指向科学思维培养的初中物理教学——以苏科版“电磁波及其传播”为例

夏秋平

(江苏省张家港外国语学校,江苏 张家港 215600)

科学思维是初中物理学科的核心思维,教学中需要教师引导学生正确地认知、掌握物理知识,灵活地运用物理知识解决物理问题.在初中物理教学过程中,部分教师过于推崇应试教育,注重解题方法、解题技巧的讲解,忽视学生的课堂主体地位,影响了学生科学思维的发展.在新课改背景下,教师应当注重学生科学思维的培养,创新课堂教学模式,丰富学生的学习体验,提升物理课堂的教学质量[1].

1 构建生活情境,引导学生培养科学思维习惯

物理学科来源于生活,在课堂教学中构建生活情境,引导学生联系熟悉的生活情境去探究物理理论,研究物理知识的内涵.在生活情境构建的过程中,教师注意深度调查研究学生的学习习惯,基于对学生的了解,充分利用物理课程联系生活实际,培养学生的思维习惯[2].

在物理课堂生活情境设计和构建的过程中,教师从学生熟悉的生活现象出发进行情境导入,由浅入深地进行知识的研究,不仅可以让学生体会到物理知识研究和应用的乐趣,还能够从生活现象出发,培养学生逐步养成提问、质疑的习惯,锻炼学生主动思考的能力[3].

例如,在讲解“电磁波以及传播”知识的时候,教师在课堂中构建生活情境,从生活中应用电磁波的常见物品入手,激发学生的研究兴趣,鼓励学生主动探究、主动提问.电磁波虽然看不见、摸不着,但是在生活中电磁波有着十分广泛的应用,例如车载收音机.从生活中学生熟悉的电子设备入手,课堂中设计探究问题来展开电磁波特点、应用性质等理论知识的研究,调动学生课堂参与的积极性,引导学生融入到课堂情境中进行深度思考.

为了调动学生对于收音机运转原理的研究,教师在课堂上设计问题:“打开收音机可以立即收听到电台的节目,为什么在行驶的汽车上,我们也可以打开收音机收听电台信号呢?”以此问题,吸引学生的课堂注意力,同时对即将要学习的电磁波知识产生浓厚的兴趣,课堂教学中为了引导学生深化理解电磁波的定义,教师提问:“收音机播放电台节目是接收到了电磁波的信号,那么电磁波是如何产生的呢?”“在移动的车载收音机中,移动中的汽车是如何能够接收电磁波信号的?电磁波信号在生活中是通过哪种介质传播的呢?”借助这几个学生实际体验过的问题,引出电磁波的定义、特点以及传播形式,通过为学生讲解电磁波的特征和性质,引导学生深刻认识和理解电磁波,探究不同的电台节目是如何在收音机上进行调节的,基于电磁波的特征,分析不同电台电磁波的原理.

对于电磁波这一看不见、摸不着的物质,学生在学习的时候对抽象的理论缺少真实的感受和认知,从生活中的场景入手,为学生搭建问题探究和分析的问题场景,教师在课堂上系统地为学生介绍电磁波的产生、传播等一系列知识,借助生活中车载收音机这一实际的应用场景,设计问题链引导学生思考,利用问题来吸引学生的课堂注意力,夯实学生对于基础理论、定义的认识,课堂的后半段,教师继续引导学生探究电磁波实验,鼓励学生亲自动手,实践验证,突出物理学科的实践意义,引导学生建立科学的思维,运用科学的思维去看待生活中存在的物理现象,体会物理学习的乐趣.

2 构建物理模型,培养学生的抽象科学思维

抽象思维是物理学科中一种重要的逻辑思维方法,培养学生的抽象科学思维能力,有助于学生形成物理概念,构建物理研究的基础.物理概念来源于生活,物理学家通过物理实验,构建物理模型,将理论应用到实际生活中.在物理教学的过程中,教师为学生构建物理模型,将实际问题转化为学生可以实际接触的物理模型,使得学生在脑海中形成物理思维观念,建立抽象思维认知[4].

对于复杂的物理概念,通过构建物理模型,抽象、概括、类比物理概念和理论,突出物理研究问题的本质因素,丰富学生的思维过程,让学生正确地理解物理概念.

