何福軍
(甘肅省張掖市第二中學(xué),甘肅張掖 734000)
物理學(xué)科的核心素養(yǎng)涵蓋較多方面的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維是新課改對物理課程教學(xué)提出的重要要求。但就目前來講,部分物理教師依然向?qū)W生機械式灌輸知識,導(dǎo)致學(xué)生缺乏充足的思考探究空間,不僅無法保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,也會對學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展造成阻礙。面對這種情況,物理教師要明確科學(xué)思維的內(nèi)涵,以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向創(chuàng)新課堂教學(xué)策略。
在培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維時,教師先要幫助學(xué)生建立物理模型。從本質(zhì)上來講,物理模型屬于思想方式的范疇,其能夠?qū)ξ锢韱栴}的決定因素、物質(zhì)本質(zhì)特征間的關(guān)系等進行精確的描述。模型建構(gòu)指的是抽象、概括研究對象或問題,利用模型將事物本質(zhì)特征重點反映出來。為有效建構(gòu)物理模型,學(xué)生需對研究對象的本質(zhì)特征準確把握,簡化、抽象、概括處理隱藏于復(fù)雜物理情境中的研究對象,以便對客觀事物的本質(zhì)與規(guī)律進行揭示。
歸納推理、類比推理等皆屬于科學(xué)推理,指的是依據(jù)某些科學(xué)判斷得出其他判斷,在科學(xué)思維中占據(jù)著核心地位。物理推理涵蓋物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律的歸納及演繹過程,通過培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力,既可以改善學(xué)生的物理課程學(xué)習(xí)效果,又可以提升其他學(xué)科的學(xué)習(xí)效率。
科學(xué)論證指的是利用相關(guān)證據(jù)描述、預(yù)測、解釋待研究的科學(xué)問題,將證據(jù)與觀點之間的關(guān)系建立起來,利用證據(jù)對他人的觀點進行反駁。在物理教學(xué)的過程中,教師需要組織學(xué)生開展科學(xué)論證活動,利用科學(xué)證據(jù)解釋相關(guān)現(xiàn)象、規(guī)律與概念,幫助學(xué)生養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度。
質(zhì)疑指的是學(xué)生在深入思考分析研究對象與問題后將新的問題提出來??茖W(xué)推理與論證是質(zhì)疑過程的重要環(huán)節(jié),質(zhì)疑結(jié)果則是建立新成果或應(yīng)用物理知識。而創(chuàng)新是依據(jù)已有的研究成果,通過深入思考與探究將新的結(jié)論提出來。質(zhì)疑和創(chuàng)新之間存在著十分密切的關(guān)系,結(jié)束于科學(xué)思維的范疇。在物理教學(xué)過程中,教師需要不斷優(yōu)化物理概念、規(guī)律等知識的教學(xué)模式,鼓勵學(xué)生質(zhì)疑和思考,以便培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及質(zhì)疑能力。
作為高中物理教師,為有效培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維,我們要透徹理解新課標精神及科學(xué)思維的要素及內(nèi)涵,以便結(jié)合班級學(xué)生情況科學(xué)開展教學(xué)活動,改善科學(xué)思維的培養(yǎng)效果。在具體實踐中,可從這些角度著手:(1)解讀課標。新課標對科學(xué)思維能力的培養(yǎng)要求以及內(nèi)容標準等進行了明確闡釋,詳細劃分了學(xué)生的科學(xué)思維水平等級。因此,教師要對課程標準、新課改理念深入分析和研究,以便更好地把握科學(xué)思維的內(nèi)涵。(2)深挖教材。教材是課堂教學(xué)的依據(jù),也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵載體。因此,教師需對物理教材內(nèi)容進行深入挖掘,對教材中的科學(xué)思維內(nèi)容以及內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性進行系統(tǒng)分析與整理,之后依據(jù)教材內(nèi)容設(shè)計教學(xué)方案,全面優(yōu)化物理課堂教學(xué)活動實施過程,有效鍛煉與培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。