关注科学思维 培养关键能力——以“力 弹力”教学为例

(江苏省海门市东洲中学，江苏 南通 226100)

卢瑟福是原子物理学的奠基者，一天深夜，他偶然发现一位学生还在埋头实验，便好奇地问：“上午你在干什么？”学生回答：“在做实验。”“下午呢？”“做实验。”卢瑟福不禁皱起了眉头，继续问：“那晚上呢？”“也在做实验。”勤奋的学生本以为能得到导师的一番夸奖，没想到卢瑟福居然大为不满，问道：“你一天到晚都在做实验，什么时间用于思考？”勤奋的学生看似受了委屈，实际上大师是在传授真经啊！很多时候，我们教师也会犯同样的错误，日复一日的劳作，总是在低水平的层次上重复备课、上课、批作业，却不情愿拿出时间进行学习和自我反思，只顾埋头走路，忘了抬头看路，工作没有起色，时间一长，自己似乎也变成初中生的水平，谈何职业幸福！如何改变物理教学生态？教师要做实践的反思者、反思的实践者，重视物理思维教学，培养学生终身有用的科学思维能力。下面以“力 弹力”教学为例，谈谈自己的实践体悟。

1 由物说理，在物理情境中学会实践思考

物理是最重要的基础学科，初中物理学科核心素养应与高中物理学科核心素养相匹配、关联，包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。回归物理学科本质，从学科自身特点以及相应学段学生的年龄特点出发，重视物理思维方法，凸显过程分析，在不断的思考中琢磨回味、理性过滤，学生才能有真正意义上的科学思维能力的提高。

比如“力”这个词，学生已有生活经验，并不陌生，到底什么是力？学生不知道，就像小孩子会数1、2、3等具体的数字，但不知道“整数”这一抽象概念一样。如何帮助学生从司空见惯的生活现象、日常语言出发，揭示本质共性，体悟真知灼见，生成物理概念？这个问题值得我们去思考。奥苏贝尔曾说过：如果“教育心理学”用一句话来概括的话，就是“儿童已经知道了什么”，抓住学生的兴趣和需要，进行有效设计。

如何初识力，并建构抽象的力的概念？可通过知识问题化、问题情景化、情景生活化来实现。首先，可以亲身体验力。两人一组，同学之间玩“扳手腕游戏”。“扳手腕”不只是为了活跃气氛，调动学生的兴趣，吸引学生的注意力，使其专注到课堂上来，更要引发问题思考，追问学生：“比的是什么？你知道赢的原因吗？”设疑激趣，促进学生思考，学生回答：“比的是力，赢是因为力气大。”把学生的注意力集中到“力”的主题上。

接着，抓住学生喜欢动手的天性，提问：你能对桌上的物品(弹簧、铁丝、海绵、气球、橡皮泥、橡皮筋)施加力吗？做一做，把施力的方法用文字表达出来，让学生动手实验，在实验中体悟，做中学，学中思，思中悟，把体验感知的信息及时用文字准确记录下来。

“手压气球，手压弹簧，手拉橡皮筋，手捏橡皮泥，手扳铁丝……”学生列举的都是人施加的力。教师在学生汇报的基础上追问：其他物体也能施力吗？倘若学生一时回答不出，教师可以示范举例：压路机碾压路面，起重机吊起重物，狗拉雪橇……

列举丰富事例的目的是用学生熟悉的事例做铺垫，带领学生一起从司空见惯、具体经验型的“力”的现象出发，做进一步理性思考：产生力需要什么条件？它们有什么共同点？力是什么？教师抛出问题后，要适当停顿，舍得给学生思考的时间，同中求异，异中求同，归纳总结，揭示共性，生成抽象的力的概念。

而有的老师在教学中同样也列举了这些事例，设置追问的环节如下。

问1：比较一下这些力，你会发现每个力有几个物体？

问2：每个力的两个物体之间有一个什么词，它描述力的什么？

问3：现在你能给力下一个定义吗？

相比较而言，这样的设问，缺少思维含量，学生不加思考就能脱口说出答案。只有设置开放性的问题，优化过程设计，才能让学生“跳一跳，摘到桃”，才能激起学生思考的兴趣，体验物理概念建构的过程，“从具体到抽象，从感性到理性”，让学生学会分析、比较、抽象、概括等思维方法，让知识变得有血有肉，鲜活起来，使学生能深刻地理解概念的内涵。

2 由物论理，在表达展示中学会理性思考

在教学中只是让学生背概念，记概念，再去刷题，考出好分数，这是有违我们物理教师职业道德、违背教育目标的做法。在帮助学生掌握物理知识、技能的同时，物理教师更要关注知识学习的意义和情趣，助力学生在主动参与的思维过程中，自主推敲，对话质疑，心神领会，水到渠成，生成新知，才会内化为学生的核心素养。

