秦曉文 _ 北京教育科學(xué)研究院

科學(xué)思維是“物理新課標(biāo)”規(guī)定的核心素養(yǎng)和應(yīng)具備的關(guān)鍵能力。目前，物理教學(xué)中如何發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，還存在很多問題和困難：教師對(duì)科學(xué)思維的要素認(rèn)識(shí)不清，甚至存在誤區(qū)；教師難以觀察和診斷學(xué)生的科學(xué)思維過程；教師不能僅通過講授發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維等。本文將針對(duì)這些問題，在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的基本策略，以期引發(fā)更多的實(shí)踐探索。

第一，抓住科學(xué)思維的基本特征，明確教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

模型建構(gòu)是以研究模型解釋原型的形態(tài)特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。在教學(xué)中，重點(diǎn)是借助物理模型，讓學(xué)生經(jīng)歷物理模型建構(gòu)的過程，體會(huì)模型建構(gòu)的方法，為學(xué)生認(rèn)識(shí)事物提供新的思路和方法。

科學(xué)推理是從已知的命題出發(fā)，依據(jù)邏輯規(guī)則，推出另一個(gè)新命題的思維形式?？茖W(xué)概念是思維形式最基本的組成單位，是構(gòu)成命題、推理的要素。因此，理解概念的內(nèi)涵和外延、會(huì)運(yùn)用基本的邏輯規(guī)則是進(jìn)行科學(xué)推理的基礎(chǔ)?？茖W(xué)推理可分為演繹推理、歸納推理和類比推理。在學(xué)習(xí)物理前，學(xué)生已經(jīng)在數(shù)學(xué)課中形成基本的演繹推理能力，物理教學(xué)重點(diǎn)是在解決物理問題中促進(jìn)學(xué)生演繹推理能力的遷移。歸納推理是從個(gè)別到一般的推理過程，物理教學(xué)中的歸納推理主要是因果關(guān)系歸納推理，主要目的是判斷變量A是不是變量B的影響因素，其邏輯規(guī)則是：改變變量A，觀察變量B是否隨之改變，以此判斷變量A是不是變量B的影響因素。因果關(guān)系歸納推理是物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。類比推理是根據(jù)兩個(gè)對(duì)象在某些屬性上相同或相似，通過比較而推斷出它們?cè)谄渌麑傩陨弦蚕嗤耐评磉^程，物理教學(xué)中的類比推理主要用于幫助學(xué)生利用已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)理解新知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

科學(xué)論證是科學(xué)推理的綜合運(yùn)用，包括論題、論據(jù)和論證方式三個(gè)組成要素。證實(shí)和證偽是論證的兩種類型。教學(xué)中要把科學(xué)論證的過程作為重點(diǎn)，要求學(xué)生把科學(xué)論證過程表達(dá)出來，加強(qiáng)論證過程的診斷，重點(diǎn)診斷論證過程的概念錯(cuò)誤、推理錯(cuò)誤，并及時(shí)糾正。

質(zhì)疑的本質(zhì)是為求真而進(jìn)行的批判思維，物理學(xué)的發(fā)展過程就是創(chuàng)新與質(zhì)疑的相互作用過程。對(duì)學(xué)生而言，質(zhì)疑的過程往往是認(rèn)知沖突的過程，也是新舊知識(shí)相互作用，為形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)主動(dòng)建構(gòu)的過程。質(zhì)疑過程是學(xué)生真正體會(huì)發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的創(chuàng)新過程。為此，教師在教學(xué)中既要?jiǎng)?chuàng)設(shè)和諧寬松的氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新；還要?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境和任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷質(zhì)疑和創(chuàng)新的過程。

第二，采取有效教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

教師在教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境引導(dǎo)學(xué)生思維，問題設(shè)計(jì)要有層次性、針對(duì)性、系統(tǒng)性，通過系列問題為學(xué)生思維搭設(shè)“腳手架”，幫助學(xué)生克服思維障礙，學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法。教師提問時(shí)要多選用“為什么”的問題或“怎么樣”的問題，還要及時(shí)追問和質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生將思維過程表達(dá)出來。教師在提問后要注意停頓，給予學(xué)生足夠的思考時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)解決問題的方案進(jìn)行討論和評(píng)估。教師要關(guān)注學(xué)生思考過程中的證據(jù)及解釋，重點(diǎn)診斷學(xué)生的概念理解及推理、論證和質(zhì)疑創(chuàng)新的過程，對(duì)于學(xué)生思維過程中的問題和錯(cuò)誤，要及時(shí)糾正。

教師要適時(shí)將科學(xué)思維過程顯性化、程序化，為學(xué)生提供高水平的示范，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)思維的基本程序。通過問題導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在模仿教師科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷科學(xué)論證的過程。例如，關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，亞里士多德認(rèn)為運(yùn)動(dòng)需要力維持，伽利略認(rèn)為運(yùn)動(dòng)不需要力維持。你能分別舉出支持亞里士多德和伽利略觀點(diǎn)的實(shí)例嗎？你認(rèn)為運(yùn)動(dòng)和力有什么關(guān)系？理由是什么？

在評(píng)價(jià)與反饋過程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新和質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表基于證據(jù)與邏輯的個(gè)人見解或觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)或提出新問題，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性地完成制作或探究任務(wù)。

針對(duì)科學(xué)思維的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，設(shè)計(jì)建構(gòu)類作業(yè)，通過解答建構(gòu)類作業(yè)進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。作業(yè)設(shè)計(jì)要以展現(xiàn)學(xué)生思維過程的開放性題目為主，慎用填空題和選擇題；還要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，針對(duì)學(xué)生在概念理解、科學(xué)推理、科學(xué)論證等方面存在的片面認(rèn)識(shí)和常見錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)成論證題、評(píng)估題，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中深化理解，不斷完善科學(xué)思維能力的結(jié)構(gòu)。