【摘要】物理學(xué)科核心素養(yǎng)概念為高中物理課程改革指明了方向，而學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，則以物理學(xué)科的本質(zhì)為基礎(chǔ)，注重開發(fā)學(xué)生的自主探究能力與思維潛力，利用多種教學(xué)媒介，幫助學(xué)生深層次建構(gòu)物理知識體系.學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展是物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的具體表現(xiàn)，本文基于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，以深入高中物理實(shí)踐教學(xué)為主要方式，將學(xué)生物理科學(xué)思維發(fā)展作為主要目標(biāo)，探究思維型教學(xué)策略，以期能夠?yàn)槲锢斫處熃虒W(xué)提供有效幫助.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);高中物理;科學(xué)思維

基于《高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》教育要求，物理課程應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授和技能訓(xùn)練，對學(xué)生終身學(xué)習(xí)的愿望、科學(xué)探究的能力、創(chuàng)新意識和科學(xué)精神進(jìn)行全面培養(yǎng).新課標(biāo)凝練了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，并將科學(xué)思維作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵因素，這就要求物理課程能夠貼合學(xué)生的實(shí)際生活，課程建設(shè)結(jié)合“自然物理”和“生活物理”等思想，讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐探究活動，使學(xué)生由“知道”“理解”學(xué)習(xí)結(jié)果，逐步轉(zhuǎn)化為真實(shí)具體描述出學(xué)習(xí)的過程性結(jié)果，進(jìn)而基于新課標(biāo)核物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，結(jié)合過程性描述、分析、實(shí)踐探究和結(jié)果討論分析過程等，將科學(xué)思維滲透到日常教學(xué)中去，轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)角色，以有效地引導(dǎo)教學(xué)策略，創(chuàng)建和諧的課堂教學(xué)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的高階物理思維，提升其問題意識與解釋能力，將科學(xué)態(tài)度與社會生活進(jìn)一步結(jié)合，以此來激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)生的思維發(fā)展水平，促使學(xué)生在知識運(yùn)用中完成知識遷移，用物理知識來解決實(shí)際問題，并形成正確的物理學(xué)習(xí)觀.

1 物理科學(xué)思維的內(nèi)涵與建構(gòu)路徑

1.1 物理科學(xué)思維的內(nèi)涵

基于課程標(biāo)準(zhǔn)對教師的具體要求來理解高中物理科學(xué)思維的內(nèi)涵，將模型建構(gòu)、科學(xué)論證與推理作為物理科學(xué)思維培養(yǎng)的重要內(nèi)容，其主要目的是通過質(zhì)疑——批判——?jiǎng)?chuàng)新的學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)生對物理知識的抽象和概括性理解，同時(shí)通過推理與歸納的學(xué)習(xí)過程，促使學(xué)生在利用類比、控制變量、極限和比值定義等科學(xué)方法的同時(shí)，以理解為基礎(chǔ)、分析為提升、探究為發(fā)展、歸納總結(jié)為延伸，能夠利用物理公式和圖象來對具體的物理現(xiàn)象和原理進(jìn)行描述.對于理解物理科學(xué)思維內(nèi)涵的重要性，可以基于華東師大郅庭瑾教授提出的“人之所以為人，在于人有思維”的觀點(diǎn)，在核心素養(yǎng)教學(xué)要求的背景下，高中物理教育中學(xué)生的學(xué)科思維培養(yǎng)具有積極意義.

