初中物理培养“科学思维”的教学方法

【摘 要】从培养学生“科学思维”角度，结合教学的具体案例，初步探讨初中物理教学中培养学生“科学思维”的四种方法。

【关键词】问题导学；实验支撑；错题纠正；教学拓展

【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2018）67-0051-03

【作者简介】李冬云，江西省赣州市厚德外国语学校（江西赣州，341000）教师，高级教师，江西省物理学科带头人。

《普通高中物理课程标准（2017年版）》对物理核心素养进行了界定，它由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成。由此可见，培养学生的“科学思维”是发展学生核心素养的重要组成。科学思维是大脑对具体现象、文字、符号进行组合和推理的思维能力，主要反映客观事物之间本质的联系。优秀的思维品质表现在思维能力的深刻性、灵活性、独创性上。学生学习能力的差异主要是思维品质的差异，培养学生的科学思维是学好物理、发展学生智力和能力的突破口，是一项长期的、复杂的系统工程。

一、“问题导学”构建课堂教学模式

课堂是教学的主阵地，培养学生的“科學思维”首先应从课堂教学模式入手，“问题导学”模式就是一种发展学生科学思维的有效课堂模式。该模式把教学内容分解成一个个循序渐进、环环相扣的思考性问题，以问题为载体进行师生互动，以问题为线索引导课堂教学，让学生通过问题的分析与思考潜移默化地领悟物理概念的内涵、把握物理规律的真谛、养成科学思维的习惯、掌握科学思维的方法。

例如，关于“大气压强”的教学，其内容包括：（1）大气压强产生的原因及其方向；（2）大气压强的测量；（3）大气压强的变化。

针对内容（1），笔者以下列问题为线索引导学生思考：

①液体压强产生的原因是什么？（液体有重力）液体压强方向有何特点？原因何在？（向各个方向，液体有流动性）（为以下教学做铺垫）②我们生活的地球有一厚厚的大气（空气）层，空气是否受重力？（是）是否具有流动性？（是）空气是否也会产生压强？（会）压强的方向是否也是向各个方向？（是，并配合实验验证。）

针对内容（2），笔者抛出了下列问题引导学生思考：

①托里拆利实验中为什么水银柱开始会下落？（水银受重力）水银柱为什么没有下落至与水银槽液面相平？（管外大气压的作用）水银柱不降了意味着什么？（水银柱产生的压强与管外大气压相等。）

②如果玻璃管倾斜，玻璃管中的水银柱长度、高度会变化吗？为什么？（长度变长，但高度不变。因为水银产生的压强与液柱高度有关，与液柱长度无关。可配合实验验证。）

③如果用更粗的玻璃管做此实验，玻璃管水银柱的高度会不同吗？为什么？（不会，水银产生的压强与液柱高度有关，与液柱粗细无关。可配合实验验证。）

④若将玻璃管上提一些，玻璃管中的水银柱会更高吗？为什么？（不会，管外大气压不变，所能支持的液柱高就不变。可配合实验验证。）

⑤如果玻璃管内进入少量空气，测出的大气压与实际的大气压相比有何不同？为什么？（偏小，管内气压对管中液柱有向下的压强。）

⑥如果玻璃管顶部打破将会看到什么现象？为什么？（水银柱下降至与水银槽液面相平，此时玻璃管与水银槽构成连通器。）

针对内容（3），笔者抛出的问题是：

①大气压强也能像液体压强一样用公式p=ρ空气gh计算吗？（不能，ρ空气、h无法确定。）

②大气压强随高度的变化可用公式p=ρ空气gh分析吗？（可以）大气压强随天气和季节的变化本质原因是什么？（温度和空气密度的不同。）

长期的“问题导学”实践会养成学生科学思维的习惯、强化科学思维的意识，必将对促进学生科学思维能力的提高产生积极影响。

二、“实验支撑”消除学生思维障碍

许多学生刚开始学习物理时热情很高，随着抽象思维的内容增多，渐渐感到学习困难。究其原因，是初中学生的抽象思维仍属于经验型逻辑思维，对抽象事物的理解通常需要借助事物的表象做支撑。因此，物理实验自然成为支撑“科学思维”的有力武器。物理实验手段应用得好，既能给教学增色，激发学生学习兴趣，又能让教学出彩、消除学生的思维障碍。

