探析高中物理教学中培养学生科学思维的策略

何福军

（甘肃省张掖市第二中学，甘肃张掖 734000）

物理学科的核心素养涵盖较多方面的内容，培养学生科学思维是新课改对物理课程教学提出的重要要求。但就目前来讲，部分物理教师依然向学生机械式灌输知识，导致学生缺乏充足的思考探究空间，不仅无法保证学生的学习效率，也会对学生科学思维的发展造成阻碍。面对这种情况，物理教师要明确科学思维的内涵，以核心素养为导向创新课堂教学策略。

一、物理课程科学思维的组成要素

（一）模型建构

在培养学生物理科学思维时，教师先要帮助学生建立物理模型。从本质上来讲，物理模型属于思想方式的范畴，其能够对物理问题的决定因素、物质本质特征间的关系等进行精确的描述。模型建构指的是抽象、概括研究对象或问题，利用模型将事物本质特征重点反映出来。为有效建构物理模型，学生需对研究对象的本质特征准确把握，简化、抽象、概括处理隐藏于复杂物理情境中的研究对象，以便对客观事物的本质与规律进行揭示。

（二）科学推理

归纳推理、类比推理等皆属于科学推理，指的是依据某些科学判断得出其他判断，在科学思维中占据着核心地位。物理推理涵盖物理现象、概念、规律的归纳及演绎过程，通过培养学生的科学推理能力，既可以改善学生的物理课程学习效果，又可以提升其他学科的学习效率。

（三）科学论证

科学论证指的是利用相关证据描述、预测、解释待研究的科学问题，将证据与观点之间的关系建立起来，利用证据对他人的观点进行反驳。在物理教学的过程中，教师需要组织学生开展科学论证活动，利用科学证据解释相关现象、规律与概念，帮助学生养成实事求是的科学态度。

（四）质疑创新

质疑指的是学生在深入思考分析研究对象与问题后将新的问题提出来。科学推理与论证是质疑过程的重要环节，质疑结果则是建立新成果或应用物理知识。而创新是依据已有的研究成果，通过深入思考与探究将新的结论提出来。质疑和创新之间存在着十分密切的关系，结束于科学思维的范畴。在物理教学过程中，教师需要不断优化物理概念、规律等知识的教学模式，鼓励学生质疑和思考，以便培养学生的创新精神及质疑能力。

二、高中物理教学中培养学生科学思维的策略

（一）准确把握科学思维的内涵

作为高中物理教师，为有效培养和发展学生的科学思维，我们要透彻理解新课标精神及科学思维的要素及内涵，以便结合班级学生情况科学开展教学活动，改善科学思维的培养效果。在具体实践中，可从这些角度着手：（1）解读课标。新课标对科学思维能力的培养要求以及内容标准等进行了明确阐释，详细划分了学生的科学思维水平等级。因此，教师要对课程标准、新课改理念深入分析和研究，以便更好地把握科学思维的内涵。（2）深挖教材。教材是课堂教学的依据，也是培养学生科学思维的关键载体。因此，教师需对物理教材内容进行深入挖掘，对教材中的科学思维内容以及内容之间的关联性进行系统分析与整理，之后依据教材内容设计教学方案，全面优化物理课堂教学活动实施过程，有效锻炼与培养学生的科学思维能力。（3）聚焦前沿。知识是思维的载体，教师要带领学生深入理解课程知识，逐步培养学生的科学思维。近些年来，知识的更新速度显著加快，教师要积极地了解和学习前沿科学知识，并在日常课堂教学中灵活运用，让学生认识到科学技术与物理之间的密切关系，促使学生的求知意识、社会责任感得到增强。