1.2 物理科學(xué)思維的一般建構(gòu)路徑

心理學(xué)家赤瑞特拉關(guān)于教育的著名心理學(xué)實(shí)驗(yàn)指出，通過多樣性的感官影響而獲得的信息，比單純聽課的效果要好得多.感官影響可以通過聽講、觀察、探究和互動等多種不同的交互性場景來完成，以有效提高學(xué)生對知識的理解程度，知識的保持效果也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的聽課學(xué)習(xí).基于建構(gòu)主義教學(xué)思想，教師應(yīng)為學(xué)生提供良好的物理學(xué)科知識學(xué)習(xí)平臺，創(chuàng)建和諧氛圍與問題情境，以引發(fā)學(xué)生問題沖突為基礎(chǔ)，啟發(fā)學(xué)生思考具體問題，以此來使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)性物理概念與公式后，主動進(jìn)行延伸性的知識建構(gòu).由此可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生物理科學(xué)思維的建構(gòu)首先建立在建構(gòu)“思維型課堂”之上，通過情境創(chuàng)設(shè)——觀察分析——問題發(fā)現(xiàn)——探究學(xué)習(xí)——合作分享——互動反思——遷移應(yīng)用等路徑，對學(xué)生的物理科學(xué)思維進(jìn)行啟發(fā)和綜合性培養(yǎng).

2 核心素養(yǎng)培養(yǎng)下高中物理教育中的科學(xué)思維發(fā)展策略

2.1 理論結(jié)合實(shí)際生活情境創(chuàng)設(shè)，感知物理現(xiàn)象并形成物理概念

教育學(xué)家夸美紐斯認(rèn)為“一切知識都是從感官的知覺開始的”，結(jié)合實(shí)踐物理課程教學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，多種感官參與的教學(xué)過程更容易形成直接經(jīng)驗(yàn)，通過使學(xué)生產(chǎn)生直觀的課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)，將豐富的表象素材積累在腦海中，進(jìn)而深入開展探究物理知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)活動.在高中階段，教學(xué)時(shí)間緊、任務(wù)重，因此容易出現(xiàn)片面的教學(xué)觀與教學(xué)方法，如教師直接將未經(jīng)任何處理的物理知識與概念灌輸給學(xué)生，對于抽象性物理概念與問題，灌輸式教學(xué)中學(xué)生以死記硬背為主，物理科學(xué)思維難以發(fā)展，學(xué)生無意義地學(xué)習(xí)，缺少了從原始具象中探究物理知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)過程，在面對復(fù)雜學(xué)習(xí)情境時(shí)，缺乏豐富的思維材料與情境，難以利用物理知識來解決實(shí)踐問題，容易導(dǎo)致學(xué)生科學(xué)思維停滯不前，因此，在實(shí)踐教學(xué)的過程中，教師應(yīng)對物理概念與抽象性知識進(jìn)行拆解劃分，有計(jì)劃有技巧地篩選教學(xué)資源，以將物理觀念具象化為教學(xué)目標(biāo)，并利用圖片與視頻適度對物理知識進(jìn)行解釋，將物理課堂教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際生活場景進(jìn)行緊密聯(lián)系，進(jìn)而促使學(xué)生感知并理解物理現(xiàn)象，促進(jìn)自身物理科學(xué)思維的發(fā)展.

例如 在教學(xué)“曲線運(yùn)動”時(shí)，將曲線運(yùn)動的物理概念與知識具象化，以日常生活中常見的“扔飛鏢活動”創(chuàng)設(shè)情境，豐富學(xué)生的多感官體驗(yàn).組織學(xué)生進(jìn)行扔飛鏢的比賽活動，并用手機(jī)視頻錄像功能記錄學(xué)生扔飛鏢過程中飛鏢的運(yùn)動路線，以慢鏡頭拆解的方式制作曲線運(yùn)動視頻，并利用多媒體展示視頻內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考飛鏢曲線運(yùn)動的軌跡特點(diǎn)，通過活動化的學(xué)習(xí)使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)飛鏢的運(yùn)動軌跡是曲線.教師引導(dǎo)學(xué)生思考生活中與飛鏢運(yùn)動軌跡相同的物體，激發(fā)學(xué)生對曲線運(yùn)動的思考.如盤山公路上的汽車運(yùn)動過程、被高高拋起的籃球、羽毛球的運(yùn)動軌跡等.最后由教師以多媒體圖片和視頻的方式，展示與物理相關(guān)的抽象化的曲線運(yùn)動過程，豐富學(xué)生對曲線運(yùn)動的物理化認(rèn)知，如地球的公轉(zhuǎn)、核外電子繞核高速運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡以及游樂場的海盜船運(yùn)動軌跡等.以日常生活、微觀世界、體育賽事等多樣化的思維材料，引導(dǎo)學(xué)生提取多種運(yùn)動表象的本質(zhì)，進(jìn)而對曲線運(yùn)動的概念進(jìn)行綜合概括.

