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【獲獎徵文選登】在核心素養引領下探討中學物理教學——談物理學科核心素養中的「科學思維」的培養

2021/12/25

古代學者就提倡「學以思為貴」，「學而不思則罔，思而不學則殆」，可見，思維能力的培養在學習中的重要性。在素質教育的今天，學校和教師不僅是知識的傳播者，更應該是學生潛能和聰明才智的培育者和發掘者。

山長君今天要分享是與物理學科思維能力培養有關的內容。文章《在核心素養引領下探討中學物理教學——談物理學科核心素養中的「科學思維」的培養》，由河源市東源縣教育局教研中心向敏龍老師撰寫，獲得本次徵文比賽二等獎，向老師主要從四個方面講述了高中生科學思維的培養，到底是哪四個方面？下面山長君為你一一揭開！

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中學生正處在思維能力發展尤其是創造力和想象力發展和培育的關鍵時期，而學生核心素養的培育是圍繞著「激發學生的思維」而展開的。

圖片來源於網路

在核心素養的指引下，物理學科的核心素養包含了「物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任感」等四個方面。四個素養是互相影響，互為促進的。「科學思維」是核心素養中的核心，它主要指物理中重要的思維方法，包括建模的思想、創造性思維、批判性思維、推理論證、分析綜合、抽象概括等思維與方法。

物理教學（圖片來源於網路）

物理教育是學生科學素質教育的搖籃。物理教學中科學思維能力的培養是思維能力培養的主渠道之一，無論是物理概念的建立或物理定律的發現，還是基礎理論的創立和突破都離不開科學思維能力。本文主要從四個方面來談談對高中生科學思維的培養。

一、遵循「以生為本」，

敢於創造性地活用教材

中學階段是培養學生核心素養的關鍵時期。學生的核心素養的養成是建立在核心知識的掌握與核心能力的形成過程中的，沒有核心知識和核心能力奠基，核心素養就是一句空話。所以，對教材中的核心概念和規律的教學要注重過程，敢於創造性的處理教材，在教學過程中突出培養學生的思維能力和創造能力。

教科書只是單向傳遞信息，教材中陳述的某一物理過程和學生經歷的某一過程往往並不是一回事。很多教科書都是在陳述了相關過程（而不是讓學生經歷相關過程）之後就給出了結果，而教學中的很多過程是需要交互活動才能進行下去的。

如果我們不能在教學中對教學過程進行再創造，那就會忽略過程而束縛在「重結果」的圈子裡，也就不利於學生科學思維的培養。日常教學中，我們的學生很多時候被我們「因材施教」了！只有師生在交互活動中共同直面問題創造性地解決問題，才有利於激活學生的思維。

圖片來源於網路

其實老師創造性地處理教材，也會帶動觸發學生創造性思維。教學中我們要依據學生的基礎對教材進行針對性處理。不僅要創造性地重構教材內容或過程，還要依據教材內容創造性地選擇教學方法。陳述性知識側重閱讀和講解的方式，關鍵在於創設情境，激發學生的思維。程序性知識側重合作探究的方式，關鍵在於再創探究過程激活學生的思維。教學時應突出教學方法的優化選擇，從教材內容實際出發，在眾多教學方法中進行比較選擇，提煉出適合學生特徵的教學方法。

總之，課堂教學要按照「以生為本、以學定教」的理念，從學生的心理發展特徵和能力基礎出發，重構教材內容創造性地運用多種教學方法來激活學生的思維。

二、突出「興趣培養」，

大膽進行創新實驗教學

思維素養是核心素養中核心，而實驗探究、學習興趣又是物理學科學習素養中的核心。雖然大家都知道實驗是物理學的基礎，也是物理學科的特點，物理教學離不開實驗。但在平常教學中如何靈活地融合演示實驗與分組實驗，激發學生的興趣，培養學生的推理論證、批判性思維、分析綜合等思維是做得遠遠不夠的。

目前在中考、聯考選拔中，學生的動手實驗能力比較難體現出來，高三實驗複習也是通過大量的實驗試題訓練來完成的,這也導致了很多學生對物理不夠感興趣。可見創新物理實驗教學，不僅是一門創造性學問，更是培養學生科學思維的重要載體。

我們的實驗教學有很大的突破空間，改進實驗有時會產生意想不到的教學效果。比如在2015年的廣東省首屆青年教師物理教學創新大賽上，我指導的課例《向心力》進行了這樣（如下）處理：一是將教材中的「感受向心力」的演示儀進行了直觀演示，用一個乒乓球拉起一瓶礦泉水，分別讓空心的和注入沙子的乒乓球做圓周運動，繩子的拉力提供向心力，讓學生比較兩種情況的異同，得出向心力與什麼有關；

向心力實驗（圖片來源於網路）

二是「向心力的大小」的結論也改為了用向心力演示儀進行分組定量探究。整堂課下來，學生興趣高漲，思維空前活躍，效果非常好，該課例也獲得了省一等獎。教學中創新實驗教學不僅能有效地培養學生的科學思維，還可以極大地激發學生的學習興趣。

所以，要充分利用現有條件抓住中學生學習物理的思維特點，讓學生參與物理實驗的設計過程，創造性地進行演示實驗或分組實驗，這對提高物理教學效果和培養學生的學習興趣是非常重要的。

