劉湘衡

摘要：物理是眾多科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，在高中階段，物理也是理科教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。在高中物理學(xué)科教學(xué)中，如何讓學(xué)生意識到自身所學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容與科技發(fā)展之間的關(guān)系，如何讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理知識理解和探究生活中的物理現(xiàn)象，一直是物理教學(xué)研究的重點(diǎn)。文章以物理教學(xué)實(shí)例為基礎(chǔ)，從培養(yǎng)學(xué)生的求證思維、邏輯思維、證偽思維及具體教學(xué)方法出發(fā)，探討高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的路徑，構(gòu)建高效的物理課堂。

關(guān)鍵詞：高中物理;科學(xué)思維;高效課堂;物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)方法

中圖分類號：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0568（2019）05-0018-02

在教學(xué)內(nèi)容不斷革新的背景下，學(xué)生理解內(nèi)容的難度也隨之加大。在物理學(xué)科方面，越深入的知識離日常生活越遙遠(yuǎn)，而高中學(xué)生并不能很好地理解此類知識，往往會在難度加大后因理解困難而感到枯燥無聊。所以，需要以科學(xué)思維的視角去引導(dǎo)學(xué)生理解高中物理知識，了解物理知識的作用與意義。

一、科學(xué)思維在物理學(xué)中的體現(xiàn)

1.求證思維。物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)，是一門科學(xué)的學(xué)科，但在分析和研究的過程中，仍然要對物理學(xué)科的科學(xué)性做深入拆分，讓教學(xué)更具有科學(xué)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣?；诖?，教師在教學(xué)過程中首先要在物理學(xué)科中發(fā)現(xiàn)科學(xué)思維，即求證思維。求證思維是一體兩面的，它一方面包含猜想過程，另一方面包含證明過程，展現(xiàn)出作為科學(xué)學(xué)科的物理學(xué)所具有的包容性和準(zhǔn)確性。從求證思維角度可以看出，物理學(xué)并不是非此即彼的偏執(zhí)論斷，而是根據(jù)每一個(gè)求證步驟而逐步實(shí)現(xiàn)自身證明的論斷。

以物理學(xué)歷史上著名的“薛定諤的貓”為例，薛定諤設(shè)置了一個(gè)機(jī)關(guān)，讓貓待在完全密閉的空間，而外部人員通過操縱兩個(gè)不同的按鈕，為貓放入毒氣或氧氣。薛定諤通過這一裝置展現(xiàn)了這樣一種事實(shí)：當(dāng)我們想求證貓的確定狀態(tài)時(shí)，必須要打開箱子才能夠確認(rèn)它的生或死，然而在還沒有打開箱子的情況下，我們只能認(rèn)為它處于一種半生半死的狀態(tài)，而這種狀態(tài)也是科學(xué)求證中必須要經(jīng)歷的一個(gè)步驟，它體現(xiàn)了物理學(xué)求證思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

2.邏輯思維。邏輯思維在任何一個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中都十分重要，它不僅是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要運(yùn)用到的一種思維方式，更是學(xué)生在今后生活中常會使用的一種思維模式。邏輯思維的本質(zhì)在于通過把握事物的運(yùn)動規(guī)律和變化方式來把握事物與事物之間、現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的關(guān)系。物理學(xué)研究的是客觀世界中的一切物質(zhì)，這與邏輯思維的思維本質(zhì)高度契合，可以說物理學(xué)本身就是在擁抱邏輯。

邏輯思維對物理學(xué)很重要，是因?yàn)樽鳛榭茖W(xué)的物理學(xué)必須要經(jīng)得住邏輯推理的檢驗(yàn)，最終能夠完成邏輯自洽，證明自身合理性。物理學(xué)研究的客觀世界是十分豐富且復(fù)雜的，在客觀世界中不同的原因可以導(dǎo)致同一結(jié)果，同一種物質(zhì)在不同的條件下也可能會產(chǎn)生不同現(xiàn)象。如果沒有嚴(yán)密的邏輯做支撐，那么物理學(xué)看待客觀世界的視角就會變得十分模糊，學(xué)生也就無法把握物理學(xué)學(xué)科知識。因此，邏輯思維對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維十分重要，對物理學(xué)科的教學(xué)來說也是十分重要的。

