在初中物理实验教学中培养学生的科学思维

谭健明

摘 要：物理核心素养的要求与科学思维的思想是一致的，均致力于对学生进行思维能力的训练，引导学生在科学探究的道路上深入前进。让学生经历一次完整的实验过程，就是对其进行科学思维训练的过程。在初中物理实验中培养学生科学思维的方法如下：全程参与，调动实验的自主性;观察过程，引导学生深入挖掘;利用结果，通过活动训练思维。

关键词：初中物理;实验教学;科学思维

《义务教育物理课程标准（2011年版）》指出，初中物理的课程基本理念之一是“面向全体学生，提高学生科学素养”。这与物理学科核心素养中“培养学生的科学思维”的要求一致，都旨在让学生对科学有正确的认知，积累科学知识，习得科学研究方法，具备科学精神。初中物理实验教学是物理教学的重要组成部分，由于物理本身就是科学知识，因此物理实验教学中也蕴含着丰富的科学知识，有利于培养学生的科学思维。这指引着教师借助物理实验培养学生的科学思维，既是物理学科的本质要求也是学生发展的需要。

一、物理核心素养与科学思维

物理学科的核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐渐形成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，是学生通过物理学习内化的带有物理学科性质的品质。有学者结合初中物理的特点以及学生的身心发展特点提出了初中物理学科的核心素养包括形成物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。由此可见，物理核心素养与科学密切相关，四项素养中有三项与“科学”相关，其中科学思维是重要的内容之一。既然物理学科本身就是科学，那么物理实验就是科学的实验，其在操作过程中必然设计科学的方法与理念，必然蕴含科学思维。

“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一。科学思维的形成需要土壤，对初中生进行科学思维的培养离不开科学学科的教学，物理学科作为科学学科是重要载体。在初中物理实验教学中培养学生的科学思维就是物理实验的本质要求。同时，物理实验也是科学思维得以体现和培养的有利途径。

二、科学思维在物理实验中的体现

实验是培养学生科学思维的可行研究方法之一，实验需要实验设计、精密的实验过程、对实验结果进行分析与总结，其中不仅需要专业知识的支撑，还需要严密的逻辑和推理论证。在实验的过程中，科学思维无处不在，让学生经历完整的实验过程，就是对其进行科学思维训练的过程。

首先，物理实验设计需要缜密的布局和安排，这就是科学思维中模型建构的思想。在实验设计阶段学生需要做各种实验准备，为实验的过程设计步骤，预想实验中的不利因素等，还需要统筹布局实验的环节和人员，这一过程如同建构模型，需要缜密的科学思维。其次，在物理实验中，学生通过实验得出一定的数据，他们需要在分析数据的基础上再得出结论，这一过程就是推理论证的过程，符合科学思维的科学推理和科学论证的要求。实验中的因素和数据是推论、论证的基础，然而推论也需要基于一定的认知，需要具有科学性。最后，学生在实验的过程中如果遇到实验结果与预想的不同情况，就需要进行大胆质疑，并重新设计实验，进行新的验证，这本身就是创新的过程，体现的是质疑和创新精神，即科学思维中的质疑创新。总之，物理实验就是科学实验，其中的科学思维值得学生在实验中不断学习与实践。

三、在初中物理实验中培养学生科学思维的方法

（一）全程参与，调动实验的自主性

让学生经历实验的整个过程，可以使其明白实验的始末，在这一过程中进行思维的升级与改造。调动学生实验的自主性意味着让学生主动地参与实验的一系列环节，亲自设计、准备、动手操作、总结分析等，从而经历科学思维的整个过程。全程参与物理实验也意味着要拓宽物理实验场所，让物理实验不仅仅局限于实验室，还能在教室、校园、家中等场所随时随地展开。学生自主地、全身心投入地参与实验的全程需要教师的引导与帮助，发挥学生在学习中的主体地位。