2.2 問題鏈的設(shè)計(jì)引導(dǎo)自主建構(gòu)，提高學(xué)生模型建構(gòu)與推理能力

科學(xué)推理是建立在對客觀科學(xué)知識理解與科學(xué)規(guī)律的現(xiàn)實(shí)分析基礎(chǔ)之上的，學(xué)生通過對物理知識的分析、綜合化學(xué)習(xí)形成新結(jié)論，科學(xué)推理則是學(xué)生物理邏輯思維發(fā)展的具體表現(xiàn).實(shí)踐教學(xué)過程中，現(xiàn)實(shí)條件復(fù)雜多變，高中物理學(xué)科教學(xué)應(yīng)更加注重知識的內(nèi)在聯(lián)系，以知識邏輯性串聯(lián)的方式，促使學(xué)生科學(xué)地推理學(xué)科概念與規(guī)律性內(nèi)容，以顯化科學(xué)思維的方式，如問題鏈師生對話設(shè)計(jì)，形成思維層面的教學(xué)互動，幫助學(xué)生進(jìn)行物理知識的推理與知識自主化建構(gòu).

例如 在教學(xué)“功”的一般表達(dá)式相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師首先應(yīng)為學(xué)生營造問題情境，以常見的生活場景為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題鏈，將課本水平放置在講臺上，假設(shè)用水平力F1拉動書，在講桌上移動了X距離，求解拉力對書本所做功的大小？當(dāng)我們換一個(gè)角度，在書本運(yùn)動過程中，假設(shè)講桌對書本的支持力為N，你能求解出N的具體數(shù)值嗎？以拉力F2斜著拉住書的一角，拽動書本滑行X的距離，你能計(jì)算出拉力F2對書本做了多少功嗎？前兩種情況屬于常規(guī)計(jì)算，學(xué)生很容易理解，引導(dǎo)學(xué)生將第三個(gè)問題轉(zhuǎn)化為前兩種情況，進(jìn)而構(gòu)建并完善它的一般表達(dá)式.

從一般結(jié)論推導(dǎo)特殊的情況，從演繹推理的角度出發(fā)，建立小前提與大前提之間的關(guān)系，并將其作為歸納推理的逆過程.再如引導(dǎo)學(xué)生探究“自由落體運(yùn)動的位移與時(shí)間關(guān)系”時(shí)，問題鏈設(shè)計(jì)以自由落體運(yùn)動的受力情況為主，引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知結(jié)合實(shí)際生活探究自由落體運(yùn)動與哪種運(yùn)動情況相似，并判斷其位移時(shí)間關(guān)系，總結(jié)歸納自由落體運(yùn)動的時(shí)間與位移的關(guān)系，建構(gòu)自由落體模型，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與問題推理能力.

