基于科学思维培养的物理概念教学路径

施秀云

［摘 要］加强学生科学思维的培养，能够拓宽学生物理学科的认知视野，帮助学生更加深入、准确地理解物理知识，把握知识本质，强化学生物理学科的综合学力。教师以物理概念教学为抓手，从整合概念教辅资源、投放概念学习任务、巧设概念思考活动、推出概念实验项目、创设概念教学情境、创新概念训练形式等角度入手，推动学生科学思维培养与物理概念教学的有机融合，促进学生多维度思维能力的养成，提升学生的物理学科核心素养。

［关键词］科学思维；概念教学；核心素养

［中图分类号］    G633.7        ［文獻标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）05-0047-03

科学思维是物理学科核心素养的重要组成部分，涵盖了观察分析、多元探究、质疑论证、演绎推理、模型建构、实践应用等多维度思维能力。初中物理学科教学内容以概念性知识为主，教师从这一教情出发，将物理概念教学作为培养学生科学思维的主要路径，依托物理概念进行有效教学，推动学生物理知识、物理技能及思维能力的全面发展。教师根据物理概念的特点、差异，合理设定科学思维培养目标，多元化组织物理教学活动，为学生构建科学的思维体系，助力学生多维度思维能力的全面提升。

一、整合概念教辅资源，培养学生观察分析思维

物理概念具有较强的抽象性、逻辑性，对于接触物理时间较短的初中生来说，准确理解和掌握应用物理概念仅靠“想”是远远不够的，还需要丰富的教学辅助资源的支持［1］。教师从初中生抽象思维能力还不够成熟的认知特点出发，结合物理的主要概念，收集整合更具直观性、真实性的教辅素材，依托可视化的教学手段引导学生展开观察分析，使学生感知并理解物理概念的形成过程及本质属性，弥补学生物理概念学习的短板。

教师应正确认识信息化教学的独特价值，在处理一些难以直接用肉眼观察的物理概念性知识时，针对性地整合数字化资源来辅助教学，以达到化抽象为具象的教学效果。例如，“看不见的运动”一节的重点教学内容“分子动理论”是无法用肉眼直接观察的。教师可收集整理对应的教辅资源，引入与分子动理论相关的图片、实验视频、教学微课等数字化资源，随着教学流程的推进逐步展示给学生。在图片和视频素材的引导下，学生构建起气态、液态、固态分子的模型，这样在认识分子动理论的基本观点时不再是凭空想象，而是有了真实可靠的案例支撑。教师组织学生结合数字化资源展开讨论分析，交流自己的学习成果，让学生在合作学习中更为顺利地完成物理概念的建构，并学会使用分子模型和分子动理论解释简单的生活现象。

初中物理知识领域较为宽泛，各知识领域的教学都建立在基础性的物理概念之上。教师只有充分整合和利用多样化的物理概念资源，才能实现物理概念的有效教学，指导学生构建全面、准确的物理概念体系。教师可运用信息化教学手段，弥补传统教学受限于时空条件的短板，为学生物理概念的表象认知与理解提供丰富的素材，帮助学生顺利突破物理概念的学习难点。

二、投放概念学习任务，培养学生多元探究思维

教师应围绕物理概念教学目标，投放概念学习任务，引导学生投入物理概念的探索学习当中，激发学生的物理概念学习兴趣，培养学生的多元探究思维。教师要“深潜”物理教材当中，根据概念教学需要，对教材内容进行增、减、合、分等教学处理，并依据物理概念教学的思维主线设定学习任务要求，启发学生从不同角度，多层次、多方法地探究物理概念，促进学生深度学习物理概念。

教师始终把学生放在物理概念学习的主体地位，以概念学习任务为驱动，放手让学生展开自主思考和探究学习。例如“声的世界”第一小节“科学探究：声音的产生与传播”第一课时的教学内容具有鲜明的探究特性，加之初中生的生活中不乏各种声现象，他们的生活经验较为丰富，因此具备让学生自主探究学习的学情基础。基于此，教师组织学生开展自主探究学习，引导学生结合生活经验猜想声音是如何产生的。学生给出的猜想较为丰富，教师引导学生按照自己的猜想，设定相应的物理实验进行探究。学生在整个课堂学习中有充足的自主权和自由度，课堂探究学习的参与度很高，课堂气氛轻松活跃。教师对学生探究学习的成果加以梳理，循序渐进地引导学生认识“声音是由振动产生的”，推动学生物理概念的自然生成。