（二）制订科学思维培养计划

科学思维的培养具备长期性、系统性特征，教师要在物理教学全过程中贯穿科学思维培养工作，让学生在知识学习、活动探究中初步形成与发展科学思维能力。为改善对学生科学思维的培养效果，教师需将科学思维培养计划详细、系统地制订出来，依据培养计划稳步、有序地推进教学活动。（1）确定培养指标。新课改将培养学生科学思维作为物理课堂教学的一项重要目标，因此教师需对科学思维能力的具体表现、水平划分等深入理解，认真分析章节教学内容，将学生需达到的科学思维能力水平确立起来，之后设计合理的教学方案，促进课堂教学目标的顺利实现。（2）确定培养任务。目前，高中物理课程结构发生变化，分为必修课程与选修课程。在教学过程中，教师要在必修阶段内完成对学生科学思维的培养任务，之后依据科学思维的发展要求优化后续选修课程教学策略。教师要对教材中各个模块的内容与方法深入挖掘，依据模块主题、学生情况等将各模块的科学思维培养任务确定下来，以便保证培养的有序性和针对性。（3）划分培养章节与迁移章节。在确立各个模块的培养任务后，教师可依据模块的章节内容和教学目标，对不同科学思维能力的教学任务、顺序等合理分配。以电学知识教学为例，此章节的物理概念较为抽象，教师要将学生的科学抽象能力作为培养重点，引导学生经历概念形成过程，建立物理模型，并掌握分析综合、归纳演绎、科学推理等方法，学会简化科学对象、过程等。同时，电学知识紧密联系着磁学知识，教师可在磁学知识教学中引导学生迁移电学部分掌握的学习方法。采取此种教学策略能够拓展学生的思考探究空间，有助于提高学生的科学思维能力。

（三）重视科学表象教学

现阶段，很多物理教师将概念与规律教学作为重点，侧重于培养学生的抽象思维，并没有带领学生深度剖析表象内容，导致学生仅仅获得一些表层知识，不利于发展学生的科学思维能力。科学表象在学生物理学习及思维发展中发挥着重要作用，教师可以通过积累大量的表象帮助学生深入认知理解物理概念和规律，逐步形成科学思维。其中，生活经验与课堂实验是学生感性认识的主要来源。因此，教师要在课堂教学中积极引入生活经验，优化实验教学过程，促使学生的感性认识得到逐步丰富。

1.引入生活经验。对生活经验的直觉认识影响到学生对客观事物的探索与思维方式的形成，这些直觉认识也被称为前概念。但受认知水平、思维方式等因素的影响，学生在日常生活中形成的前概念可能出现错误，因此教师要对学生的前概念进行有意识的甄别。以静电知识教学为例，学生在生活中经常会遇到静电现象，教师可将脱毛衣发出声音、头发随着梳子飘起来等生活现象引入进来，激发学生的求知欲，帮助学生依托已有经验快速理解静电知识。但生活假象也会让学生形成错误的前概念，严重干扰学生的物理学习过程。面对这种情况，教师要对学生形成错误认识的原因进行剖析，及时修正学生的错误认识。通常情况下，可采用两种修正和转化方式：一种是丰富，在学生已有的认知结构中纳入新的物理知识，通过积累与丰富逐步改变学生的知识结构；另一种是修正，教师详细深入地讲解物理科学知识，引导学生利用新图示替代原有的图示。在教学过程中，教师要依据教学主题和重点内容，对生活中相关的典型实例进行大量列举，引导学生深入感知和积累科学表象，依托科学表象更好地掌握物理知识。

2.利用课堂实验。在物理课堂中组织实验活动，对相关物理现象进行直观展示，可帮助学生深刻认识事物的本质属性与共同特征，丰富学生的感性经验。在具体实施中，教师既要开展演示实验，又要引导学生自主探究。同时，部分实验对环境条件较为苛刻，在课堂中难以获得理想的实验效果。面对这种情况，教师可将电化教学、多媒体教学的优势利用起来，依托动画、模型等方式形象化、具体化展现抽象的微观现象及图景表象，帮助学生深刻认知与理解科学表象。

（四）训练科学思维品质

科学思维品质可以反映学生的科学思维能力，对思维能力发展具有较大的影响，因此教师要科学设计教学活动，有效锻炼学生科学思维的深刻性、灵活性等。

1.深刻性。具体来讲，深刻性指的是学生能够对物理概念、规律知识等深度剖析，准确把握知识的内涵本质。现阶段，部分学生由于缺乏良好的科学思维深刻性，容易过于关注事物表象，难以将问题中隐藏的关键条件挖掘出来。面对这种情况，教师需要切实培养学生科学思维的深刻性品质。通常情况下，教师可从抽象思维与概括性思维两个角度理解科学思维的深刻性。教师要改变过去“我讲你听”的教学模式，让学生自主建构物理概念与规律，分析比较、抽象概括科学事实，促使学生的抽象能力得到有效锻炼。此外，教师还要优化习题教学方式，引导学生对问题内容深入分析，将问题中的隐蔽条件挖掘出来，明确解题思路和步骤。而在实验教学中，教师要引导学生依据实验目标参与设计实验方案，逐步培养和发展学生科学思维的深刻性。