3.證偽思維。證偽思維是一種科學(xué)的思維方式和研究方法，物理學(xué)知識不但要能夠被證明，同時(shí)還要能夠被證偽，這對于高中學(xué)生來說可能較難理解，但可被證偽是科學(xué)知識的一個(gè)必要條件。例如，牛頓以其天才般的想象力推斷出牛頓三定律，奠定了經(jīng)典物理學(xué)的基本構(gòu)架，直到今天，在宏觀層面上，仍然可以應(yīng)用牛頓的經(jīng)典力學(xué)。從這個(gè)層面上講，牛頓猜想是可被證實(shí)的。然而，愛因斯坦在20世紀(jì)提出了自己的猜想，認(rèn)為在微觀層面上，時(shí)間和空間是可以被扭曲的，基本的物理學(xué)定律是可以被顛覆的，在此前提下，牛頓經(jīng)典三定律不再起作用，牛頓的經(jīng)典理論被證偽。一種科學(xué)的論斷必須要經(jīng)歷這樣的過程，從猜想到證實(shí)，從證實(shí)到發(fā)展，再從發(fā)展到被證偽。所謂被證偽并不是說這種知識和認(rèn)知是完全錯(cuò)誤的，而是指人們的認(rèn)知已經(jīng)擴(kuò)大維度，在新的維度中，原來的認(rèn)知不再起作用，這是科學(xué)知識的本質(zhì)，同時(shí)也昭示著科學(xué)知識的邊界是無限的。學(xué)生擁有這種證偽思維，才能不斷去挑戰(zhàn)自身極限，探索未知的領(lǐng)域，真正感受到學(xué)習(xí)知識的樂趣。

二、以科學(xué)思維構(gòu)建高效高中物理課堂的策略

1.以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)求證思維。從上文論述可知，求證思維對于物理學(xué)科十分重要，在教學(xué)中，求證思維更多體現(xiàn)在猜想推論及實(shí)驗(yàn)證明兩方面。所有的教學(xué)內(nèi)容實(shí)際上已經(jīng)在物理學(xué)界被證實(shí)了，而教學(xué)的主要任務(wù)是讓學(xué)生理解和接受學(xué)界的證實(shí)過程，并且將相關(guān)的知識記憶運(yùn)用起來。既然要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，就必須讓學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑與求證，學(xué)會自主探究，積極參與實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)十分重要的手段。

例如，在介紹胡克定律時(shí)，需要用實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示知識的運(yùn)用場景。在傳統(tǒng)教學(xué)中，常常是教師展示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行記錄，這易讓學(xué)生感覺枯燥，也缺少親身參與的機(jī)會。因此，應(yīng)為學(xué)生搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)求證場景，讓他們自主探究“彈簧的長度與彈力之間”的關(guān)系。如此，學(xué)生將會對相關(guān)知識的記憶更加清晰深刻，同時(shí)也更了解其中的知識原理，更好地掌握知識內(nèi)容。

2.以課堂延伸培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維。學(xué)生學(xué)會以實(shí)驗(yàn)方式對知識進(jìn)行求證之后，還需要將知識與知識、知識與現(xiàn)象聯(lián)系起來。學(xué)生不能僅了解口頭上的物理知識和物理定律，也要能夠理解知識與知識之間的聯(lián)系，能夠建構(gòu)完整的知識體系并發(fā)展完善，將自身所擁有的知識與更廣闊的知識內(nèi)容以及生活場景聯(lián)系起來。

例如，上文提及的胡克定律與彈力相關(guān)，彈力是力學(xué)諸多內(nèi)容中的一個(gè)部分，力學(xué)還包括了重力、摩擦力等。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)后將一種知識的求證方式和運(yùn)用場景應(yīng)用于更多的知識內(nèi)容學(xué)習(xí)中。通過對知識之間的把握聯(lián)系，學(xué)生能夠更好地去勾畫自身的知識圖譜，以現(xiàn)有知識判斷新的猜想和論斷是否具有合理性，這也是學(xué)生更好地運(yùn)用知識的一種途徑。

3.通過證偽完善學(xué)生的科學(xué)思維。在基礎(chǔ)的知識學(xué)習(xí)結(jié)束后，要讓學(xué)生學(xué)會將已有知識進(jìn)行證偽。證偽是一項(xiàng)能力，也是最終形成科學(xué)思維的一個(gè)重要步驟。從上文論述可知，任何科學(xué)知識在科學(xué)體系的范圍之內(nèi)都具有可證偽性，學(xué)生只有通過自己的推論和猜想將一項(xiàng)知識內(nèi)容進(jìn)行證偽，才是真正學(xué)會了運(yùn)用物理知識。

例如，浮力是力學(xué)中比較基礎(chǔ)的部分，完成了力學(xué)教學(xué)后，可以要求學(xué)生構(gòu)想一種情境，讓浮力的相關(guān)定理在其中失效，即被證偽。這要求學(xué)生對浮力的相關(guān)定理和知識內(nèi)容有深入的理解，才能構(gòu)建一個(gè)浮力失效的情境。比如當(dāng)物質(zhì)密度完全均一或當(dāng)引力不存在，浮力的相關(guān)參數(shù)就無法展現(xiàn)出來。在創(chuàng)設(shè)證偽情境的過程中，學(xué)生完成了一次對浮力知識的回顧，同時(shí)也展現(xiàn)了知識的運(yùn)用能力，最重要的是學(xué)生可以真正理解科學(xué)的可證偽性，這對科學(xué)思維的培養(yǎng)意義重大。

在當(dāng)前的高中物理教學(xué)中，必須要讓學(xué)生擁有通過自身實(shí)踐去證明相關(guān)猜想的能力，在證明猜想的過程中還要擁有邏輯思維能力，要具有證偽精神，能對知識推陳出新，形成完整的科學(xué)思維體系。