物理教学如何培养学生的科学思维素养

邹伟

所谓科学思维，是指人类对于事物的正确认识，是一种解决实际问题的思维方式与能力.这些思维品质中通常包括对事物的正确分析，通过比较与归纳综结事物运行的规律，以及通过质疑、推理与论证等得出正确结论等.在物理教学中培养学生的科学思维素养主要是让学生学会从物理的角度进行模型的建构，针对物理现象进行科学地推理以及遇到疑惑的物理问题能够大胆质疑，从而提出创新性想法与解决思路.

一、抓概念的本质，培养学生抽象思维

抽象思维是构建概念模型的基础，有了概念也就可以更好地描述物理规律，建立物理学理论.在概念建构中要促进学生抽象思维的发展，最重要的是抓住概念的本质，帮助学生建立抽象与概括的思维基础.如在建立“压强”这一概念时，可以通过设置如下教学活动促进学生抽象思维发展：让学生观察演示实验，思考一块砖平放在桌面上与两块砖摞起来放在桌面上，哪一种压力作用效果作用明显？桌面上同一块砖平放与侧放，哪种压力效果明显？这两个问题可以给学生以启迪，让学生形成“同中辨异”的比较思维，学生从中可以知道压力与受力面积是决定压力作用效果的重要因素.为了启发学生抽象思维，教师可以进一步提出问题：在同一个桌面上放置一盒粉笔与一杯水，哪种压力作用效果比较明显？这个问题学生会考虑到压力与受力面积是不同的，难以说出答案.接着教师进一步引导学生利用同中辨异的思维，思考这里的“同”是什么？这样学生就会思考出“同”是指单位面积上所受的压力大小，压强的概念也就成立了.

二、运用问题的演变，培养学生化归思维

化归思维是建立在概括能力与抽象能力综合运用的基础上的，化归思维可以将问题由难化易、由复杂化简单.当然其中也存在着转化思维.学生在学习中常常需要根据已有的知识来获取新的知识，也是化归思维的表现.如在学习声音传播时，学生是很难理解其中的原理的，如果结合学生熟悉的环境来进行问题探究，学生心中的问题可能就会迎刃而解.如引导学生进入刮风的情境，物体被风吹会发出声音，物体振动引发空气的振动，声音传到耳膜发生振动，从而产生了听觉.这样学生对声音的传播就会产生形象直观的理解，也自然会运用速度公式来定量分析声音的传播问题，这就是运用旧知识来对新问题进行解决的化归思维.教师在物理教学中要抓住这种由旧知向新知过渡的时机，培养学生的化归思维.

三、运用数学模型，培养学生数理思维

数学可以说是学习物理的基础，数学知识可以对物理概念及规律实现定量描述，是建立物理概念的有效工具.物理与数学思维的结合就形成了数理思维.用数学的方式来描述物理事物，让学生构建概念与规律的数学模型，需要学会用数学语言来揭示物理的本质特征.如在学习“密度”相关内容时，通过实验学生会得出“同一种物质的质量与体积不相等，但是二者的比值是相等”的结论，可是不同的物质的比值是不同的.怎样运用数学语言来表达物质这种特征呢？教师让学生探究，最后建立了ρ=mV的数学模型.模型的建立要让学生自己思考总结归纳，通过自身的感悟，数理思想就可以得以形成与发展.

四、引导学生深入探究，培养学生联动思维

联动思维是依靠学生的联想能力而产生的思维形式，可以根据某一知识点联想到与之相关的知识点，从而形成知识综合能力.这需要学生对于知识进行深入的持续不断的探究，以运用发散思维由因索果形成逆向性思维.当然也需要有思维的流畅性、靈活性与变通性思维.联动思维是物理学发展的重要思维特征.牛顿定律就是通过联动性思维进行推理和实验而得出的.如，由“电能生磁”“磁能生电”从而归纳出“电磁感应定律”，这是由果及因的逆向思维的结果.在冷水烧铁皮罐实验中学生获得了气体压强随温度降低而减小的基本认知，随后学生提出为什么温度越高气体的压强越大，气体压强的变化与温度变化有怎样的联系？这些问题都是相当可贵的，可以说这是科学探究的起步.再如，在生活中会发现在岸上看水中的“鱼”变浅了这类光的折射问题，学生却提出水中看岸上的人是高了还是矮了？这本身也是由逆向思维而产生的问题，这种联动式的思维是促进学生进一步进行探究的动力，学生进而提出如何来验证像的大小的问题，这就进入了科学层面的思维阶段.

总之，物理科学思维的培养需要教师抓住学生的特点设计物理学科教学内容，让学生在学习中掌握物理规律.教师要挖掘蕴含在物理学科中培养科学思维的内容素材，适时进行渗透与培养，促进学生科学素养的提高.