2.灵活性。灵活性指的是学生能够从多个角度思考物理问题，简单化处理复杂的问题，在问题探究中将课堂知识、技能灵活运用起来。在教学过程中，教师要不断优化教学活动的设计思路，带领学生对课堂知识进行迁移和应用。以重力势能教学为例，当学生掌握重力势能的概念后，教师可引导其利用这一概念建立方法探究弹性势能，这样，学生的知识学习深度可以得到延伸，知识迁移应用能力也可得到良好培养。此外，在习题教学过程中，教师要鼓励学生从不同角度进行思考和探究，灵活应用数形转化、化曲为直等解题策略，在提升学生解题能力的基础上培养学生科学思维的灵活性品质。

3.敏捷性。敏捷性要求学生能够在短时间内准确提炼问题的核心要素，快速调动已有知识和经验进行解答。为了实现这一目标，教师在课堂教学过程中可将口头抢答、解题比赛等趣味性活动组织起来，在提升物理课堂吸引力的基础上有效锻炼学生的思维速度。此外，在习题教学中，教师要引导学生打破常规解题思路的限制，探索创新解题策略，促使学生科学思维的敏捷性得到培养。此外，学生对基础知识的掌握情况也会影响到思维的敏捷性。因此，教师要充分重视基础知识教学，引导学生将清晰的知识结构与合理的知识组块建立起来，以便快速提取脑海中积累的基础知识，探索解决物理问题。

4.批判性。为了有效训练学生科学思维的批判性品质，教师要依据“层次性”原则引导学生科学确立目标，让学生在学习探索中逐步达成目标，增强学生的目标意识及成就感。当学生明确目标后，能够自主学习、思考、创造与总结，勇于表达不同的观点和意见，主动反思自己的学习过程。

（五）优化教学效果评价

现阶段，部分物理教师采用量化法等单一的评价方式，主要对学生的知识掌握情况进行评价，只能够发挥评价的选拔、甄别等功能，激励、改进功能则难以体现。同时，此种教学评价模式忽视了学生的学习感受、学习态度以及个性化见解等，学生难以与教师、同学分享学习心得和经验，不利于培养学生的科学思维。面对这种情况，教师要依据新课改要求，将能够促进学生全面发展的评价机制建立起来，坚持以生为本的理念方针，客观评价学生科学思维素养的发展情况。为保证评价效果，教师要透彻解读和把握科学思维的内涵本质及构成内容，对学生科学思维及其他素养的发展情况进行客观评价，促使学生的潜能得到最大限度的挖掘。同时，在总结性评价的基础上，教师要综合利用形成性、发展性评价等方式密切关注学生的学习过程，及时给予学生有价值的反馈意见，引导学生不断调整和创新学习方法。在评价主体层面，教师要引入学生这一关键主体，组织开展自评、互评等活动，让学生在交流、分享、评价过程中形成全面的认识，不断提高学生的科学思维能力。此外，教师要养成自我评价的良好习惯，经常性反思教学过程，挖掘和分析课堂教学中存在的问题，结合学生的反馈意见动态调整教学思路和方法，以便更好地培养学生的科学思维。

三、结语

综上所述，培养学生核心素养是新课改下物理课堂教学的主要目标，而科学思维是物理核心素养的关键内容。因此，作为高中物理教师，我们要依据科学思维的组成要素及内涵要求科学设计课堂教学方案，全面优化概念规律讲解、实验教学等各个环节，有效培养和发展学生的科学思维。此外，教师要积极借鉴、学习其他教师的先进经验，综合考虑班级学情及学科特点，探索构建能够促进学生全面发展的教学机制。