发展科学思维培养中职生物理核心素养

梁承初

【摘 要】本文针对中职物理的课堂教学实际，论述培养和发展学生科学思维的具体策略，追本溯源探究物理科学思维的内涵、结合典型问题培养物理科学思维、鼓励自主探究培养物理科学思维，为教学提供参考。

【关键词】中职生 物理教学 科学思维 核心素养

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）07B-0062-03

在推行教育教学改革的今天，学科核心素养的培养与落实受到了教育界的广泛关注。由于中职生普遍基础薄弱，整体素质比较差，因此教师在教学时往往过分关注基础知识的讲解与传授，忽略了对学生思维能力的培养，这不利于学生的整体发展。笔者认为，广大教师应当有意识地培养学生的科学思维能力，构建一个高质量的中职物理课堂。因为科学思维是物理学科核心素养之一，是贯穿于整个中学物理教学全过程的重要任务，所以它对学生的终身发展来说具有重要的意义。

一、追本溯源，探究物理科学思维的内涵

物理科学思维指的是有意识地按照物理解决问题的程序，依据物理的概念和规律，运用物理科学方法探究行动和结果之间的联结过程，主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，是中学物理教学的核心。

二、结合典型问题，培养物理科学思维

习题课教学是对学生思维能力集中培养和锻炼的重要环节，教师通过以习题为突破口，引导学生从不同角度去分析与解决问题，有效培养他们的比较、逻辑、创新等物理思维。因此笔者认为，教师要注重通过精选典型例题，实现对学生思维能力的训练。

（一）学会批判，培养对比思维

对比思维指的是通过对两种相近或相反事物的对比进行思维，寻找事物的异同及其本质与特性。培养学生的对比思维对于提高他们的学习能力具有很大的帮助。笔者认为，教师可以通过列举相似的问题引导学生进行探究与分析，从而培养学生对比思维。

比如，笔者在对《力的合成与分解》这一节的内容进行教学时，引导学生练习解决多个共点力的问题，目的是促进他们提高对比思维，实现知识迁移，做到举一反三。笔者向学生提出第一个问题：

关于两个力的合成与这两个力的关系，下列说法正确的是（ ）

A.合力比这两个力都大

B.合力可能比这两个力都小

C.合力可能比这两个力都大

D.合力至少比这两力中较小的力要大

这一问题考查的是两个共点力合成后合力大小的范围问题。在学生做出了选择后，笔者对这一问题进行了解析，并归纳其中蕴含的重要知识点：力 F1、F2 合力大小的范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2，有了这一知识点就可以判断出正确的选项为 B 和 C。

紧接着笔者对这一问题进行了变式，向学生提出了新的问題：

某物体在光滑水平面上受到了三个水平共点力 F1、F2、F3 的作用，力的大小分别为 42 N、28 N、20 N，且 F1 的方向指向正北，则下列说法正确的是（ ）

A.F1、F2、F3 的合力可能为 0

B.F1、F2 两个力的合力大小可能为 20 N

学生在解决这一问题时，与上述问题进行对比，通过分析题目中的共性，探究得到了解题的思路，例如，由于 F1、F2 的合力范围是|42-28|≤F≤42+28，即 14≤F≤70，故 B 是对的。又因为 F3 的大小处于此范围内，所以三个力的合力可能为 0，选项 A 是正确的。

由此笔者在提高学生解题能力的同时，进一步深化了他们的对比思维，取得很好的教学效果。

（二）多维审视，培养逻辑思维

逻辑思维是认识过程中借助概念、判断、推理反映现实的过程。逻辑思维能力是学生研究物理问题必备的能力，教师在教学时，应当有意识地对学生加以引导，培养他们的逻辑思维。

比如，笔者在对《匀变速直线运动》这一节的内容进行教学时，设计了相关的习题练习，促进学生学会利用所学知识进行推理与分析，深化他们对相关知识的理解与应用。

例如，图 1 所示是一个质点运动的速度-时间（v-t）图，试求出该质点在第 3 秒末、5 秒末、8 秒末的速度。

笔者向学生提问道：“在数学里大家都学过一元一次函数，我们知道若已知直线上的两点，通过待定系数法可以求出直线的函数方程，进而可以利用某点的横坐标找到该点的纵坐标。那么大家能否尝试利用数学知识求解这一问题呢？”在笔者的提示下，学生利用 A（0，6），B（4，12）求出了 AB 段的直线方程为：，即 ，当 t=3 s 时，，所以在第 3 秒末，质点的速度为 10.5 m/s，同理，学生可以通过求解 BC 段、CD 段直线方程得到 5 秒末、8 秒末的速度。紧接着笔者又追问道：“在前面的学习中，我们知道了 v-t 图象中直线的斜率所代表的物理意义，大家还记得是什么吗？”学生回答道：“加速度。”“已知加速度和初速度，不就可以得到运动质点的速度公式了吗，大家能否从加速度的角度去解决这一问题呢？”在笔者的提示下，学生又换了一个角度对这一问题展开分析，得到 ，因此 v=v0+at=6+1.5t，故当 t=3 s 时，v=10.5 m/s，同理，可以求得 5 秒末、8 秒末的速度。通过深刻性的讨论与多角度的分析，学生的逻辑思维能力得到了有效提高。

