核心素养视域下初中物理教学中科学思维的培养研究

摘 要：在初中物理教学中，科学思维的培养对于发展学生的核心素养至关重要．文章通过对科学思维的内涵进行分析，探讨了在初中物理教学中培养科学思维的重要性和策略，旨在为提高初中物理教学质量和学生的科学思维能力提供有益的参考．

关键词：核心素养；初中物理；科学思维

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）32-0100-03

收稿日期：2024-08-15

作者简介：王彧（1984.2—），男，江苏省扬州人，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

物理学科作为自然科学的重要分支，对于培养学生的科学素养和思维能力具有不可替代的作用．在核心素养视域下，如何在初中物理教学中有效地培养学生的科学思维，成为广大物理教育工作者关注的焦点．

1 科学思维的内涵

科学思维是指在认识事物、解决问题的过程中所运用的一系列思维方法和思维品质，如模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等^[1]．

1.1 模型构建是科学思维的重要组成部分

物理中常常需要构建各种模型来简化和描述复杂的物理现象．学生要学会根据具体情况构建合适的物理模型，通过对模型的分析和研究来解决实际问题．这种思维方式让学生能够将复杂的问题转化为易于处理的模型问题，从而更好地找到解决问题的方法，例如斜面模型、杠杆模型等^[2]．

1.2 逻辑推理是科学思维的核心

物理知识体系是建立在严谨的逻辑基础之上的，学生需要通过对各种物理现象和规律的分析、归纳、演绎等逻辑过程来理解和掌握物理知识．例如，从一些具体的实验现象推导出普遍的物理规律，或者运用已有的规律去推断新的物理现象，这都需要较强的逻辑推理能力.这种能力让学生能够在复杂的物理问题中理清思路，找到解决问题的关键路径．

1.3 批判性思维是科学思维的重要内容

学生不能盲目地接受已有的知识和观点，而要学会质疑、反思和批判．在面对物理问题时，要敢于提出不同的见解和想法，通过深入的思考和分析来验证其合理性．批判性思维使学生能够保持独立思考的能力，不被表面现象所迷惑，从而更深入地理解物理的本质．

1.4 创造性思维是科学思维的归宿

物理的发展离不开创新和突破，学生在学习过程中也要培养自己的创造性思维，要学会运用已有的知识和方法，还要勇于尝试新的思路和途径．在解决物理难题时，能够想出独特的解决方案，甚至提出新的物理观点和理论．创造性思维为学生打开了探索未知的大门，激励他们在物理领域不断探索和进取．

2 初中物理教学中培养科学思维的重要性

在初中教育阶段，物理学科占据着重要的地位．而在初中物理教学中，培养学生的科学思维更是具有深远的意义和不可忽视的重要性．

2.1 理解物理知识

物理是一门充满逻辑性和系统性的学科，它包含着众多复杂的概念、原理和规律．通过科学思维的培养，学生能够学会运用逻辑推理、分析归纳等方法，将抽象的物理知识转化为自己能够理解和掌握的内容．例如，在学习牛顿运动定律时，学生运用科学思维去分析物体的运动状态和受力情况，从而真正理解定律的内涵和应用，而不是仅仅死记硬背公式．

2.2 提升解决问题能力

现实生活中充满了各种与物理相关的问题，具备科学思维的学生能够运用所学的物理知识，对问题进行观察、分析、提出假设并验证，最终找到合理的解决方案．无论是解释日常现象，还是解决一些技术难题，科学思维都能让学生更加得心应手．比如，在面对电路故障时，他们可以运用科学思维去排查问题所在，而不是盲目地尝试．

2.3 培养创新能力

科学思维强调批判性思考和创造性思维，鼓励学生敢于质疑既有观点，勇于提出新的想法和见解．在初中物理教学中，引导学生从不同角度思考物理问题，尝试新的实验方法和思路，能够激发他们的创新潜能．这种创新能力不仅对学生在物理领域的发展至关重要，也将对他们未来在其他领域的探索产生积极影响．

2.4 促进学生全面发展

科学思维的培养过程中，学生需要具备严谨的态度、客观的判断、独立思考的能力等，这些都是综合素质的重要组成部分．学生通过不断地训练科学思维，能够养成良好的学习习惯和思维方式，这会使他们在面对各种挑战时都能够保持清晰的头脑和理性的判断．从长远来看，培养具有科学思维的学生对于社会的发展具有重要意义．

3 初中物理教学中培养科学思维的策略

3.1 开展实验教学

物理是一门以实验为基础的学科，通过精心设计的实验，学生可以亲身体验物理现象，观察、分析和总结规律．在实验过程中，应引导学生思考实验目的、设计原理、操作步骤以及可能出现的结果和误差．例如，在探究凸透镜成像规律的实验中，让学生自己动手调整物距、像距，观察成像特点，从而深刻理解相关原理．同时，鼓励学生提出改进实验的建议，培养他们的创新思维．实验时，将学生分成小组，共同完成一些物理探究任务或问题．在小组合作中，学生需要相互交流、讨论、协作，分享各自的观点和思路．通过这种方式，学生不仅可以学习他人的思维方式和方法，还能培养团队合作精神和沟通能力．小组合作还可以激发学生的竞争意识和创新精神，促进科学思维的发展．