教师深入研读教材编排内容，基于物理教学内容探究属性明显及学生生活经验丰富的特点，投放物理概念学习任务，以探究问题为引导，组织学生有序开展物理探究学习活动。学生在开放性较强的物理课堂学习环境下，充分发挥概念探究学习的主观能动性，结合物理实验探究体验，切身感知、理解声音是如何产生的，多元探究思维能力及创造能力均获得了提升。

三、巧设概念思考活动，培养学生质疑论证思维

教师在物理概念教学中巧妙设置思考活动，组织学生对所学物理知识进行质疑、论证，可以增强学生的问题意识，促使学生对物理问题进行深度思考，推动学生质疑论证思维的发展。教师做好物理概念教学预设，细化概念教学流程，在不同教学环节中有目的地穿插思考活动，启发和引导学生对物理概念展开质疑，按照规范的科学探究流程，探究论证自己的学习想法，使学生的物理概念学习向更深处蔓延［2］。

教师在物理概念教学中强化了质疑环节，使学生的学习质疑和困惑能够得到及时反馈。例如，教学“弹力”这一物理概念时，教师根据生活现象解读概念定义，引导学生进行质疑，有些学生表示能够理解拉弓射箭、按压弹簧、挤压皮球等生活现象中存在的弹力，但对“平时所说的压力、支持力等，其实质也是弹力”的说法并不认可，并举例用玻璃杯、不锈钢杯喝水时，手指施加再大的压力，也不会让杯子发生形变，其实质不应该是弹力。学生产生怀疑的原因，主要在是手握玻璃杯或不锈钢杯时，杯子的形变难以直接观察到，从而误认为杯子并没有发生形变。于是教师利用玻璃瓶、玻璃吸管和红墨水设计简易的演示实验，向学生展示用手用力捏装满红墨水的玻璃瓶时，连接玻璃瓶的玻璃吸管内红墨水液面会上升的实验现象，通过转化力的作用效果，帮助学生消除学习疑惑，走出认知误区。

“学贵有疑”，学生能够根据所学物理概念进行质疑，本身就是认真思考、积极学习的体现，即便学生的质疑并不正确，但也有较高的教学利用价值。教师将质疑思考学习活动作为常态化教学活动，根据学生质疑的内容，准确剖析学生概念认知存在的漏洞，并针对性地引入演示实验进行教学引导，可纠正学生的概念认知偏差，提高学生物理概念理解的准确度。

四、推出概念实验项目，培养学生演绎推理思维

初中物理学科教学有着显著的实践属性，各种类型的物理实验活动既是学科教学的重要组成部分，也是培养学生演绎推理思维能力、强化学生物理实践应用意识的关键载体。教师要有筛选意识，在综合考虑教学时空条件、实验操作难度及演示效果、学生认知接受水平等多方面教情和学情要素的基础上，选择最为贴合物理概念特点的实验项目内容，加强实验活动与物理概念的教学联系，体现物理实验的概念教学辅助价值。

物理概念实验项目应具备操作简单、现象明显的特点，能够直观揭示物理概念的本质内涵，为学生物理概念建构搭建支架，培养学生的演绎推理思维。例如，在教学生正确认识光的反射现象时，教师利用红色激光笔、平面镜、可折转的光屏设计物理演示实验，让激光笔射出的光线沿光屏投射到平面镜上，引导学生观察光线的反射路径，推理光的反射有哪些规律。学生结合相关物理概念，在光屏上标注入射光线、反射光线、法线、入射角及反射角等，并从不同层面展开推理研究。有的学生得出“光反射时，入射光线、反射光线与法线在同一平面内”的实验结论；有的学生测量比较入射角和反射角的大小，得出“二者相等”的实验结论……教师记录学生的实验反馈结果，和学生一起逐步完整地总结出光的反射规律。

教师推出物理概念实验项目，将具象化的物理实验现象与抽象的物理概念相对接，能够极大地降低物理概念理解和建构的难度，帮助学生顺利完成物理概念学习任务。学生根据物理实验现象发散学习思维，从不同的认知角度分析实验现象、归结实验结论，对物理概念的认知更加全面，演绎推理思维也得到了有效锻炼。

五、创设概念教学情境，培养学生模型建构思维

教师创设物理概念教学情境，设置更具真实性、生动性的物理概念学习场景，可以给学生的物理课堂学习带来感官刺激，激发学生物理概念学习的热情，促使学生在对概念的分析、提炼中锻炼模型建构思维。物理概念教学的情境较为多元，如问题情境、生活情境、游戏情境、实验情境、竞赛情境等，教师可综合运用这些不同的情境教学手段，营造愉快、和谐的课堂氛围，调动学生的物理概念学习积极性。

