立足物理课堂发展学生科学思维

刘佳

摘 要：课堂是学生在校学习的主阵地，学生在课堂上的学习直接关系着学生思维能力的发展。因此，为了寻求学生科学思维发展的有效途径，必须立足课堂。从循序渐进、逐步引导、利用认知冲突和尊重实验事实，分析实验数据这四个方面着手，立足课堂，为学生科学思维的发展提供助力。

关键词：循序渐进；逐步引导；认知冲突；尊重实验事实；科学思维发展

思维能力是智力和能力的核心，思维能力的发展是培养学生能力的关键，也是物理教育的重要内容[ 1 ]。古语云：“授人予鱼不如授人与渔”，我们向学生传授知识的同时，更有必要教会他们思考问题和解决问题的方法，也即是培养学生良好的思维能力。

心理学研究表明：青少年思维发展的一般规律是：以具体形象的思维为主，逐步过渡到抽象思维为主[ 2 ]。物理是一门以实验为基础的学科，给学生提供了大量的具体形象思维，如何实现抽象思维能力的发展，是物理教学的重要任务。笔者从以下几个方面入手，立足课堂，提高课堂的效率，帮助学生发展科学思维。

1 顺应学生的认知能力，循序渐进地推进学生的思维发展

电学是初中物理重要的组成部分，也是学生学习的困难所在。帮助学生解决这个困难，是每一位一线物理教师都必须面对的问题。

初中生的思维能力有限，很多知识的获取都依赖于表面直观的感受。我们在教学设计的环节要充分考虑到学生的认知能力，找到最适合他们的方法。如：在电学的伊始，学生开始认识两种基本的电路—串联电路和并联电路，学习电路图和实物图的相互转化。让学生根据电流的方向来认识电路，即：电流从电源的正极出发，依次经过导线，开关，用电器回到电源的负极。将会给学生的电学学习减少很多阻碍。学生能很好地区分串联电路和并联电路，根据电路图或实物图辨别电路的连接方式。此为“循序”所在。

然而，随着对电学的进一步学习，学生发现，依据电流的方向判断电路连接方式存在困难。如图1，此时，学生对电路已经相对了解，我们可以从其他方面入手，引导学生按照等效点的方式来认电路，即：A与C为等效点，B与D为等效点，发现L1、L2、L3的两端并列地连在一起，三个灯泡属于并联。

在这个过程中，学生经历了理性思维的分析过程，从更深层次去理解电路的连接方式，此为“渐进”所在。

2 逐步引导，完成形象直观到抽象思维的转变

物理学是实验的科学，学生通过自主设计实验，完成实验并由此得出结论，这本身就是思维能力的发展过程，也是完成形象直观到抽象思维的转变过程。然而由于初中生的能力有限，有时并不能很顺利的完成这一过程，这就需要我们在教学中逐步引导，帮助学生完成这一转变。如：“连接串联电路和并联电路”中开关在串并联电路中的作用的实验探究，采用了表格的设计，引导学生按照示范设计实验，记录现象并得出相关的结论。

具体设计如下：

实验探究

结论：串联電路中， 。

结论：并联电路中， 。

串并联电路中开关的作用是本节教学的难点所在，也是电学初学者经常容易混淆的地方。基于这一现象出发，本表的设计采用示范和学生自主设计相结合的方式。如表格1和表格2中第二行所示每一种电路开关的位置和对应电路图都给出一个示范，示范学生用准确的语言和规范的电路表述开关的位置，为学生后续实验设计提供标准，后面改变开关位置的两种情况让学生自主设计。降低了电学初学者设计电路的难度，为后续进行实验，记录数据，分析结论留下充足的时间。整个实验过程采用表格的形式呈现，条理清晰，既训练了学生设计电路并作出相应电路图的能力，同时记录每次的实验现象，根据当次实验现象得出初步结论，利用表格逐步引导，得出在两种电路中开关的不同作用。