（三）灵活转化，培养创新思维

在物理学的发展过程中，创新思维是物理学发展的重要动力，培养学生的创新思维能力是广大教育工作者肩负的重要使命。笔者认为，教师可以从引导学生灵活处理物理问题入手，培养和提高他们思维的变通性与独创性，从而达到培养其创新思维的目的。

比如，笔者在对《功率》这一节的内容进行教学时，引导学生探究如下的问题：

如图 2 所示，求绳拉小船时，小船运动的合速度。

笔者提出这一问题后，学生都感觉非常困惑，向笔者质疑道：“老师，这不是速度问题吗？现在不是讲的功和功率吗？”于是笔者向学生讲道：“老师把这个问题放到《功率》这一节让大家解决，就是希望大家能够换一个思维方式，从功率的角度尝试突破这一问题。”随后在笔者的引导下，学生将绳子和滑轮理想化，等效为理想变压器，绳子两端分别为输入端和输出端。假设绳子的拉力为 T，那么小船行驶时，输出给小船的功率就等于 T v cosθ=T v0，进而可以得到合速度 。这種等效化的处理方法，有效地打开了学生的思路，拓展了他们的思维，这对深化他们的创新思维具有很好的促进作用。

三、鼓励自主探究，培养物理科学思维

新课标倡导“自主、探究、合作”的学习方式，笔者认为，教师应当鼓励学生展开自主探究，引导他们利用所学知识大胆展开物理探究，积极将科学思维用于实践当中。在提高他们实验探究能力与动手操作能力的同时，进一步深化其物理科学思维能力。

（一）运用形象思维，设计实验

形象思维指的是用直观形象和表象解决问题的思维。物理是一门比较抽象的学科，教师在教学时，通过开展实验活动，引导学生自主设计实验方案，能够使他们的形象思维得以充分地体现。

比如，笔者在对《力的合成与分解》这一节的内容进行教学时，引导学生通过实验探究，强化他们对力的平行四边形法则的理解与认识。笔者首先引导学生学习力的图示这一概念，然后通过演示实验，引出力的等效、分力与合力的概念，随后笔者组织学生进入实验探究环节。向他们提问道：“如何求解两个力的合力呢？现在请大家设计实验探究一下合力的求法。”紧接着笔者通过一系列的提问，引导学生设计实验方案：“实验器材应该选择什么？如何保证合力与分力的作用效果相同？力的大小、方向如何确定呢？”学生按照如下图 3 所示进行实验操作。

首先用两个力 F1、F2 拉弹簧，使弹簧的 E 点竖直下降到 C 点，然后记录 F1、F2 的大小与方向；然后用一个力 F 竖直向下拉，使得弹簧的 E 点下降到同样位置的 C 点，记录 F 的大小与方向。最后学生通过分析、处理实验数据，成功总结出正确的结论。力的平行四边形法则这一知识点较为抽象，笔者通过让学生利用形象思维设计实验，成功地将知识由抽象化为具体，提高了他们的自主探究能力与形象思维能力。

（二）运用归纳思维，加工重组

归纳思维指的是从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论的思维方法。培养学生的归纳性思维，有助于促进学生建构系统的知识体系，提高解题的效率和准确性。笔者认为，教师可以通过引导学生在理解的基础上对知识进行二次加工重组，对相似题型做整理归纳，从而提高他们的归纳思维，为今后的学习打下良好的基础。

比如，笔者在对《动量守恒定律》这一节的内容进行教学时，组织学生进行习题课训练。在课堂结束后，笔者向学生讲道：“大家分析一下考察动量守恒定律的相关问题，然后总结一下重点的题型及其解题思路。”随后笔者留给学生充足的时间进行交流与讨论，最后学生归纳出了四大类题型，分别是人船模型、碰撞合理性问题、子弹打木块问题和弹簧类问题，并且总结概括出每种题型的特点以及解题思路。例如，子弹打木块类问题具有非完全弹性碰撞的特点，碰撞时的形变不能完全恢复。在解决这类问题时，首先要画出系统位置变化前后的对比图，并找到位移关系，然后再根据动量守恒、能量守恒列式求解。弹簧类问题的特点是系统的动量守恒、机械能守恒，所以在解决问题时要根据题目中涉及的变化，应用动量守恒、能量守恒公式解题。由此笔者引导学生通过对所学知识进行归纳总结，促进他们运用自身的归纳性思维，成功地建构了这一章节内容的知识体系，加深了对知识的理解与认识，实现了有效的升华。

总而言之，提高学生的物理科学思维能力，对于他们今后的学习与就业具有重要的意义。广大教师应当注重提高自身的教学水平，摒弃传统的教学模式，不断去探究高效的教学方法与手段，培养中职生的物理核心素养，促进他们全面发展。

【参考文献】

[1]严 涵.探析物理教学中学生科学思维训练的策略[J].科教文汇（下半月），2006（1）

[2]吴 薇.初中物理科学思维方法探讨[J].科学大众（科学教育），2017（3）

[3]孙培梅.试谈科学思维方法在物理教学中的应用[J].成才，2004（4）

[4]张庆华，王显军.物理科学思维能力及其培养策略[J].河南广播电视大学学报，2002（3）

（责编 卢建龙）