利用原始物理問題培養(yǎng)初中學生科學思維的策略

潘展鴻

摘? ?要：原始物理問題具有客觀真實性、生態(tài)性、隱蔽性、遷移性和開放性特點。解決原始物理問題的思維過程有利于學生科學思維的培養(yǎng)。闡述原始物理問題的科學思維培養(yǎng)功能，并提出利用原始物理問題培養(yǎng)初中學生科學思維的四點教學策略：原始物理問題的選擇要適應學生的“最近發(fā)展區(qū)”;創(chuàng)設(shè)問題情境，促進問題的正確表征;注重引導，合理建模;培養(yǎng)求異思維，克服思維定勢。

關(guān)鍵詞：科學思維;原始物理問題;培養(yǎng)策略

科學思維是指具有意識的人腦對科學事物（包括科學對象、科學現(xiàn)象、科學事實等）的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及事物之間的相互聯(lián)系和關(guān)系的間接與概括的反映[ 1 ]，它是物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)容之一，包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。初中階段是學生物理學習的起始階段，也是學生思維發(fā)展階段，因此如何培養(yǎng)學生的科學思維是值得我們思考的。

原始問題是指自然界及社會生活、生產(chǎn)中客觀存在、能夠反映科學概念、規(guī)律本質(zhì)且未被抽象加工的典型科學現(xiàn)象和事實[ 2 ]。原始物理問題是來自我們生活實際的問題，它與習題最大的不同就是沒有經(jīng)過抽象處理，真實反映客觀實際，它是物理現(xiàn)象的載體，具有客觀真實性、生態(tài)性、隱蔽性、遷移性和開放性等特點[ 3 ]。解決原始物理問題需要經(jīng)歷表征問題，科學建模，演算與推導三個思維過程，對學生科學思維培養(yǎng)具有促進作用。

1? 原始物理問題的科學思維培養(yǎng)功能

1.1? 從具體到抽象，促進認知水平發(fā)展，提高模型建構(gòu)能力

解決原始物理問題，需要學生將物理現(xiàn)象簡化為物理模型，這個過程主要運用了抽象的思維方法。因此，原始物理問題能為學生提供從具體到抽象的思維訓練的平臺，要求學生會根據(jù)研究的任務、目的抽象出現(xiàn)象的本質(zhì)和特征，會舍棄次要的細節(jié)和非本質(zhì)的因素，簡化問題，最終實現(xiàn)由實際問題向物理模型的轉(zhuǎn)化[ 3 ]。模型建構(gòu)過程，學生思維在由具體到抽象的過程中發(fā)生認知沖突，最終促進其認知水平的發(fā)展，提高學生的科學思維能力。

1.2? 內(nèi)化科學法，提高分析綜合能力，培養(yǎng)科學推理與論證

物理科學方法是指研究物理現(xiàn)象、描述物理學現(xiàn)象、實施物理實驗、總結(jié)物理規(guī)律、檢驗物理規(guī)律時所應用的各種手段與方法。在解決原始物理問題的過程中，學生在教師的指導下，學習運用分析、綜合、抽象、概括等科學方法，將來自現(xiàn)實生活中信息龐雜的原始問題進行加工、梳理，再運用類比、假設(shè)、等效模型等科學方法，將問題轉(zhuǎn)化為合理的物理模型進行研究。有利于學生理解內(nèi)化科學方法，并能有意識地運用這些方法進行科學推理與論證，從而發(fā)展科學思維。

1.3? 不斷質(zhì)疑，發(fā)散思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

原始物理問題具有客觀真實性、生態(tài)性、開放性等特點，決定了其問題解決的過程必定是具有探索和創(chuàng)造性。當學生面對一個信息龐雜的原始物理問題時，他找不到可以借鑒和效仿的原型，只能通過自己獨立思考，不斷質(zhì)疑嘗試，發(fā)散思維，從多角度對問題進行探究，再收斂思維探索出最佳的解決問題的角度[ 3 ]。在這個過程中，學生不再受一些具體的框框條條的“指導”，他們的思維進入非線性的耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不斷地創(chuàng)新思維，不斷地深化和提高科學思維能力。

可見，解決原始物理問題過程 ，也是進行模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的科學思維過程 ，因此在教學中可以有效利用原始物理問題，培養(yǎng)學生的科學思維。

2? 初中物理教學中引入原始物理問題的策略

2.1? 原始物理問題的選擇要適應學生的“最近發(fā)展區(qū)”

在教育過程中把握“最近發(fā)展區(qū)”，有利于加快學生的思維發(fā)展。因此我們在教學中引入原始物理問題時，一定要注意學生的“最近發(fā)展區(qū)”，選擇的原始問題應是在學生原有知識和經(jīng)驗基礎(chǔ)上，但需通過進一步的分析、探究才能解決的問題。這樣的問題才能促進學生認知的發(fā)展，并能激發(fā)學生求知欲，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，從而促進思維能力的培養(yǎng)。

