楊瀾 王向麗

【摘要】科學(xué)方法是發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容?；谀壳靶W(xué)科學(xué)教學(xué)中顯性滲透科學(xué)方法的空白、物理內(nèi)容在小學(xué)科學(xué)中的占比、原始物理問題的教育價值及其與最新科學(xué)課標的對應(yīng)關(guān)系，文章通過幾個案例探討了以設(shè)置原始物理問題為路徑，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中滲透類比法、歸納法、比較法的有效方法，為原始物理問題的廣泛應(yīng)用提供思路和方法。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；科學(xué)方法；原始物理問題；探究

【中圖分類號】G710【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）10—0062—04

一、問題的提出

歐美等國家在課程文件中多次提出，全球理科課程改革應(yīng)關(guān)注科學(xué)素養(yǎng)問題，科學(xué)方法是其中的重要內(nèi)容[1]?？茖W(xué)方法指人們在認識和改造客觀世界的實踐活動中總結(jié)出來的一系列正確的思維方式和行為方式[2]，它既是科學(xué)認識的精神手段，也是科學(xué)認識工具的“軟件”，直接為科學(xué)認識服務(wù)[3]。小學(xué)科學(xué)作為一門兼具基礎(chǔ)性、綜合性、實踐性的課程，是進行科學(xué)教育、培養(yǎng)終身發(fā)展能力的基礎(chǔ)，更是形成科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。2022版新課標中明確指出科學(xué)課程需要讓學(xué)生掌握基本的科學(xué)方法，具有初步的思維能力。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中加強科學(xué)方法教育不僅是新課標的基本遵循，也可為中學(xué)理科教育中科學(xué)方法的進一步運用提供前提。

在目前的小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，科學(xué)方法更多地以隱性方式運用在知識傳授和實驗過程中，而在問題的設(shè)置與解決方面，科學(xué)方法的顯性滲透是一片空白。通過分析小學(xué)科學(xué)內(nèi)容設(shè)置可以發(fā)現(xiàn)，物理占據(jù)了大部分比重。2022年版新課標明確提出要在課程中創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，將學(xué)科概念應(yīng)用到真實情境中，這恰好與物理教育研究中的原始物理問題相對應(yīng)。因此，以設(shè)置原始物理問題為路徑在小學(xué)科學(xué)中顯性滲透科學(xué)方法是絕妙的選擇。

原始物理問題指自然界及社會生產(chǎn)生活中客觀存在且未被加工的問題[4]。在有關(guān)原始物理問題的研究方面，孫鐵斌試圖利用原始物理問題突破高三復(fù)習(xí)的“高原期”[5]；邢紅軍等比較研究了初中生解決中考物理計算題與原始物理問題的能力[6]；陳輝通過原始物理問題剖析了學(xué)生建立物理模型的障礙及原因[7]；于永建等結(jié)合2019年高考真題改編、原創(chuàng)了一組相關(guān)原始物理問題等[8]。從目前的研究現(xiàn)狀可以看出，原始物理問題具有重要的研究價值，但相關(guān)研究大多集中在中學(xué)階段，小學(xué)階段沒有涉及。因此，基于目前在小學(xué)科學(xué)的問題設(shè)置中滲透科學(xué)方法的不足、物理內(nèi)容在小學(xué)科學(xué)中的占比、原始物理問題的教育價值及其與新課標的對應(yīng)關(guān)系，本文以4個案例為例，探索了通過設(shè)置原始物理問題在小學(xué)科學(xué)中滲透科學(xué)方法的思路和具體做法。

二、原始物理問題的教育價值

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率。斯賓塞認為：“興趣是求知和學(xué)習(xí)最大的動力?！笨梢?，興趣在教育過程中具有至關(guān)重要的作用。直接抽象化的習(xí)題往往是枯燥單調(diào)的文字表述，不能使學(xué)生有效聯(lián)系實際生產(chǎn)生活，且容易超出小學(xué)生的理解和認知水平，造成對學(xué)科的畏懼和厭煩情緒。而原始物理問題是由現(xiàn)實生活中常見現(xiàn)象引發(fā)的思考，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，成為教學(xué)過程中知、情、意、行有機結(jié)合的“發(fā)動機”和“催化劑”[9]，為快樂學(xué)習(xí)和減量提質(zhì)創(chuàng)造源泉。

