基于科学思维培养的初中物理教学研究

张兆华

摘 要：物理是一门重思维的学科，思维能力的培养意义重大，尤其是学生的科学思维会直接影响学生的物理学习效果，强化科学思维培养刻不容缓。文章针对初中物理教学，就如何渗透科学思维培养理念进行重点探讨。

关键词：初中物理;科学思维;培养理念;思维能力

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1008-3561（2019）36-0069-02

科学思维是初中物理学科素养培养的核心，是学生正确认识与掌握物理知识，提升物理解题能力的重要保障。然而，在当下的初中物理教学中，大多数教师只注重物理解题方法与技巧的教学，却忽视了科学思维培养，影响了学生核心素养培养效果。因此，如何在初中物理教学中渗透科学思维培养理念值得深入探讨。本文对基于科学思维培养的初中物理教学进行探究。

一、基于模型构建，培养分析能力

在初中物理教学中，理性思维培养是学生能否攻克物理这门学科的关键因素，而模型的建构则是有效发挥以及培养学生理性思维最为有效的手段。物理学科知识本身具有很强的抽象性，所涉及的问题也大都比较繁杂，增加了学生分析问题的难度。为了快速、准确地解决自己学习中所遇到的各种问题，学生需要灵活地掌握和运用一些“简化”问题的方法。简化的方法本质上就是对所遇到的物理问题进行抽象、概括，紧抓问题的核心要素，忽略其他不会对问题本质产生影响的干扰因素，并综合这些要素构成一个完整的物理模型。在确定物理分析模型的基础上，学生就可以相应地迁移以前所学的物理知识来解决物理模型中涉及的问题，最终达到求解物理问题的目的。实际上，学生在构建解决物理问题时所用物理模型的过程，就潜移默化地提升了分析问题的能力。

例如，在教学完杠杆部分物理知识后，物理教师可以为学生合理地设置一些富有启发性的物理问题，引导学生将所学的杠杆知识应用于解决实际问题中，并让学生在构建物理模型期间牢固掌握所学物理知识，如设置“在检修汽车发动机的时候，修车师傅常常需要将汽车的引擎盖打开，那么修车师傅在打开汽车引擎盖期间运用了何种物理原理”等贴合学生生活实际的问题。针对这个问题，学生可能一时间想不到正确答案。教师可以设置一连串小问题，引导学生逐步掌握必要的物理知识，如“汽车上面的引擎盖属于何种杠杆类型”“在抬起汽车引擎盖期间，引擎盖重力发生了何种改变”“向哪个方向施加力才能达到最小值”等。教师借助问题串来引导学生思考，并逐步构建出图1所示的杠杆物理模型，可以深化學生对于杠杆部分物理知识的理解与认识，使学生掌握简化问题以及抽象概括物理模型的能力，达到培养学生理性思维和提升学生分析能力的目的，这对于培养学生的科学思维具有重要的意义。

二、基于问题设置，培养推理能力

推理能力是指学生利用已经掌握的知识与经验，结合给定的条件与事实等，开展一系列逻辑运算与推导计算，最终基于特定事实给出正确的结论或判断。在初中物理学习中，推理能力也是学生需要形成的一种重要科学思维，在引导学生解决问题，提高他们的问题解题能力方面的应用优势非常显著。在开展物理教学期间，教师要注意结合物理知识学习需求和课程授课目标，基于问题的科学设置来启发学生思维，最终达到提升他们推理能力的目的，这对于促进学生物理学科素养发展同样会产生积极影响。

例如，在教学“反射与折射”时，物理教师可以设置一些贴合日常生活实际的现象与事实的问题，如“夏季，我们经常看到大雨之后的天空中会出现一道美丽的彩虹，那么你们知道这道彩虹是如何形成的吗”等，启发学生利用所学的物理知识自主思考和解决问题，引导学生积极进行思考和开展推理。学生在思考一段时间后，会意识到彩虹的形成主要是空中雨滴折射阳光所形成的。如图2，空中的雨滴在经过太阳光折射后会折射出不同颜色的单色光，之后各种不同颜色的单色光又经过空中雨滴的反射，以不同折射角度折射出去。此外，如图3，空气中雨滴的高度各不相同，使得不同雨滴折射后的太阳光在进入人眼的时候形成了不同的单色光，加之空气中雨滴数量众多，最终使人眼中进入了许多不同的单色光，这样就可以使肉眼看到了空中的彩虹。