2.3 SNP模式教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生問題論證與思維能力

基于大概念引領(lǐng)設(shè)計(jì)以SNP教學(xué)模式為主的實(shí)踐性問題，需要教師明確某一節(jié)課的物理驅(qū)動問題主線，并以科學(xué)論證與建模為核心，建立教學(xué)支架.主張讓學(xué)生通過參與科學(xué)建模與論證的過程來對自身的科學(xué)思維能力進(jìn)行綜合培養(yǎng).SNP教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比有著較大差異，在學(xué)習(xí)過程中轉(zhuǎn)換了角色，即學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和組織者，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助者，以提供幫助為主，幫助學(xué)生進(jìn)行大概念的知識建構(gòu).高中物理SNP模式教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用設(shè)計(jì)一般包括四個(gè)步驟，一是大概念的劃分，以簡潔的綜述來匯集物理學(xué)科特定領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，如物理中關(guān)于速度的基礎(chǔ)知識，速度、速率、最大速度、平均速度、瞬時(shí)速度、加速度等；二是驅(qū)動問題，即通過提出問題來引導(dǎo)學(xué)生討論并探究某一物理事件或情況因素的方式，如牛頓從蘋果落地現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了“萬有引力定律”，奧斯特從通電在導(dǎo)線下小磁針的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了電流的磁場等；三是科學(xué)建模，針對復(fù)雜和看不見的抽象性物理問題，建設(shè)簡約、可視化和假設(shè)化的模型，將抽象與復(fù)雜的物理簡化，并提煉出具有假設(shè)性表征的表達(dá)形式；四是科學(xué)論證，即針對問題進(jìn)行觀點(diǎn)性回應(yīng)，引導(dǎo)支持學(xué)生通過證據(jù)探究，對課本內(nèi)容與學(xué)習(xí)資料進(jìn)行解讀與分析，進(jìn)而得到有意義的研究結(jié)論，其中科學(xué)建模與科學(xué)論證互腳手架關(guān)系，二者相互影響又相互促進(jìn).

例如 在教學(xué)”牛頓第三定律”時(shí)，教師首先建立驅(qū)動性問題，播放拔河比賽相關(guān)視頻，并進(jìn)行提問：如果班級要參加拔河比賽，你會選擇誰去參加，說說你的選擇依據(jù).學(xué)生普遍會選擇力氣大的或選擇重量大的，教師帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂，分小組進(jìn)行實(shí)踐拔河比賽演練，并在拔河比賽的過程中，對拔河隊(duì)員的受力進(jìn)行分析，得出最大靜摩擦力的一方更容易獲勝的結(jié)論，而最大靜摩擦力的最大影響因素是重量，因此應(yīng)選擇體重比較大的學(xué)生.在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考，相互作用力有什么特點(diǎn)，為學(xué)生小組分發(fā)實(shí)驗(yàn)包，并以小組為單位利用彈簧測力計(jì)等實(shí)驗(yàn)器具建立實(shí)驗(yàn)研究模型，鼓勵(lì)學(xué)生提出論點(diǎn)并進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證.得出論點(diǎn)為相互作用力大小相等，方向相反且作用在同一條直線上，論據(jù)則為以彈簧測力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，顯示數(shù)值大小相等.經(jīng)過班級小組模型的實(shí)驗(yàn)演示與口頭論證，選擇最適宜的力的平衡展示模型，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)相互作用力知識點(diǎn)的過程中，以展示論據(jù)和聽取他人論據(jù)的方式，提升自身的論證能力，復(fù)習(xí)彈簧測力計(jì)的典型錯(cuò)誤用法，培養(yǎng)學(xué)生的物理辯證思維能力.最后教師幫助學(xué)生總結(jié)相互作用力的特點(diǎn)，并與平衡力的特點(diǎn)進(jìn)行比較，鼓勵(lì)學(xué)生自己建立模型，明確相互作用力與平衡力的性質(zhì)關(guān)系與差別，打破原有認(rèn)知沖突，加深學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)印象.

3 結(jié)語

總而言之，基于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)要求，教師應(yīng)對科學(xué)思維型教學(xué)內(nèi)涵進(jìn)行深入解讀，并基于認(rèn)知沖突、知識遷移、自主建構(gòu)和模型探究等教育理念，延伸出生活情境創(chuàng)建、問題鏈教學(xué)設(shè)計(jì)與SNP模型教學(xué)，以此來提升學(xué)生的科學(xué)思維與探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科態(tài)度，促使學(xué)生產(chǎn)生積極的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)，進(jìn)而在物理概念建構(gòu)、規(guī)律方法總結(jié)、思維拓展延伸與綜合能力的發(fā)展的基礎(chǔ)上，內(nèi)化物理思想、知識與規(guī)律，并完善自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)而綜合提升學(xué)生的物理知識學(xué)習(xí)能力，對學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)進(jìn)行全面培養(yǎng).

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