初中物理“场景教学”启发学生科学思维的研究

陈静

摘 要：物理核心素养包含有四方面内容：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任。在这四大要素中。科学思维可谓是物理核心素养的核心内容。很多学生在物理学习的过程中始终不能建立科学的思维方法。这也是我们物理课堂的遗憾之一。本文讨论了一种特别的物理教学方式“场景教学”，它对于学生的科学思维有启有发，效果显著。

关键词：初中物理; 场景教学; 科学思维

中图分类号：G633.7          文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2020）8-011-002

科学思维是高中物理核心素养的核心内容，它体现了物理学科的基本特征：就是通过物理学科的学习，学生的大脑对科学现象进行发现和观察，对科学过程进行探究等，逐步揭开科学规律和自然事物之间的相互联系，然后概括地反映这种相互联系。在初中物理学习过程中，科学思维仍然是学生科学素养的重要内容。初中物理中的科学思维主要构成部分同样包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新这四个方面。

基于初中生对物理的研究和认识主要在“现象”层面，那么对“现象”的观察和分析研究是初中生学习物理的主要内容。“场景教学”可以将实际的事物、现象运用到物理教学中，它不同于情境教学，情境可以创设，而场景具有实际性、而且更具有开放性。这种更原生态的场景对学生更具有冲击，那种来源于自然的真实效果，对学生物理科学思维的发展更有证据感、说服力。

场景教学可以帮助学生提高构建理想模型的意识和能力。在物理学习过程中，为了方便研究，往往会建立理想的模型去研究。比如在初中物理阶段有“光线”、“磁感线”等理想模型。以八年级上册光现象中的“小孔”这个模型为例。我们可以将教学的场景放在九月，虽然场景研究的时间相对正式教学的时间提前了，但这样的研究恰恰为学生的科学思维埋下了质疑、思考的种子。这种提前体现了潜移默化，给了学生足够长的时间去认识、去思考。场景教学示例一：地点在学校操场边，研究“树荫下的光斑”。教师指导学生研究树荫下光斑的形状，进而再研究小孔的形状对光斑形状的影响。场景教学示例二：地点在教室，门上的锁坏了，锁被卸下，拿走。阳光通过不规则的锁孔，在桌面上形成光斑。学生观察到阳光恰好通过门上锁孔时，在桌面上形成了圆形光斑。学生通过一系列探究发现，无论树叶之间缝隙的形状如何，成像形状都不变。无论门锁的形状如何，成像的形状也不变。在此基础上，教师引导学生：由于太阳离树叶的缝隙（离门锁孔）距离非常远，我们能不能建立一个简单的模型，来研究光通过这些缝隙的传播情况以及成像情况？学生通过这样的两个场景研究，能够构建出一个无关形状，却极其小的孔，也就是“小孔”这样的模型。在建立“小孔”模型的过程中，学生的思维火花被现实场景所激励，如此真实的场景，推动学生去建立模型，科学思维的意识和能力都得到了提高。

场景教学可以促进学生进行科学推理、找出规律、形成结论、解决实际问题。场景教学示例：地点在学校的沙坑边，准备一盆水、一块铁板在烈日下暴晒。带学生进入场景，学生分别触摸铁板、沙子、水，感受到铁板、沙子、水的温度是不一样的。那么学生从这样的场景中，提取物理信息：烈日下沙子、铁板、水吸收热量，水的温度最低。提出物理问题：沙子、铁板、水吸收相同的热量，水升温是不是最慢？接着学生通过实验模拟研究发现：质量相等的水和沙子，吸收相同的热量，水升温较慢。质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，水也升温较慢。进而找到规律：质量相同的不同物质吸收相同的热量，升高的温度都不相同。这样的规律找到以后。学生在规律的基础上，通过数学推理发现用1kg物质升高1℃所吸收的热量都不相同，那么“1kg某物质升高1℃所吸收的热量”可以体现物质的不同。这一系列的过程形成了比热容的概念。用比热容的知识再去解决之前场景提出的问题，甚至再去解释生活中很多比热容相关问题，都很顺利。那么最初的场景教学是功不可没的，它真正起到了引起学生兴趣的作用，将这一场景贯穿在科学推理、找出规律、形成结论、解决实际问题的过程中。场景教学的优势显而易见。

场景教学可以培养学生收集科学证据的意识，从物理的角度地描述科学现象、解释科学原理、预测科学结论。在学生学习完初二的物理知识以后，可以进行一次综合实践活动。

场景教学示例：地点在南京的明城墙边。明城墙是南京的文化标识，其中包含了哪些物理知识在里面？学生通过现场观察发现以下物理问题：城墙的截面是一个上窄下宽的梯形，城墙作为防守的建筑，表面当然是越宽，能够驻扎的士兵就越多，城墙的防守效果自然也就越好，可古人为什么却做出这样不明智的设计呢？采用矩形甚至倒梯形不更好吗？难道是其中有着某些物理知识吗？学生们决定查找资料，展开研究。最终他们选择了城墙对地面的压强作为研究内容。据查资料，南京明城墙的城墙砖一般是由砂石和粘土烧制而成的，那么烧成后密度大约为2000-2300kg/m3。另一资料显示，一块成砖大约长40cm，宽20cm，厚10cm，重20kg，由此可计算，城砖密度大约为2500kg/m3，两者差距不大，取2400kg/m3为砖密度值。每立方米城墙，质量竟超过两顿，而高达数十米的城墻对地面的压力可想而知，不光城墙整体对地面的压力巨大无比，上部的城砖对底部的城砖也同样会产生巨大的压力，只有尽量减少上部对下部的压力，并且同时增加下部的质量以承受更大的压力，这样城墙才能稳定站立，而不至于遇到敌人时不攻自破。学生再采用对比梯形、长方形、倒梯形截面对底部的压强计算，发现梯形截面的情况下，城墙砖头对底部的压强最小。在这样的场景教学过程中，得到的结论是次要的，关键在于对学生收集科学证据的意识培养。场景教学可以激励学生大胆质疑，从不同角度思考问题。在研究“树荫下的光斑”这个场景中，学生被这样一个独特的光学现象所吸引。身处场景之中，学生们会发现光斑的形状、大小不同，进而去研究光斑的形状由什么决定？光斑的大小与什么因素有关？光斑究竟是什么。问题从现象到本质，层层递进，从多个角度去思考问题。场景教学从生活的实际场景出发，必然包含了多重物理知识。

再以“玄武湖上的船”为研究场景，学生可以在其中发现多个力学研究的角度，提出问题：是什么改变了帆船的运动状态？人向后划桨船为什么向前进？船的运动方向是如何控制的？学会从场景里发现问题，从不同的角度去研究问题，在问题中思考，在思考中质疑。学生的物理科学素养在场景教学的过程中得以充分发挥。

在科技高度发展的今天，生活场景处处蕴含着物理知识。把生活场景中的物理教学场景提炼出来，帮助学生在场景中发展模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新这四方面能力，使物理得以与生活交融，来源于生活，而又应用于生活。学生的科学思维得到了多元的激发。对学生而言，更符合他们的认知规律，更贴近他们的学习实际，不失为一种百用而不废的物理教学方法。

参考文献：

[1]刘炳昇.物理课程与实验教学研究文集[M]南京师范大学出版社，2016

[2]朱铁成.中学物理教学案例研究与分析[M]浙江大学出版社，2012

[3]杨清修.初中物理教学关键问题指导[M]高等教育出版社，2016