3.2 尝试问题导向教学

教师提出具有启发性和挑战性的问题，激发学生的好奇心和求知欲．这些问题可以贯穿课堂教学的各个环节，促使学生主动思考．例如，在讲解浮力时，可以提问：为什么铁球在水中会下沉，而木块会漂浮？引导学生运用已学知识和科学思维去分析和解答．学生在解决问题的过程中，不断锻炼逻辑推理和分析归纳能力．

3.3 引导学生建立物理模型

物理中有许多抽象的概念和复杂的现象，通过构建物理模型，可以帮助学生更好地理解和掌握．比如，通过小孩滑滑梯的场景建立斜面模型，让学生直观地理解力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因．教师要指导学生学会如何从实际问题中抽象出关键要素，构建合适的模型，并运用模型来解决问题，培养学生的抽象思维和模型构建能力．

3.4 鼓励学生自主探究

提供一些开放性的课题或问题，让学生自主选择并进行深入研究．在这个过程中，学生需要自己制定研究计划、收集资料、分析数据、得出结论．教师要给予适当的指导和支持，培养学生独立思考和解决问题的能力．同时，要鼓励学生对所学知识提出疑问，培养学生的批判性思维和创新精神．鼓励学生对教材内容、教师讲解以及其他同学的观点质疑和批评．引导学生从不同角度思考问题，分析各种观点的优缺点，培养他们的理性判断能力．

4 初中物理教学中培养科学思维的教学案例（片段） 下面以苏科版“牛顿第一定律”为例，谈谈初中物理教学中培养科学思维的过程．

4.1 引入新课

师：用力推小车，小车会如何运动？

生：小车先动起来，后面又停下了．

师：物体的运动需要力来维持吗？

生1：物体只有受力才会运动．

生2：物体运动不需要力来维持．

师：其他同学支持哪种观点？

生：因为小车在没有推力的作用下，也向前运动，所以物体运动不需要力来维持．

师：小车为什么会运动一段距离后停下来？

生：小车受到摩擦阻力等，速度逐渐减小直到停下来．

师：物体运动和阻力有什么关系？

生：改变物体运动状态．

设计意图：以生活中最常见的现象入手，用力推小车后观察小车的运动情况，逐步引导学生进行辩论，得出正确结论，培养学生的批判性思维和科学推理能力．

4.2 教学过程

活动一：探究阻力对物体运动的影响

实验器材：斜面、长木板、小车、毛巾、棉布、玻璃等，装置如图1所示．

师：采用哪种方法进行实验探究？需要控制哪些量？

生：控制变量法，同一辆小车，小车要从斜面同一高度由静止释放.

师：自变量是什么，怎样改变？

生：自变量是阻力，更换不同的材料改变阻力的大小．

师：如何比较阻力对运动的影响？

生：在水平面上铺上不同材料（毛巾、棉布、玻璃），看小车在水平材料上运动的距离．

进行实验，并收集证据，如表1．

设计意图：通过引导，让学生建立“斜面-水平面”模型，然后通过控制变量探讨在水平面上铺上不同材料（毛巾、棉布、玻璃）时小车在水平材料上的运动距离，进而确定探究阻力对物体运动的影响．以此培养学生的模型建构能力、科学推理能力和科学论证思维．

活动二：总结规律，得出结论

总结表1中的数据，得出规律并进行推理．

规律：小车受到的阻力越小，运动的距离越长，速度减到零就越慢．

推理：如果水平面阻力为零，则小车运动的距离将为无限远，速度永远不能减到零，即小车将做匀速直线运动．

牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态．

设计意图：活动二的设计是在活动一实验结果的支撑下进行了科学推理，进而得出科学的结论，这发展了学生的归纳总结能力和科学推理能力．

5 结束语

在核心素养视域下，初中物理教学中科学思维的培养是一项重要而紧迫的任务．通过创设问题情境、引导科学推理和论证、开展实验教学、加强思维方法指导以及鼓励质疑和创新等策略的实施，可以有效提高学生的科学思维能力，促进学生的全面发展，为学生的未来发展奠定坚实的基础．

参考文献：

[1] 杨政.核心素养导向下初初中生物理科学思维素养培养的策略研究[D].扬州：扬州大学，2019.

[2] 张玲.核心素养视域下的初中物理“第一课”教学设计：以“科学之旅”教学为例[J].物理教学，2023，45（2）：38-41，7.

[责任编辑：李 璟]