在八年级物理有关“惯性”知识的习题讲评中，笔者曾遇到过一道让学生纠结的题——

例1：在一艘匀速直线运动的游艇尾部，如果一名游客竖直向上跳起，当他落下时将落回游艇还是落入水里？

讲评中，笔者先让学生进行了充分地交流与思考，笔者发现即使部分学生能运用惯性知识分析得出乘客将落回游艇的结论，但由于缺乏感性认知，大部分学生还是对此半信半疑。此时如果没有实验加以验证，估计学生的“思维疙瘩”很难消除。为此，笔者从口袋里拿出一串钥匙作器材设计了一个演示实验：在匀速行进时竖直向上抛出钥匙，模拟游客在匀速运动游船上竖直向上跳起的现象。当看到钥匙下落后并没有落在我的后面，更没有落在我的前面，而是正好落回我的手上时，学生惊讶地报以热烈的掌声。这掌声说明，学生之前的“思维疙瘩”已经消失。所以，用形象的实验手段辅助抽象思维，对抽象思维偏弱的初中生而言，确实起到了很好的支撑作用。

三、“错题纠正”提高思维的灵活性

在我们平时的物理教学中经常发现：一些物理习题或试题，其逻辑思维并不复杂，但学生却大面积出错，究其原因就是学生思维的灵活性不强，面对较灵活的习题，总会掉入题目设置的陷阱里。灵活的试题需要灵活的思维，提高思维的灵活性是提高学生思维品质的重要方面。

例2：如图1所示，一个气球被绳子固定浸没在装有水的容器中，若继续往容器中加适量的水，则气球受到的浮力将 。（选填“变大”“变小”或“不变”。）

该题正确答案是“变小”。但是，由于学生之前所做的大量相关练习涉及的物体都是体积不变的固体，体积会变的物体见得少。于是，很多学生没有意识到气球会因压强增大而体积变小的情况，仍然把它视作体积不变的固体看待，进而错填了“不变”，这种惯性思维的问题就是思维灵活性不足的表现。

灵活的思维表现在对问题的审视能站得更高，对问题的分析会更加全面，对问题的表达也更为精准。提高思维品质不是一蹴而就的事，需要学生在学习过程中不断总结积累，一步步地提高。平时练习和考试中带有普遍性的错题所暴露出的问题，很多都是思维灵活性的短板问题。正因如此，错题往往也是提高学生思维灵活性的磨刀石，所谓吃一堑才能长一智。所以，在我们的平时教学中，应重视收集和整理学生带有普遍性的错题，并一定要引导学生认真地加以分析、思考、总结和纠正，这是快速提高学生思维灵活性的有效途径。

四、“教学拓展”诱发学生创新思维

开发学生的创造潜能，培养学生的创新思维能力是新课程体系中的主要目的之一，也是“科学思维”培养的重点。创新思维，是一种具有开创意义的思维活动，即开拓认识新领域、开创认识新成果的思维活动。物理教学如果只局限于教材本身的常规内容，并不利于学生创新思维的培养。应在此基础上根据教学的实际情况有所拓展和延伸，为学生开辟出创新思维的广阔空间。

以“探究凸透镜成像规律”实验为例，笔者把一些原本没有的，但又与本实验密切相关的几个探究问题，与该实验有机整合，将实验进行了合理的拓展和延伸。新增的探究问题是：

①若蜡烛烧短了，光屏上的像会发生怎样的偏移？为什么？

②若光屏上的像偏下，为使像居中应如何调节凸透镜？

③若凸透镜被遮挡一部分，光屏上还能成完整的像吗？像有何变化？为什么？

④若有一只苍蝇落在凸透镜上，光屏上会出现苍蝇的像吗？为什么？

通过探究问题的拓展和延伸，不仅让学生对凸透镜成像规律理解得更深入、认识得更全面。而且新增的探究任务没有预设的实验方案，也没有按部就班的实验步骤，给予了学生最大限度的自主性和创造性发挥的空间，使学生创新思维的火花在实验探究的过程中能尽情迸发，进而为学生创新思维的发展创造有利条件。

综上所述，培养学生的“科学思维”能力渗透在我们教学过程的方方面面，无论采用哪种方法促进学生科学思维的发展，都应注意把学生放在教学的主体地位，想方设法为学生创造更多自主参与与发挥的思维空间或平台。只有这样，培养学生科学思维的方法才能真正取得实效。