整个表格的设计充分考虑到学生的能力，将电路中每一次开关的位置、相应的电路、及开关断开闭合时灯的发光情况记录下来，这些是学生的直观感受。而每次实验后的初步结论是学生理性思维发展的第一步，最后的结论进一步推进学生科学思维的发展。整个表格的设计采用逐步深入引导的方式很好地帮助学生完成形象直观到理性思维的转变。

3 利用认知冲突，促进学生推理性思维的发展

学生在日常生活中，形成了自己的知识体系和认知[ 3 ]。通过演示实验展示跟学生认知有冲突的场景，调动学生的探究欲望，促使他们利用学到的物理知识去寻求导致这些差异的原因，启发学生在今后的物理学习乃至今后的生活中学会用所学知识去解决问题，利用公式推导，找出问题的本质，促进推理性思维能力的发展。

如：在“测量电功率”一课中，利用自制的教具，创设认知冲突。学生根据生活经验，得出“220V 100W”的灯比“220V 40W” 的灯要亮。主要源于家庭电路中这两种灯采用并联的方式接入，学生只有感性认知，但对于灯的亮暗取决于什么物理量没有更深的思考和认知。本实验先演示家庭电路的接法，与学生原有认知现象一致（如图2），在此基础上加入两灯串联的接法，出现了与学生原有认知截然不同的现象——“220V 40W” 的灯比“220V 100W”的灯更亮（如图3）促使学生找出原因。

学生经历测量小灯泡电功率实验后，得出灯泡的亮暗取决于灯的实际功率，灯泡的实际功率越大，灯越亮。

对于上述演示实验，引导学生利用已学的物理知识进行理论推导找出与认知发生冲突的原因。

学生在实验现象得出结论的基础上，利用理论推导的方式解决灯泡亮暗的问题，使得学生对灯的亮暗取决于灯的实际功率这一问题认识更加深刻。也教会学生学会用理论推导的方式解决深层次的问题，促使学生推理性思维的发展。

4 尊重实验事实，大胆质疑促进学生批判性思维的发展

由于实验器材的精确性，学生的实验数据往往会出现一定的偏差，这时学生可能会为了迎合书本上的结论去修改数据。我们应该抓住这些机会，鼓励学生尊重实验事实，用批判性思维大胆质疑，找到背后的原因。在这一过程中促使学生批判性思维的发展。

“伏安法测电阻”这节课中，实验部分在教材原有实验“测量定值电阻的阻值”的基础上增加测量小灯泡的电阻。得到的实验数据分别如表3、4：

表3数据分析：4次电阻的阻值不同，但差距很小，在误差允许范围内。因此，该定值电阻的阻值应该用这4次的电阻取平均值。

表4数据分析：4次电阻的差距很大，能否按照上面定值电阻阻值的计算方法把这4组电阻值求平均值得出小灯泡的电阻呢？

思考发现：电路连接和读数都没有错误，这4次的数据差距很大，不属于误差范围不能求平均值。到底什么原因导致所测4次小灯泡电阻出现较大的差别；让学生大胆猜测，引导得出小灯泡电阻是变化的，结合实际得出小灯泡的电阻与温度有关。在本实验数据分析过程中，引导学生尊重实验事实 ，用批判性思维大胆质疑，找出背后的原因，培养了学生敢于坚持真理的科学精神，学生的批判性思维得到了很好的发展。

科学思维的培养对学生的学习乃至今后的发展都至关重要，作为一线教师，我们责任重大，立足物理课堂，抓住教学中出现的一切机会，为学生科学思维的发展提供助力。

参考文献：

[1]魏仁义.浅谈物理实验对学生思维能力培养的重要性 [J].新课程（下），2011（5）.

[2]王建民.在物理教学中培养学生的思维能力[J].快乐阅读，2013（5）.

[3]杨国栋.将生活实际与物理实验教学紧密联系[J].中学物理，2017（8）.