培养科学思维深化物理核心素养

2018-11-29徐文娟

名师在线 2018年12期

徐文娟

（江苏省如东县丰利中学，江苏如东 226408）

引言

物理课程的学习，不仅要求学生对理论知识有明确的掌握，还要对物理研究的思路有清晰的认识。要想从根本上深化对物理知识的认知，必须提升学生们独立思考、归纳总结、开放创新等物理核心素养，即运用其形象、归纳、发散等思维进行科学物理实践活动，从而为更深层的物理研究做铺垫[1]。

一、运用形象思维，自主实验

物理知识是比较抽象的，切实展开物理实验进行教学，化抽象为具体，是利用形象思维的充分体现，使得学生对知识点的理解更加深刻。实验由多个步骤组成，其中引导学生自主设计实验能极大地锻炼其独立思考的能力，进一步加速核心素养的提升。

比如，在教学《探究凸透镜成像的规律》时，为了得到更加直观、形象、全面的成像规律，可引导学生自主设计实验。首先观看一段有关凸透镜成像的视频，让学生观察思考影响凸透镜成像的因素，有人根据视频中的情景猜想道：与物距有关，与像距有关。随后让学生们自主制订实验计划：你计划怎样实施物距与成像规律关系的实验？学生答道：分别把物体放在u＞2f、2f＞u＞f以及u＜f处，由远及近，逐步观察实验现象，从而分析物距对成像的影响。又问：那么你将需要哪些器材来完成实验呢？学生思考后说：需要凸透镜、光具座、光屏，最重要的是有一支蜡烛作为成像物体。提示学生：如果凸透镜的焦距为10cm，捋顺一下你的具体实验步骤吧。经过讨论，学生们总结道：首先把蜡烛、凸透镜、光屏按顺序摆放在光具座上，三者处于同一高度、同一直线，然后通过在光具座上移动插放蜡烛的底座使其与凸透镜的间距分别为30cm、15cm和5cm,并记录下u=3f、u=1.5f、u=0.5f时像的性质，最后完成实验整理仪器，对实验结果进行分析。整个设计过程学生们的思维比较缜密，于是让其按照自己的计划进行实际操作，发现问题并解决问题。

通过自行设计物理实验，同学们需要形象地设计出该实验的具体步骤，对整个操作过程清楚明白，并且将抽象的理论知识转化为实际的实验结果，从而使形象思维得到全面开发。

二、运用归纳思维，加工重组

归纳思维能够让学生在解题过程中迅速筛选出相关的理论知识，进而思考出最佳的解题方法，从而提升解题效率与准确性。通过在理解的前提上对物理知识进行二次加工重组，将相似知识形成比较，总结归纳出相关技巧，使得对知识的理解更加系统。

比如，在教学《浮力》时，本次课程涉及的知识点零散、表达式繁多，需要引导学生对学习内容进行归纳整理。学生已经了解到浸入液体或气体的物体受到的浮力是竖直向上的，但是对于物体在液体中的状态与物体的受力情况、液体和物体密度的大小关系，学生仍难以掌握。于是我要求学生按照不同的情况进行分类、归纳整理：物体下沉，说明物体所受的合力必然向下，也就是F浮＜G,ρ液＜ρ物；物体悬浮，说明受合力为0，F浮=G,因为此时物体全部处于液体中，所以可得ρ液=ρ物；物体上浮，说明F浮＞G,ρ液＞ρ物；物体漂浮，F浮=G,ρ液＞ρ物。对于浮力的计算方法，之前已经学习了很多种，比如可以根据重力、弹簧测力计、阿基米德原理等来计算。为了让学生明确在何种情况下选择哪种方法计算最为简单，引导学生将做过的习题进行分类、比较和加工重组，以小组讨论的形式进行总结概括，最后选取各组代表发言：若物体处于悬浮或者漂浮状态，此时浮力等于重力，运用F浮=G，通过测量物体的质量就可以比较简便地得出受到的浮力；F浮=G-F拉的使用前提是要有弹簧测力计在物体上边提供了一个竖直向上的力；而F浮=ρ液g V排则需要知道液体密度和排开液体的体积才能够计算。

开发归纳思维的关键在于引导学生将相似的习题进行整合、比较和区分，通过将繁杂的知识点按照自己的思维与理解加工重组而形成便于应用的体系结构，加速对知识的消化和吸收。

三、运用发散思维，开拓思路

物理知识点往往比较零散，需要学生拥有良好的逻辑性和发散性思维。结合相关物理课程内容，巧妙利用贴近生活的多种资源，开展多角度学习的教学模式，开拓学习思路，培养发散的思维方式，让学生对物理知识有更加真实的理解。

比如，在教学《光的直线传播》时，主要依靠学生的视觉观察光传播的各种方式，为了拓展学生的思路，改变以往观看静态图片的教学模式，让学生们利用相关道具来模拟光的直线传播路径，亲自去体验这一现象。首先，可以给同学们提示：大家想一想身边什么物体发出的光是直线的呢？学生思路活跃：激光器、手电筒、放映机、汽车大灯……随后，教师拿出已经准备好的多支红色激光笔，说道：虽然大家认为激光笔发出的光是直线传播的，但是在一般的空气中，我们的肉眼是看不到它传播的路径的，要想通过肉眼看到它的路径，应该透过某种介质，大家有没有什么好的办法呢？学生马上开动脑筋搜寻生活经验，有人想到在雾天的时候会观察到汽车的灯光十分明显，可以在雾中观察到汽车灯光的路径轨迹，所以我们可以人为地创造类似雾天的条件：可以在水中加入牛奶，使得水变混浊，也可以在空中喷洒水雾或者空气清新剂，还能够在倒置的烧杯中点檀香产生浓雾……学生们的思维瞬间被打开了，最后让学生按照自己喜欢的方式在水、空气中使用激光笔照射，就可以验证光的直线传播。

可见，在教学中引导学生努力将生活经验与物理知识结合在一起，在丰富课堂教学的同时，使得学生的思路更加广阔，并且能够很好地培养学生的发散思维，开拓多种有效途径。

四、运用类比思维，引导迁移

虽然物理是一门涉及知识点比较繁多的学科，但是事实上,物理中各个知识点之间都有着较多的类似之处。因此，对于某一问题的解决方法，可以通过类比的方式，引导同学们思考该方法在类似情形下的使用方法，使其在其他的问题中得到应用，完成学习方法的迁移[2]。

比如，在讲解比热容时，是通过比值定义的方式：得出的物体比热容c的定义。这样在探讨有关比热容的特性时就可以类比地参考其他通过比值定义方式进行定义的物理量的性质。例如，电阻、密度、弹度系数的定义：教师引导同学们进行思考：我们之前已经学过了电阻、弹性系数以及密度的性质，物体的R、k或者ρ仅仅与该物体本身固有的化学性质有关，而与物体的质量、电压、电流或者体积没有直接关系，我们只能够通过上述几个量对电阻或者密度进行表示和计算，仅此而已。那么，同学们觉得比热容的性质怎么样呢？同学们通过类比R和ρ的性质就可以得出物体比热容c的性质，物体的比热容c仅由物体本身的化学属性决定，可以通过物体的m、Q和温度变化量进行表示以及计算。举例说明：有两杯质量不同的水，其所吸收的能量和升高的温度不同，但是所求出的比值是一样的。

可见，在进行新知识的学习时，通过类比以往所学过的知识，可以唤醒同学们的记忆，在帮助同学们迅速掌握新知识的同时对前面学过的内容进行了一次深入的复习，引导同学们完成了学习方法的迁移。