(3)聚焦前沿。知識是思維的載體,教師要帶領(lǐng)學(xué)生深入理解課程知識,逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。近些年來,知識的更新速度顯著加快,教師要積極地了解和學(xué)習(xí)前沿科學(xué)知識,并在日常課堂教學(xué)中靈活運用,讓學(xué)生認識到科學(xué)技術(shù)與物理之間的密切關(guān)系,促使學(xué)生的求知意識、社會責(zé)任感得到增強。
科學(xué)思維的培養(yǎng)具備長期性、系統(tǒng)性特征,教師要在物理教學(xué)全過程中貫穿科學(xué)思維培養(yǎng)工作,讓學(xué)生在知識學(xué)習(xí)、活動探究中初步形成與發(fā)展科學(xué)思維能力。為改善對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)效果,教師需將科學(xué)思維培養(yǎng)計劃詳細、系統(tǒng)地制訂出來,依據(jù)培養(yǎng)計劃穩(wěn)步、有序地推進教學(xué)活動。(1)確定培養(yǎng)指標。新課改將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維作為物理課堂教學(xué)的一項重要目標,因此教師需對科學(xué)思維能力的具體表現(xiàn)、水平劃分等深入理解,認真分析章節(jié)教學(xué)內(nèi)容,將學(xué)生需達到的科學(xué)思維能力水平確立起來,之后設(shè)計合理的教學(xué)方案,促進課堂教學(xué)目標的順利實現(xiàn)。(2)確定培養(yǎng)任務(wù)。目前,高中物理課程結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,分為必修課程與選修課程。在教學(xué)過程中,教師要在必修階段內(nèi)完成對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)任務(wù),之后依據(jù)科學(xué)思維的發(fā)展要求優(yōu)化后續(xù)選修課程教學(xué)策略。教師要對教材中各個模塊的內(nèi)容與方法深入挖掘,依據(jù)模塊主題、學(xué)生情況等將各模塊的科學(xué)思維培養(yǎng)任務(wù)確定下來,以便保證培養(yǎng)的有序性和針對性。(3)劃分培養(yǎng)章節(jié)與遷移章節(jié)。在確立各個模塊的培養(yǎng)任務(wù)后,教師可依據(jù)模塊的章節(jié)內(nèi)容和教學(xué)目標,對不同科學(xué)思維能力的教學(xué)任務(wù)、順序等合理分配。以電學(xué)知識教學(xué)為例,此章節(jié)的物理概念較為抽象,教師要將學(xué)生的科學(xué)抽象能力作為培養(yǎng)重點,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念形成過程,建立物理模型,并掌握分析綜合、歸納演繹、科學(xué)推理等方法,學(xué)會簡化科學(xué)對象、過程等。同時,電學(xué)知識緊密聯(lián)系著磁學(xué)知識,教師可在磁學(xué)知識教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生遷移電學(xué)部分掌握的學(xué)習(xí)方法。采取此種教學(xué)策略能夠拓展學(xué)生的思考探究空間,有助于提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。
現(xiàn)階段,很多物理教師將概念與規(guī)律教學(xué)作為重點,側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維,并沒有帶領(lǐng)學(xué)生深度剖析表象內(nèi)容,導(dǎo)致學(xué)生僅僅獲得一些表層知識,不利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力??茖W(xué)表象在學(xué)生物理學(xué)習(xí)及思維發(fā)展中發(fā)揮著重要作用,教師可以通過積累大量的表象幫助學(xué)生深入認知理解物理概念和規(guī)律,逐步形成科學(xué)思維。其中,生活經(jīng)驗與課堂實驗是學(xué)生感性認識的主要來源。因此,教師要在課堂教學(xué)中積極引入生活經(jīng)驗,優(yōu)化實驗教學(xué)過程,促使學(xué)生的感性認識得到逐步豐富。