如何帮助学生生成“形变和弹力”概念？可设计实验再探：“再对桌上的器材施加力。你又发现了哪些有趣的现象？这些现象有什么不同？可分成几类？划分的依据是什么？”语言是思维的工具，让学生带着好奇，带着开放性的问题，通过实验再现，进行观察、比较，记录具体的实验现象，并用形象的语言表达出来：“手拉的弹簧伸长了，手压的海绵变扁了，手压的气球变扁了，手拉的橡皮筋变长了，手扳的铁丝变曲了，手捏的橡皮泥变扁了……”这些司空见惯的日常现象，是学生认知的起点，也是新知的生长点，请学生把看到的实验现象用语言表达出来，展示各组风采。一组表达不完整的，其他组补充，这时课堂就会出现:“我还发现了……我的依据是……”教师创造课堂精彩，就是把更多时空让给学生，关注学生参与的主动性、思维的深刻性，让学生动手操作、用眼观察、动脑思考、动口表达，形成“相互交流、交锋，最后达到交融”的良好状态，从具体感性到抽象理性，概括得出形变的两种情况，领会弹力的要义，而且发现“外力越大，弹性形变越大”的规律。

物理是就物论理，为学生创设学习物理的活动情景、问题情景，启迪物理思维，进行现象的比较、分类、归纳，养成思维的条理化，让学生感悟到抽象的物理概念、规律背后，都是有直观、感性、鲜活的事物支撑，不需要死记硬背。朱正元先生说过：“离开具体的物，仅凭教师的语言和书本讲抽象的理，学生学到的只能是口头的和字面上的物理。”

一堂好课，就如讲好一个故事，注意剧情的不断变化，引发新的认知冲突，让思维不断发展。我们用拉力器，比一比，谁的力气大？请学生观察体悟，再追问：“你是怎样知道的？”学生会从弹簧伸长的长度得出结论，这是学生凭借生活经验也能知道的。学习物理，教师就要提醒学生养成科学思维，“为什么弹簧伸得越长，表明他的力气就大呢？”在经验背后进一步启迪学生理性的思考，生成新知：“弹性形变越大，外力越大。”这里蕴含着物理的转化思想。对学生而言，学生的学习经历已经使其习惯于教师讲什么就学什么，教师强调什么就注意什么，教师没有明确强调指出的地方就不去思考，更谈不上思维的积极加工，因此，教师的责任就要帮助学生在学习物理知识、技能的同时，更能领悟其中上位的物理思想。

3 由物用理，在体验琢磨中学会创新思考

“物理教学的核心价值在于促进学生实现三个转化：一是把人类积累的知识转化为学生个体的知识，使他们知道世界是什么样的，成为一个客观的人；二是把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力，使他们明白世界为什么是这样的，成为理性的人；三是把蕴含在知识中的观念、态度等转化为学生的行为准则，使他们懂得怎样使世界更美好，成为一个创造的人。”

学习了力、弹力概念后，知道了弹性形变的规律、特点，在实际生活中有什么用呢？引发学生深入思考，教师不要直截了当地告诉学生可以制成弹簧测力计。可能学生一下子还想不出来，教师可以创设实验情景，将活生生的物理现象和物理过程返璞归真地展现开来，多让学生面对原汁原味的物理问题，引导他们去亲历物理概念、规律的建构过程。

实验演示：弹簧下挂1个钩码，拉力大小是0.5N，再挂2、3个钩码，分别做弹簧伸长的记号。撤去钩码，用手拉弹簧，与挂2个钩码产生同样效果，用的力大小是多少？同学们体悟到了等效思想。改变弹簧的伸长量，拉力又是多少？你能从这个装置中获得什么启发？学生在亲身体验中，琢磨推敲，相互对话，碰撞火花，生长灵感，领悟到“可以测量力的大小”。运用科学方法合乎逻辑地推导出科学知识，让学生感受到这种逻辑力量。

“现在你代表生产厂商，要把这个产品推销到市场上，你认为它有什么缺点？会做哪些改进？”学以致用，制作发明，激起学生再思考，再对照书本，自主学习弹簧测力计的制作原理、构造、使用注意点，展示、交流弹簧测力计的正确使用。

总之，物理教学要“以实验为基础，以过程为主线，以思维为核心，以问题为导向”，帮助学生从“司空见惯”的现象上升到“真知灼见”的获取，切忌简单下定义，过早给结论。要充分“还原稀释”，把概念的形成与运用过程尽可能完善、生动地展开，让学生正确理解与消化；要坚持“延迟判断”，引导学生借鉴前人科学研究的方法，主动参与这些规律的发现过程，突出物理思维方法，重视物理过程分析，切实提高学生解决物理问题的能力。