力，促使学生将分析综合、推理论证等科学思维方法的内化。

4 研究解题方法，将思路“归类”

在学习过程中，我们经常碰到一些“动态分析”问题，这类试题的特点就是变量较多。

例1 如图5所示，同一牙膏皮，放在甲液体中会沉底，放在乙液体中则会浮在液面上，请比较它在两种液体中所受浮力的大小。

例2 如图6所示，闭合开关，当滑动变阻器滑片向右移动时，电压表示数如何变化？

分析：以上两个例题共同的特点就是分析判断时涉及的变量较多。在例1中，学生如果根据液体的密度和物体排开液体的体积利用阿基米德原理来求解就比较困难了，因为通过分析可知甲液体的密度较小，而牙膏皮在甲液体中排开液体的体积较大，这样两者乘积的大小就无法判断了。例2中要求判断电压表示数（下转第75页）（上接第71页）的变化，如果学生根据电流和电阻的乘积来判断同样很困难，因为滑动变阻器滑片右移时，滑动变阻器的电阻变大，而电路中的电流变小，此时也无法利用电阻和电流的乘积来直接判断电压的变化。

不少老师碰到上面的问题，往往只是教会学生以下解题方法，即例1中抓住浮力与重力的比较得出结论；例2中抓住电源电压和定值电阻的阻值不变得出结论。

以上教学只是教会学生去解题，并没有教会学生对这类试题的“归类”解法，如果我们认真分析这类试题的特点，引导学生坚信这类“多变量”试题一定有“突破口”——“不变量”，以后同学们碰到这样的试题，要努力从题干中去寻找有哪些关键的不变量，这些不变量是我们解决这类问题的“桥梁”。以上两道看似不相关的力学和电学试题，虽然知识点不一样，但是解题的思路和方法是“同类”试题。通过这样的提炼， 笔者认为这样的教学才能使學生真正掌握科学的解题方法，提升学生的科学思维能力。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理（八年级下册）[M].南京：江苏科学技术出版社，2013.

（栏目编辑 邓 磊）