图2 雨后“彩虹”的形成机理图3 不同雨滴折射太阳光的情况

三、基于反思质疑，培养批判思维

批判性思维作为一种重要的科学思维，是指基于批判性观念与态度，对于自身或者他人所提出的结论或观点，进行逻辑严密、理由充分的论证，并进行大胆质疑和积极思考，确保可以搞清楚整个独立分析的流程，这对于学生科学探究精神的培养会产生积极影响。因此，教师在物理授课期间要重视学生批判思维的培养。为了有效培养学生的批判思维，教师应有效结合学生的物理实际学习情况，引导学生在平时的学习中进行深入思考和大胆质疑，使学生在分析与解决问题期间可以培养批判性思维。

例如，在教学“平面镜成像”时，物理教师可以基于“平面镜成像规律”这个探究性实验培养学生的批判性思维。首先，物理教师可以先将全班学生划分成若干学习小组，引导各个小组中的成员在白纸上面顺着蜡烛A和代替像蜡烛B边缘画圆（如图4），之后再引导他们绘制出玻璃边缘CD与C'D'。从各个学习小组所反馈的学习情况可知，学生所得到的数据无法证明“物与像到平面镜的距离是一致的”，会思考是不是自己刚才的实验方法有问题，或者本身的规律不合理。经过小组成员的共同讨论，学生发现刚才实验中的问题主要是由于物距测量与像距测量方面出现了问题。学生通过进一步与同学沟通与讨论，最终确定正确、科学的物距和像距测量方法为：由于平面C'D'的反射光线比较弱，所以应该选择CD当作反射面，测出CD面和A圆右端之间的距离当成物距，CD面与B圆左端的距离构成像距，这样测定的时候可以确保数据测定的准确性。

四、基于思维导图，培养科学思维

在当下的初中物理知识学习中，一个锻炼学生思维能力，促进他们科学思维形成的方法就是思维导图，这种思维工具有效地利用了归纳与演绎方面的知识，可以使学生按照既有的知识框架，在逻辑思维的引导下积极展开深入思考，并最终达到解决物理问题的目的。思维导图本质上是一种将知识结构以更加形象、直观的形式展现出来的思维工具，可以对思考的整个过程以及知识之间的相关性进行有效展现。所以，物理教师应灵活地运用思维导图的逻辑性与系统性，培养学生的科学思维。

例如，在引导学生对“光学知识”进行回顾与复习期间，教师可以思维导图的方式，为学生提供图5所示的思维导图，之后为学生列举出一些日常生活中的典型实例，如湖泊中青山的倒影、河岸边人看到水中鱼、树荫下的光斑以及遥控器红外线等，这些现象都遵从了反射规律。教师为学生展示相应的思维导图，可以帮助学生更好地理解与掌握所学的光学知识，提高学生的学习效果，有效地促进学生科学思维的发展。

图5 “光学”知识思维导图

总之，科学思维培养是物理教学的核心，是决定学生能否攻克物理这门逻辑性和抽象性较强的学科的关键因素，最终决定学生物理学科素养的培养效果。在实际教学中，为了顺利培养学生的科学思维，教师可以基于模型构建，培养学生的分析能力;基于问题设置，培养学生的推理能力;基于反思质疑，培养学生的批判思维;基于思维导图，培养学生的科学思维，确保全面提升学生的物理学习效果。

参考文献：

[1]张杰.科学思维教育在初中物理教学中的具体化实践[J].中学物理教学参考，2018（21）.

[2]曹真锦.初中物理教学中重视科学思维能力的培养[J].南京高师学报，1995（04）.

[3]张杰.科学思维教育在初中物理教学中的具体化实践[J].中学物理教学参考，2018（21）.

[4]沈伟云.基于科学思维培养的初中物理教学策略[J].物理教师，2018（10）.