2.加深知識理解，抽象概念具體化。皮亞杰的認知發(fā)展階段論認為，小學(xué)階段的學(xué)生正在逐漸形成抽象思維，但仍需要具體事物的支持[10]。原始物理問題為學(xué)生提供了具體生動的生活實例，引導(dǎo)學(xué)生從生活和自然中走向物理。這恰好能夠適應(yīng)學(xué)生的身心發(fā)展特點，實現(xiàn)抽象概念的生活化、具體化，使他們了解物理現(xiàn)象、掌握物理規(guī)律，進而加深對知識概念的深層次理解。

3.加強理論和實踐相結(jié)合，促進知識的有效遷移。實踐是理論的基礎(chǔ)，而理論必須與實踐相結(jié)合，接受實踐的檢驗并為其服務(wù)，兩者相輔相成[11]。傳統(tǒng)的習(xí)題練習(xí)從根本上來說仍屬于機械化的理論學(xué)習(xí)，無法有效地將理論與實踐相結(jié)合，而原始物理問題來源于生活情境并解決實際問題，可以很好地克服這一缺陷。并且生活中許多物理現(xiàn)象蘊含的原理相同，學(xué)生很容易舉一反三，從而促進知識的有效遷移，使學(xué)生在體驗中學(xué)習(xí)，在實踐中運用，在遷移中創(chuàng)新。

4.促進知識向能力轉(zhuǎn)化，提升科學(xué)素養(yǎng)。原始物理問題的解決往往需要多種能力的配合，包括對真實生活情境中的現(xiàn)象進行思考，并將其轉(zhuǎn)換為物理語言的建模能力、科學(xué)推理的實證能力等。在小學(xué)科學(xué)中設(shè)置原始物理問題，可以使學(xué)生從兒童時期就接觸實際問題并進行分析、建模和實證訓(xùn)練，從而促進知識向多種能力轉(zhuǎn)化。另外，還可引導(dǎo)學(xué)生從表觀現(xiàn)象中總結(jié)歸納事物的本質(zhì)規(guī)律，培養(yǎng)透過現(xiàn)象看本質(zhì)的哲學(xué)思想和思維方式，從而全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、滲透科學(xué)方法的原始物理問題案例分析

1.類比法。類比法指對比兩個或兩個以上對象間的相似性，從已知對象認識未知對象，得出描述未知對象的概念與特征的方法[12]。類比法不僅可以使分析和解決問題更加快速簡捷，而且還能促進知識和技能的靈活運用與遷移[13]，為學(xué)生學(xué)習(xí)新技能、進行科學(xué)發(fā)現(xiàn)和探索、培養(yǎng)創(chuàng)造能力提供重要途徑[14]。

【案例】光的反射是生活中一種常見的現(xiàn)象，我們利用它在鏡子前整理著裝，科學(xué)家利用它制造出潛望鏡、額鏡、汽車后視鏡等，那么聲音遇到障礙物也會發(fā)生反射嗎？請利用類比法通過分析光的反射現(xiàn)象描述聲音的反射。

最新教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊“光的反射現(xiàn)象”一課中，學(xué)生了解了光在傳播過程中遇到障礙物時會改變傳播方向產(chǎn)生反射的現(xiàn)象。潛望鏡的制作便利用了這一原理，如圖1所示。光的本質(zhì)是電磁波，而聲音的本質(zhì)也是一種波——機械波，雖然兩者本質(zhì)不同，但具有相同的性質(zhì)。如我們在山谷中聽到的回聲，其反射原理如圖2所示。聲音的反射原理在生活中應(yīng)用廣泛，如在醫(yī)學(xué)上用B超為病人檢查身體，利用聲吶技術(shù)或設(shè)備探測海洋深度等。本題的設(shè)置可與中學(xué)物理良好銜接，形成層次清晰、邏輯嚴謹?shù)闹R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可以將我國高精尖技術(shù)領(lǐng)域的知識滲透在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，促進小學(xué)階段課程思政建設(shè)和學(xué)生核心素養(yǎng)的提高。

2.歸納法。歸納法是由個例性知識推出一般性結(jié)論的方法[15]。歸納法不僅能促使學(xué)生理解事物的本質(zhì)，而且可促進學(xué)生抽象思維和概括能力的提高[16]，使學(xué)生形成良好的思維習(xí)慣。

