高中物理科學思維能力評價的研究與實踐

田金明（山東省淄博第四中學 255100）

在學習高中物理時，評價學生科學思維能力所參照的標準主要包括五項內容：第一，對物理現象的淺顯分析，并構建簡單的物理模型；第二，善于運用分析及推理方法解決一系列物理問題；第三，能夠多角度、全方位地考慮物理問題，并可以恰當地使用證據表述自己獨立的觀點；第四，具有優(yōu)秀的物理模型構建能力，能運用不同的方法解決相關的物理問題；第五，針對物理概念、物理現象能夠產生新穎獨特的觀點，并熟練運用分析推理思維驗證結論的正確性。在對學生的科學思維能力評價時，如果評價結論與其中一個標準相吻合，則可以快速判定學生在學習物理知識時已經達到了哪一層級，因此，評價科學思維能力實際上也是檢驗學生學習效果的一條有效路徑。

一、創(chuàng)設問題情境，培養(yǎng)質疑精神

在高中物理教學課堂上，培養(yǎng)學生的科學思維能力，首先需要學生具備一種“勤學好問”的質疑精神，因此，善于質疑是衡量和評價科學思維能力的一項重要指標。教師過去常常利用創(chuàng)設問題情境的方法，引發(fā)學生的思想共鳴與情感共鳴，使學生能夠快速進入深度思考狀態(tài)，在這種持續(xù)性思考狀態(tài)的促動下，學生的腦海中也將產生更多的疑問。我國偉大的教育家陶行知先生把注重啟發(fā)作為新教育的辦法之一，孔子說，“不憤不啟、不悱不發(fā)”，而陶行知先生則進一步說，“使他不得不憤，不得不發(fā)。教學生的法子，先要使他們產生疑問，所以教師應積極設法啟發(fā)學生，讓他們產生疑問，對事物產生興趣，進一步找到解決問題的方法，問題解決以后更能激發(fā)他們學習的興趣”。從這席話中可以看出，在實踐教學中，教師應當設法找到一個能夠激發(fā)學生的質疑意識媒介，而“提問式”教學恰恰扮演這一媒介的角色，只有在教師的啟發(fā)和引導下，學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力才能得到進一步提升。在這種情況下，教師可以結合學生的質疑態(tài)度與質疑的問題點對科學思維能力進行客觀評價。

以《牛頓第二定律》即“加速度定律”為例，在講授本節(jié)課內容時，為了激發(fā)學生的質疑意識，讓學生能夠自主探究“牛頓第二定律”的概念內涵，首先可以提出一個與本節(jié)課內容相關聯的課堂互動問題，教師：“假如合外力垂直于速度方向，那么，速度的大小會發(fā)生轉變嗎？”當這一問題提出以后，教師應當給學生預留足夠的思考與分析時間，然后選擇學生代表作答。由于該問題與牛頓第二定律的概念息息相關，因此，多數學生能夠快速確定最終的答案，即當力與速度共線時，力會轉變速度的大??；當力與速度方向垂直時，力只會轉變速度方向。根據這一問題，學生可以對牛頓第二定律深入探討和研究，結果發(fā)現，物體的運動方式包括直線運動與曲線運動，如果根據牛頓第二定律，物體在只做曲線運動時，應當滿足什么條件？在教師提出問題的啟發(fā)下，學生能夠對問題進一步拓展，在教師的啟發(fā)與引導下，這一問題也將迎刃而解，即力與初速度成角度時，物體只能做曲線運動，即完全可以依據合外力與初速度的關系判定物體的運動方式。

利用這種方法開展教學活動，不僅可以夯實學生的理論基礎，同時也可以衡量與判定學生的科學思維能力達到了哪一個高度。比如，學生的質疑點往往只聚焦在一些基礎概念上面，那么則說明學生的分析、判斷、歸納、概括能力還有待提升。如果學生的質疑點集中在解題攻略或者物理學概念的延伸方向，則說明學生此刻思路清晰、思維敏捷，并且不會被一些表象特征所誤導，因此，這一類學生的科學思維能力已經上升到一個全新的高度，而且物理學知識的學習過程也將變得更加輕松。可見，創(chuàng)設問題情境相當于給學生提供了一個能力提升、潛質激發(fā)的機會，如果學生能夠緊緊抓住這樣的機會，那么學生的物理成績也將不斷提升。

二、優(yōu)選測試題目，劃分能力等級

評價學生的科學思維能力，由低到高主要劃分為五個標準，而對高中學生來說，由于物理學的理論基礎參差不齊，個人學習能力也存在明顯差異，因此，學生的科學思維能力也處在不同的標準線上，為了準確評判學生的科學思維能力，在教學實踐中，教師可以利用一些帶有測試性質的物理習題測試學生近期吸收和消化了多少物理知識。需要注意的是，在選擇測試題目時，應當遵循“層級式、遞進式”的原則，這樣才能準確判定出哪些學生滿足科學思維能力評價的哪一個標準。