三、提升「能力訓練」，

不斷豐富習題教學模式

習題教學是培養學生建模思維、推理分析能力的重要載體。問題解決能力是思維能力運作的表徵，是思維能力外化的結果，學習的意義和價值就在於解決問題。聯考選拔的方式是通過試題來體現的，理綜試題題多閱讀量大，特別是全國卷中物理試題更是學生面前的「攔路虎」。

聯考時，解答試題的目的是為了得到一個最終結果，解答的水平以結果是否正確來評價。但如果我們課堂教學中是以追求一個正確的結果作為組織教學活動為主要目標的話，那麼我們就很難回答「錢學森之問」了，因為高素質的人才是通過創造性勞動培養出來的。所以，我們更重要的是要讓學生在解題過程中，培養學生創造性地處理問題的能力，重視解題過程中學生的建模能力的培養。

習題訓練是培養思維的過程（圖片來源於網路）

其實，「習題訓練」不僅是一個物理建模的過程，更是培養學生科學思維的過程。物理學家錢學森說過：「模型就是我們對問題現象的分析，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要因素，略去次要因素所創造的一副圖畫」。物理學上許多重大發現發明都是巧借物理模型才取得成功的。

所以在習題教學中注重培養和提高學生的建模能力是幫助學生快速處理複雜問題的一條有效途徑。因為每一個具體的物理問題所描述的物理現象或過程，都對應著物理模型。

一個恰當的模型就是一把解題的金鑰匙，建立一個合適的模型就等於揭開了掩蓋問題現象或過程的本質特徵的面紗。如果我們能提升「習題訓練」過程，或許「錢老之問」又有了新的答案。

發散思維，建立模型（圖片來源於網路）

在習題教學中如何提升「習題訓練」的過程是一個極有實踐價值和理論意義的研究課題。高中物理習題教學應以培養學生的能力為目標，注重模型思維的運用，不斷豐富、完善學生的模型意識，使習題教學回歸物理本真，讓學生從題海中跳出來。

四、優化「教學設計」，

讓課堂靈動起來

南京金陵中學的朱建廉老師指出：影響與制約課堂的「多樣性」特徵最為重要的因素是：教師的教；學生的學；教學內容。我認為很有道理，儘管教學設計是需要不斷優化的，是要與時俱進的，是要與國家培養人才目標相聯繫的，但是我們一定要抓住最重要的因素，圍繞核心因素來展開教學設計。

在核心素養的引領下，我們的教學設計應把握好三個方面：一是教師的教要注重滲透情景教學（最好別具一格：或有吸引力或具喜劇性等），教學情境的創設要突出學習過程，突出創新精神、實踐意識、方法、能力的培養，突出從生活走進物理、從物理走向社會的理念，要善於依據學生的狀態輔助不同的情景教學，為激發學生的思維作鋪墊；

讓課堂活躍起來（圖片來源於網路）

二是學生的學要注重學科思維與學生思維的有機結合，層層遞進，藉助多媒體與傳統教學手段恰到好處地融合來展開教學設計；

三是教學內容要創造性處理，注重知識的構建過程，關注問題的設計，特別是關注核心問題的設計，在核心問題中儘可能暴露學生的「閃光點」和「相異構想」，有意識地培養學生的問題意識，激發並活躍學生的思維。

結語

以上是我從四個方面來思考學生科學思維的培養。我想學生核心素養（社會參與、自主發展、文化修養）的培育與學生知識的掌握、學習能力的提高是不可分割的，同時這三者的發展又都是圍繞著「思維」這一核心而展開的。

真正要培養創新型人才，缺少「寬鬆自由」的環境也是不行的。聯考的壓力，很多高效課堂模式都有功利成分。要從學科教學向學科智慧的轉變，我認為課堂上不僅要讓學生學會「獨立思考、探索實踐」，更要學會「自由表達」。作為物理老師應用適合時代特徵的教學理念去改變一些東西，著力培養學生的科學素養和情感素養！

山長君認為授之以魚不如授之以漁，教學生如何解決問題比幫學生解決問題更重要。培養學生科學的思維能力，讓學生學會自己判斷問題、分析問題和解決問題，這與核心素養中強調的「學生要具備適應終身發展和社會發展需要的關鍵能力」也是一脈相承的。

看完今天的分享，看官們是不是對物理學科的科學思維培養有了新的認識呢？明天山長君要分享的是在廣東省中國小校長聯合會與《中國小德育》雜誌社聯合舉辦的「核心素養引領下的中國小教育變革」主題徵文比賽中獲得二等獎的《基於核心素養的國小語文比較閱讀模式初探》，作者來自廣州市越秀區建設六馬路國小鍾春梅老師。關注廣東省中國小校長聯合會公眾號，山長君將為你分享更多的教學智慧！你來或不來山長君都會這裡等你哦，期待與你的相遇。

參考資料

1.《放慢知識的腳步，回到核心基礎》，作者：王紅、吳潁民，《人民日報》2015年第7期；

2.《關於核心素養導向的中學物理教學的思考》，作者：林欽、陳峰等，《課程、教材、教法》2015年第12期。