教师要做好针对性的教学指导，指导学生从不同情境内容中抽象出相关的物理概念，建立起对应的物理概念模型，准确切入物理概念并进行理解与应用。例如，在“力的平衡”的教学中，教师结合生活现象创设教学情境，引导学生思考：一块磁铁吸附在铁门上，是什么力使其不会滑落下来？学生对这一生活现象较为熟悉，受已有生活经验的影响，很多学生认为是磁铁吸附铁门的“磁力”避免了磁铁滑落。教师并不急于指出学生的错误，而是指导学生围绕情境内容构建物理模型，并对磁铁进行受力分析。学生通过物理模型建构，可以直观地发现磁铁吸附铁门的“磁力”方向是垂直于铁门的，它与铁门的支持力为一对平衡力，而与重力互为平衡力的是磁铁所受的摩擦力，从而自主纠正错误，对“摩擦力”这一物理概念形成更深入的认识。

教师在“力的平衡”教学中创设生活化问题情境，利用磁铁吸附铁门的生活现象诱发学生对物理现象的思考。初中生建构物理模型的意识较为欠缺，受思维定式影响，部分学生未进行受力分析便武断地认为是磁铁吸附铁门的“磁力”避免了磁铁滑落，教师因势利导地启发学生进行反思，借助物理模型建构活动，引导学生自主发现物理概念学习误区，在强化学生物理模型建构意识的同时，培养了学生自主反思的良好学习习惯。

六、创新概念训练形式，培养学生实践应用思维

基于科学思维培养的物理概念教学，仅让学生记住物理概念的定义、表述是远远不够的，还需要引导学生将所学物理概念应用到日常生活现象的解释和生活问题的分析解决中，通过对概念的实践应用推动学生物理概念的认知内化，提高学生物理知识的应用能力。教师应创新物理概念训练的形式，摆脱传统教学中单一化的书面习题训练，推出更多强调实践操作的概念训练活动，引导学生了解每个物理概念的应用场景、应用方法，强化学生实践应用物理概念的能力。

教师应对接学生的生活实际，引入更多兼具学科性、实践性、创意性的训练活动，凸显物理概念的实用价值，培养学生的实践应用思维。例如，在学生学习了“杠杆”的相关知识后，教师在课后别开生面地设置了一个“制作杆秤”的实践学习活动，要求学生结合所学杠杆知识，利用生活中的常用物品制作杆秤。学生对该实践活动有浓厚的兴趣，积极搜集介绍杆秤的构造、原理等的相关资料，并以小组为单位共同完成实践学习任务。从学生的反馈情况来看，各小组学生利用木杆、塑料管、水果篮、晾衣网兜等生活物品设计出五花八门的杆秤，配合教师提供的砝码，较为准确地完成了物体质量的测量。对于测量过程出现的误差，学生也能做好相应的归因分析，收到了不错的教学效果。

物理实践活动往往有很强的综合性，对学生的物理概念应用思维提出了更高的要求。该课例中，学生要想顺利完成“制作杆秤”的实践学习活动，必须解决好如何确定杆秤零刻度线的位置、如何标注杆秤刻度、如何确保杆秤的结构稳定性和测量准确性等核心问题。解决这些问题的过程，便是学生灵活运用物理概念的思维训练过程，其思维训练效果显然是单一化的书面习题训练所无法比拟的。

初中物理教师应依托概念教学，全面训练和培养学生的科学思维，促进学生对物理概念进行深度学习，不断提升学生物理学科的学习力、认知力、应用力，培养学生的高阶思维。整合概念教辅资源、投放概念学习任务、巧设概念思考活动、推出概念实验项目、创设概念教学情境、创新概念训练形式，都是物理概念教学框架下，培养学生科学思维的有效路径。教师基于班级学生物理学科的学情特点，多点切入科学思维训练教学，让学生在思维型物理课堂中深度探究和迁移内化物理概念，从而获得物理学科核心素养的多元化发展。

［   参   考   文   獻   ］

［1］  宋海平.指向深度学习的物理单元教学［J］.河南教育（基教版），2023（10）：51-52.

［2］  曹旭凤.核心素养视域下培养学生物理科学思维的实践与探索［J］.教育界，2023（26）：41-43.

（责任编辑 黄春香）