例如:对于电磁波的概念,构建物理模型,从感性到理性,从具体到抽象,在培养学生思维认知的过程中分析、比较、探究、抽象和概括物理问题和物理概念,课堂中也组织多种思维活动,凸显学生在课堂的主体地位.为了引导学生正确理解电磁波的概念,教师在电子白板上为学生模拟水波演示图,构建水波演示仪的模型,接通电源,让学生亲眼观察波的传播,绘制形成的水波图,学生亲自观察波产生的方式,引出“振动产生波”的概念,教师在课堂上提出了“波源”的概念,借助水波图的物理模型,学生观察了波的传播方向,从波源出发向前移动,波振动的形态也发生了变化,为了让学生更清晰地了解波的运动形态,教师在课堂上利用多媒体FLASH软件模拟波形成的原理,在FLASH动画中,波源不断振动,振动形式不断向前移动形成波,如图1所示.

图1 FLASH动画演示波形图

结合物理模型以及多媒体教学工具,教师将抽象的概念以形象的模型呈现出来,给学生创造了更多实际的观察和学习体验,吸引学生的注意力.由于电磁波在生活中看不见、摸不着,教师利用多媒体工具模拟波的形成过程,以具体、形象的水波来为学生建立波的抽象概念,为学生创造了更直观的波认知印象,形成对波更直观、形象的认知.在这一教学和引导的过程中,教师培养了学生抽象思考的科学思维能力,逐步引导学生从感性思考转向理性认知,逐步锻炼了学生的科学思维能力,提高课堂教学效率.

3 设计实验探究,引导学生建立科学思维的品质

物理来源于生活,在物理教学的过程中,不能脱离物理实验,通过物理实验对物理知识进行验证和应用,教师应当灵活地运用物理实验来丰富课堂学习的内容,引导学生全面深刻体会物理实验,认知物理理论[5].

教师在课堂中设计和组织物理实验,设计“提出问题、猜想与假设、设计实验计划、操作实验、观察物理现象、分析提炼物理结论”的物理实验环节,组织学生参与到物理实验中,完整地收集证据,体会实验过程,培养学生的动手探究能力和科学思维推理的能力.

例如,在设计与电磁波有关的物理实验时,教师鼓励学生结合教材中的探究实验,为学生准备相关的实验材料,让学生利用导线、电池、弹簧、灯泡、开关、滑动变阻器等材料,设计电磁波产生的验证实验,学生猜想电磁波产生时电路的变化,亲自操作论证,并总结提炼出电磁波产生的条件.在组织学生进行验证性实验的过程中,教师为学生打造了自主思考和研究的空间,让学生在自主的空间内大胆提出自己的想法,验证自己的猜想,课堂上学生不再仅仅依靠教材和教师,而是结合自己所学的物理知识、生活经验进行探究,主动地将电学与电磁波的产生联系在一起.实验电路中,学生通过设置电路开关来控制电流的产生,分析电流和电磁波之间的关系,并利用电阻数、灯泡的亮度来控制不断变化的电流,多角度地验证电磁波与电流之间的关系,得出实验的结论,加深学生对于电磁波知识的认知.

为了进一步培养学生的科学思维,教师从物理实验出发,鼓励学生探究生活中的电磁波现象,从学生熟悉的网络WIFI出发,鼓励学生研究WIFI信号在空气中传播的介质是什么?组织学生以小组的形式进行研究,学生联系之前学习的内容,猜想电磁波的传播与空气有关,猜想电磁波在真空环境中是无法传播的,也就是在真空的环境内,WIFI信号是无法传播和使用的.小组实验讨论中,学生联系以往所学的知识,做出相关的猜想,设计实验验证的方案,利用WIFI检测信号器检验WIFI信号的强弱,创造一个真空的环境来论证自己的猜想,总结实验的结论.为了培养学生的科学思维,教师组织学生以小组实验探究的模式猜想、论证实验,教师扮演辅助者和指导者的角色,让所学知识不断迁移、创新和应用,这样不仅为学生创造自主探究的空间和成长的环境,而且有助于培养学生的科学推理能力以及质疑创新的能力.

在物理实验教学中,教师调动学生的各类感官,亲自动手、大胆猜想、结合实际、观察总结,训练学生自主思维能力,让学生能够自主归纳知识框架,对所学的物理知识建立逻辑性、系统性的认知.

在初中物理教学过程中,教师要注意引导学生建立科学的思维能力,丰富课堂教学的模式,创新学生的学习体验,让学生能够体会到物理学习的乐趣,积极参与到课堂教学活动中.培养学生的科学思维能力,重点在于丰富课堂教学活动,启发学生的思维,激发学生的兴趣,为学生创造自主思考的空间,让学生在科学推理、科学论证、质疑创新的过程中提升自我的思维认知以及思考能力,这样既可以激发学生的物理学习兴趣,又能够提升学生问题解决的能力,助力学生构建完整的物理知识框架体系,提升物理学科核心素养和课堂教学的质量.