【案例】生活中電磁起重機、揚聲器、磁懸浮列車等器械的結(jié)構(gòu)中都含有磁鐵或電磁鐵，它們在接通電源后開始工作，你能通過分析工作原理后用歸納法總結(jié)出磁現(xiàn)象和電流的關(guān)系嗎？

教科版小學(xué)科學(xué)二年級下冊“磁鐵”單元介紹了基本的磁知識，其中提到的磁鐵既包括天然磁鐵，也包括電磁鐵，即鐵芯外部纏繞與其功率相匹配的導(dǎo)電線組裝置，它們在生活中應(yīng)用廣泛且具有共通之處。例如，電磁起重機接通電源工作時會將大量鋼鐵材料牢牢吸引住，如圖3（a）所示，而斷開電源后這些鋼鐵材料將掉落，如圖3（b）所示；揚聲器接通電源后，內(nèi)部線圈因有電流通過便產(chǎn)生了磁性，使其和內(nèi)部磁鐵一會吸引一會排斥發(fā)生振動；磁懸浮列車通電后，位于列車車廂底部的電磁鐵產(chǎn)生了磁性，它和軌道上的電磁鐵相互排斥從而將列車從導(dǎo)軌上抬升或懸浮起來。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，接通電源有電流通過電磁鐵時它便產(chǎn)生了磁性，說明磁現(xiàn)象與電流有關(guān)，這就是電流的磁效應(yīng)。本題的設(shè)置可以為學(xué)生創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)，將電流與磁現(xiàn)象聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)知識間的交叉融合，并可為中學(xué)進一步學(xué)習(xí)電磁現(xiàn)象創(chuàng)造必備的前提條件。

3.比較法。比較法是把兩個或兩個以上對象進行比較，辨別異同、認識本質(zhì)、揭示事物規(guī)律的思維方法[17]。它不僅可以促進學(xué)生掌握事物間內(nèi)在的更深層次關(guān)系，而且在易混淆概念和知識點的教學(xué)與學(xué)習(xí)中尤其重要。

【案例】戴玉強和葉佩英是我們非常熟悉的高音歌手，聆聽他們演唱時我們可以將電視音量調(diào)大一些，以便更好地欣賞歌曲。這里說的高音和音量是一回事嗎？你能利用比較法說明嗎？

本題通過將音高和音量這兩個概念進行比較，加深學(xué)生對聲音的認識，以便更好地理解其物理實質(zhì)。題目中的高音指音高，即聲音的高低，音量指聲音的大小、強弱、輕重，它們是用來描述聲音不同屬性的兩個物理量，學(xué)生在學(xué)習(xí)中極易混淆。音高取決于振動物體的頻率，而振動頻率與振動系統(tǒng)的固有屬性有關(guān)，如物體的質(zhì)量、長短、粗細、大小等。音量取決于距離發(fā)聲體的距離和振動的幅度，而振幅與振動系統(tǒng)的初始條件有關(guān)，如施加于物體的外力大小。音高與音量的物理實質(zhì)及影響因素如圖4所示。

小學(xué)科學(xué)作為一門兼具基礎(chǔ)性、綜合性、實踐性的課程，是形成科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。而原始物理問題與新課標對真實生活情境的強調(diào)相吻合，且其在小學(xué)科學(xué)中具有重要的教育價值，因而以設(shè)置原始物理問題為路徑在小學(xué)科學(xué)中滲透科學(xué)方法是極其必要且有意義的，但目前相關(guān)研究非常缺乏。本文通過設(shè)置4個原始物理問題案例，探討了類比法、歸納法、比較法在小學(xué)科學(xué)中的顯性滲透路徑。期望本論文的研究能夠為小學(xué)科學(xué)的教學(xué)提供一定的參考和借鑒，為原始物理問題的廣泛應(yīng)用提供思路和方法。

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（本文系“中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目”的研究成果，項目編號：31920220079；西北民族大學(xué)2023年校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革研究項目“創(chuàng)新模式下量子力學(xué)課程多樣化教學(xué)模式探究”的研究成果；“2022年度甘肅省高等教育教學(xué)成果培育項目”資助成果，項目編號：2022GSJXCGPY-06）

編輯：張昀