例如，在教学浮力这一节内容时，笔者让学生做“如何让鸡蛋和橡皮泥漂浮在水面上”的实验。在实验前，学生需要掌握有关浮力的知识，准备做实验的材料和工具，并设计实验环节。在实验中，笔者让学生自己动手实验，感受浮力的存在及其大小。由于这一实验非常有趣，学生参与的自主性比较高。他们做好一切准备工作，并在操作的过程中积极地全身心地参与。在实验后，笔者让学生说一说让物理漂浮起来的原理以及方法，学生通过实验验证了浮力与密度和面积等因素相关，并能够从这些原理性的知识中得到浮力大小的启示。学生通过参与全程的实验经历了整个科学过程，其科学思维也随着实验的进行而逐渐发展，得到了锻炼。

（二）观察过程，引导学生深入挖掘

在观察过程阶段，要求教师在学生进行实验的过程中作为观察者观察学生的实验过程，并在恰当的时机对学生进行引导，让其深入挖掘实验内容，启发学生在最近发展区内不断提升。学生在实验中进行探究问题时，教师需要在观察中帮助学生发现新的探究问题，让学生在实验中根据生成的探究问题进行深入研究。学习是一个自主建构的过程，学生在学习中只有不断地解决自己遇到的问题，才能建构起属于自己的知识。

例如，在教学浮力这一节内容时，学生要做的实验是“让鸡蛋和橡皮泥漂浮起来”。然而，学生在实验中发现：给盛鸡蛋的容器中加盐，水的密度变大，鸡蛋能够漂浮起来;用同样的方法，在盛橡皮泥的容器中加入盐，无论加多少，橡皮泥还是漂浮不起来，這是为什么呢？这一问题就是学生在实验的过程中生成的问题，教师在观察的过程中要引导学生想办法解决问题。在本案例中，笔者顺着学生的思路，让学生思考与浮力有关的因素，有浸入液体的体积、浸入液体的深度及密度。学生在思考这些因素后，从这三个因素出发寻找橡皮泥不能漂浮的原因，思考与体积、深度、密度哪个因素有关。有学生经过思考后说明了这一现象的原因，由于橡皮泥的密度比水的密度大得多，往水里加再多盐也不能改变，因此加盐不能让橡皮泥漂浮起来。而可通过改变橡皮泥的体积，如捏成片状或做成小船，这样橡皮泥就可以漂浮起来了。这位学生的分析非常到位，不仅解释了问题还给出了解决问题的方法。这一过程是学生进行问题解决的过程也是学生利用科学思维推理的过程，整个过程有助于培养学生的科学思维。

（三）利用结果，通过活动训练思维

实验结果是教师可利用的训练学生科学思维的重要材料。无论学生实验成功还是失败，实验的结果都可以成为学生学习的动力。教师可以让学生通过实验结果回溯实验过程，分享得出实验结果的历程，在学生分享的过程中引导学生，让其通过科学的解释阐述问题，进而能更深入思考问题。教师还可以通过结果验证法，让学生重复实验，引导学生在再一次的实验中思考与总结。例如，在教学压强这一节内容时，笔者让学生做筷子提米的实验，实验结果是学生可以用一根筷子提起装满米的杯子。利用这一结果，笔者先让做实验的学生讲一讲自己的实验过程和思考。有的学生不仅说出了其中的原理，还讲述了自己做实验中的遇到的困难与思考。然后，笔者引领学生在教室里重复这一实验，学生在动手操作的过程中思考方法，解决问题，提升了科学思维的能力。因此，合理地利用实验结果训练学生的科学思维能力，让学生通过结果再思考，是可行且有效的科学思维训练的方法。

四、小结

总之，在初中物理实验中训练学生的科学思维能力是实验教学的要求也是推动学生思维发展的要求，更是学生物理核心素养养成的要求。当然，这需要得到教师的重视，教师要相信学生，让学生充分地自主参与实验并在实验中进行科学思维的训练。

参考文献：

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