以《萬有引力定律》這一單元知識點為例，當教師的授課內容結束以后，可以給學生選擇一些不同難度等級的習題，然后根據解決問題的過程與表現對學生的科學思維能力進行評價。比如，教師可以選擇兩道歷年考試中常見的題型。第一個題目的內容：“牛頓在發(fā)現萬有引力定律的過程中沒有被用的規(guī)律和結論是哪一個，這道題目一共有四個選項，分別為牛頓第二定律、牛頓第三定律、開普勒的研究成果、卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常數?！倍诙€題目的內容是：“地球質量大約是月球質量的81倍，一個飛行器在地球與月球之間。當地球對它的引力和月球對它的引力大小相等時，該飛行器距地心的距離與距月心的距離之比是多少？”從兩道題的題面看，第一道屬于典型概念性問題，第二道則需要利用萬有引力公式推導和運算才能得到最后的結果。因此，學生在面對這兩道解題思路完全不同的題型時，可以根據自己的個人學習能力，對問題深度分析。雖然兩道問題的解題思路不同，卻可以從解題過程判定出哪些學生分析能力強，哪些學生理解和判斷能力還有待提高。

可見，評價學生的科學思維能力，通過不同的題型便可以準確判斷出學生符合哪一個能力評判標準。如果學生在分析和理解概念型習題時，能夠結合物理學概念，快速給出正確答案，而在解決一些推理性問題時，卻出現望而卻步的情況，那么，這一學生群體只符合科學思維能力評價的第一等級標準。如果學生在解決推理性問題時信手拈來，并且可以根據自己的理解對解題步驟進行創(chuàng)新，那么，這一學生群體完全符合科學思維能力評價的第五等級標準。在這種情況下，處于第一等級標準的學生群體應當進一步強化概念性題型的練習，并在此基礎上，逐步增加訓練難度，久而久之，學生的科學思維能力等級也將得到更多提升的機會。而處于第五等級標準的學生群體應當不斷接觸一些推理難度大、解題步驟煩瑣的題型，這樣一來，學生才能持續(xù)進步。

三、小組相互點評，及時發(fā)現問題

學生每天朝夕相處，彼此之間相互了解，尤其在個人學習能力方面，甚至比教師更為熟悉?；趯W生間這種默契關系的考慮，在物理教學課堂，教師可以采取小組相互點評的方式，對學生的個人學習表現、學習態(tài)度、學習能力、學習成果進行全方位點評，通過這種評價方式，一方面可以更加深入了解每一位學生符合哪一項科學思維能力評價標準，當教師掌握這些真實確切的信息后，可以“因材施教、對癥下藥”，針對性地開展教學活動，這對課堂教學效率的提升將起到關鍵性作用。另一方面，小組成員在相互點評時，既能一針見血地指出對方的缺點與問題，并且也能給出一些中肯的建設性意見與建議，學生可以虛心聽取一些好的建議，糾正自身存在的問題與不足，進而可以達到持續(xù)改進、持續(xù)進步的目的。

以《串聯電路與并聯電路》為例，本單元的重點學習內容是熟練掌握串聯電路與并聯電路的基本工作原理，并能夠準確繪制出串聯與并聯電路圖，前者注重理論知識，而后者則更加注重實踐知識。為了準確評價學生的科學思維能力，教師首先可以將學生劃分為4～6個合作小組，然后通過對理論與實踐知識的考核，讓各小組成員進行一對一評價。比如，第一小組中的學生甲與學生乙為評價雙方，通過考核，學生甲發(fā)現學生乙將串聯電路、并聯電路的概念及基本工作原理背得滾瓜爛熟，但在實際操作過程中，卻無法正確連接出串聯電路與并聯電路。而學生乙卻發(fā)現學生甲的理論知識基礎較差，混淆了串聯電路與并聯電路的基本概念，并且對基本工作原理也了解得不夠。但是，在動手實踐環(huán)節(jié)，學生甲能夠準確地連接好串聯電路與并聯電路，同時也能夠快速繪制出電路圖。因此，通過這種相互點評的方式，學生之間能夠快速發(fā)現對方的問題，當學生意識到自身的問題與不足時，可以在教師或者其他同學的幫助與指導下，快速予以糾正，學生的科學思維能力也在潛移默化中得到提升。

由此可以看出，小組相互點評的方法在評價學生的科學思維能力時將產生以下積極影響。第一，科學思維能力的培養(yǎng)并非一朝一夕之事，而是需要一個長期的循序漸進的過程才能逐步形成，而學生每天朝夕相處，學生的每一個舉動都深深印刻在對方腦海中，因此，可以借助相互點評的契機，將平時一些小問題、小毛病及時查找出來，這樣一來，便等同學生每天都在進步一點點，久而久之，科學思維能力也將顯著提升。第二，學生間的點評是不留任何情面的，對方身上有哪些缺點，同組的成員幾乎都會客觀地指正，當被點評的學生發(fā)現對方指出的問題已經嚴重影響了物理學習成績，那么該學生的危機感也會陡然上升，這樣可以激勵和鼓舞學生始終保持一顆上進心。第三，學生間相互點評，可以達到“共同進步”的目的，因為學習成績不理想的學生必有優(yōu)點，學習成績優(yōu)秀的學生必有缺點，如果學生之間能夠“取長補短”，相互借鑒和學習對方的長處，那么對物理科學思維能力的培養(yǎng)將起到關鍵作用。

四、結語

針對高中物理學科，學生只有具備科學思維能力，在學習物理知識和解決物理問題時，才能產生更多新穎獨特的解題思路，才能不斷拓寬知識視野。因此，在實踐教學中，教師應對學生的科學思維能力予以客觀評價，以準確判定學生在比較分類、歸納演繹、分析綜合、抽象概括方面的能力水平，這對學好物理知識具有重要的現實意義。