2.2? 創(chuàng)設(shè)問題情境，促進問題的正確表征

初中生正處于從具體的形象思維向抽象思維過渡的時期，直觀形象的問題情景，或?qū)W生的切身體驗，都有利于學生對問題的理解，形成正確的表征。

（1）聯(lián)系學生生活實際創(chuàng)設(shè)問題情境

日常生活和勞動經(jīng)常會遇到許多需要解決的物理問題，這些來自生活實際的原始物理問題，從學生經(jīng)驗出發(fā)，容易形成表象，有利于學生表征問題。選擇學生身邊的原始物理問題，也會讓學生感受到學習物理是有用的，從而激發(fā)學生留心觀察身邊的物理問題，主動地用物理知識去解決這些問題，不知不覺中內(nèi)化了知識，發(fā)展了思維能力。

（2）利用物理實驗創(chuàng)設(shè)問題情境

大部分物理概念和規(guī)律都是科學家們通過大量的實驗探究分析歸納而獲得的。因此，物理實驗就是最好的原始問題的情境，它具有客觀真實性，增加實驗的體驗，能豐富學生的感性認識，豐富學生的直接經(jīng)驗，有利于問題的表征。

同時學生在實驗過程中，需要不斷地運用科學思維進行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果評估，它也是科學思維的訓練過程。因此在平時教學中，應增加學生實驗。

（3）利用多媒體輔助教學展現(xiàn)問題情境

利用現(xiàn)代教育技術(shù)和多媒體手段展示各種圖片、視頻錄像、物理課件等，能較好地把學生平時不注意或不易觀察到的物理現(xiàn)象重現(xiàn)，把原始物理問題情境直觀化，為學生提供豐富可視物理信息，使學生獲得直觀認識，幫助學生表征問題，建立物理模型，解決問題。

2.3? 注重引導，合理建模

初中學生的模型抽象能力比較薄弱。因此創(chuàng)設(shè)原始問題情景后，要引導學生分析哪些是有用的信息，哪些是干擾信息，介紹模型構(gòu)建的方法。學生不但能深刻了解物理問題的本質(zhì)，還學習了分析問題的科學方法。教學中也可有意識地讓學生對生活中的一些物理現(xiàn)象進行抽象簡化建立模型，提高學生的建模能力，促進思維能力的發(fā)展。

2.4? 培養(yǎng)求異思維，克服思維定勢

思維定勢是指在問題解決的過程中作特定加工方式的準備，它在問題解決過程中一般起限制作用，它限制著形成假設(shè)的范圍，并使所有嘗試的問題解決方法固定化[ 4 ]?？朔季S定勢的方法就是要培養(yǎng)學生的求異思維，也叫“發(fā)散思維”，它是指從一個目標出發(fā)，沿不同觀點的途徑去思考，探求多種答案的思維，它是測定創(chuàng)造力的主要標志之一。物理教學過程是一個認知的過程，在解決原始物理問題教學過程中我們可以有目的、有計劃地訓練學生的發(fā)散思維能力，巧妙地設(shè)疑，引導學生多角度思考問題，多渠道解決問題。

3? 初中物理教學引入原始物理問題實例——“流體壓強與流速的關(guān)系”教學片斷：探究飛機的升力

本段教學是學生通過實驗探究獲得流體壓強與流速關(guān)系的規(guī)律后對這一規(guī)律的應用。分兩部分，第一部分實驗探究機翼形狀，即建立模型，第二部分理論分析升力的產(chǎn)生。

師：展示圖片空客380。這是一架“空中巨無霸”，重580噸，人類是如何讓這一龐然大物翱翔天空，奧秘就在于它的機翼。大家有觀察過飛機的機翼嗎？它的橫截面的形狀是怎樣的？

生：猜想機翼的形狀：長方形、上凸下平、上平下凸

師：通過“升力演示器”模擬風洞實驗分別演示三種形狀機翼飛行

生：通過以上實驗可知上凸下平形狀的機翼才能升起來。

師：為什么機翼橫截面的形狀是上凸下平的？（引導學生利用所學的知識進行分析。）

生：當飛機飛行時，與周圍空氣發(fā)生相對運動，迎面吹來的氣流被機翼分成兩部分（如圖1），相同時間內(nèi)機翼上方通過的曲線路程比下方直線路程長（s上>s下），空氣上方速度比下方速度大（v上>v下），根據(jù)本節(jié)所學的規(guī)律，可知機翼上表面氣流壓強小于下表面壓強，上下表面受到的氣體壓力不同，產(chǎn)生了向上的壓力差，這就是把飛機托向天空的升力。

師：先點評學生的分析，并總結(jié)升力是氣流對機翼產(chǎn)生的向上壓力差。

師：介紹風洞實驗。飛機在研究制造時都要進行風洞實驗，將飛機固定地上，風洞中人為制造各種氣流，模擬飛機空中的飛行情況，從而獲得研究數(shù)據(jù)。

分析：問題選擇適應學生“最近發(fā)展區(qū)”。利用圖片創(chuàng)設(shè)情境，幫助學生表征問題。實驗探究增加學生體驗，豐富感性認識，有利于建立物理模型。引導學生科學思維，通過觀察、比較、分析，最后歸納出結(jié)論。學生通過同化和順應，認知達到新的平衡，內(nèi)化知識，鍛煉了思維，還擴展了知識結(jié)構(gòu)。

綜上所述，初中生正處在思維發(fā)展階段，也是科學思維形成和發(fā)展的階段。在教學中有計劃地、有目的地滲透原始物理問題，有助于促進學生認知水平的發(fā)展，提高學生抽象思維能力，有利于發(fā)散思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，發(fā)展學生科學思維能力，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

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