1.引入生活經(jīng)驗。對生活經(jīng)驗的直覺認識影響到學(xué)生對客觀事物的探索與思維方式的形成,這些直覺認識也被稱為前概念。但受認知水平、思維方式等因素的影響,學(xué)生在日常生活中形成的前概念可能出現(xiàn)錯誤,因此教師要對學(xué)生的前概念進行有意識的甄別。以靜電知識教學(xué)為例,學(xué)生在生活中經(jīng)常會遇到靜電現(xiàn)象,教師可將脫毛衣發(fā)出聲音、頭發(fā)隨著梳子飄起來等生活現(xiàn)象引入進來,激發(fā)學(xué)生的求知欲,幫助學(xué)生依托已有經(jīng)驗快速理解靜電知識。但生活假象也會讓學(xué)生形成錯誤的前概念,嚴重干擾學(xué)生的物理學(xué)習(xí)過程。面對這種情況,教師要對學(xué)生形成錯誤認識的原因進行剖析,及時修正學(xué)生的錯誤認識。通常情況下,可采用兩種修正和轉(zhuǎn)化方式:一種是豐富,在學(xué)生已有的認知結(jié)構(gòu)中納入新的物理知識,通過積累與豐富逐步改變學(xué)生的知識結(jié)構(gòu);另一種是修正,教師詳細深入地講解物理科學(xué)知識,引導(dǎo)學(xué)生利用新圖示替代原有的圖示。在教學(xué)過程中,教師要依據(jù)教學(xué)主題和重點內(nèi)容,對生活中相關(guān)的典型實例進行大量列舉,引導(dǎo)學(xué)生深入感知和積累科學(xué)表象,依托科學(xué)表象更好地掌握物理知識。
2.利用課堂實驗。在物理課堂中組織實驗活動,對相關(guān)物理現(xiàn)象進行直觀展示,可幫助學(xué)生深刻認識事物的本質(zhì)屬性與共同特征,豐富學(xué)生的感性經(jīng)驗。在具體實施中,教師既要開展演示實驗,又要引導(dǎo)學(xué)生自主探究。同時,部分實驗對環(huán)境條件較為苛刻,在課堂中難以獲得理想的實驗效果。面對這種情況,教師可將電化教學(xué)、多媒體教學(xué)的優(yōu)勢利用起來,依托動畫、模型等方式形象化、具體化展現(xiàn)抽象的微觀現(xiàn)象及圖景表象,幫助學(xué)生深刻認知與理解科學(xué)表象。
科學(xué)思維品質(zhì)可以反映學(xué)生的科學(xué)思維能力,對思維能力發(fā)展具有較大的影響,因此教師要科學(xué)設(shè)計教學(xué)活動,有效鍛煉學(xué)生科學(xué)思維的深刻性、靈活性等。
1.深刻性。具體來講,深刻性指的是學(xué)生能夠?qū)ξ锢砀拍?、?guī)律知識等深度剖析,準確把握知識的內(nèi)涵本質(zhì)?,F(xiàn)階段,部分學(xué)生由于缺乏良好的科學(xué)思維深刻性,容易過于關(guān)注事物表象,難以將問題中隱藏的關(guān)鍵條件挖掘出來。面對這種情況,教師需要切實培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的深刻性品質(zhì)。通常情況下,教師可從抽象思維與概括性思維兩個角度理解科學(xué)思維的深刻性。教師要改變過去“我講你聽”的教學(xué)模式,讓學(xué)生自主建構(gòu)物理概念與規(guī)律,分析比較、抽象概括科學(xué)事實,促使學(xué)生的抽象能力得到有效鍛煉。此外,教師還要優(yōu)化習(xí)題教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生對問題內(nèi)容深入分析,將問題中的隱蔽條件挖掘出來,明確解題思路和步驟。而在實驗教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實驗?zāi)繕藚⑴c設(shè)計實驗方案,逐步培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的深刻性。
2.靈活性。靈活性指的是學(xué)生能夠從多個角度思考物理問題,簡單化處理復(fù)雜的問題,在問題探究中將課堂知識、技能靈活運用起來。在教學(xué)過程中,教師要不斷優(yōu)化教學(xué)活動的設(shè)計思路,帶領(lǐng)學(xué)生對課堂知識進行遷移和應(yīng)用。以重力勢能教學(xué)為例,當學(xué)生掌握重力勢能的概念后,教師可引導(dǎo)其利用這一概念建立方法探究彈性勢能,這樣,學(xué)生的知識學(xué)習(xí)深度可以得到延伸,知識遷移應(yīng)用能力也可得到良好培養(yǎng)。此外,在習(xí)題教學(xué)過程中,教師要鼓勵學(xué)生從不同角度進行思考和探究,靈活應(yīng)用數(shù)形轉(zhuǎn)化、化曲為直等解題策略,在提升學(xué)生解題能力的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的靈活性品質(zhì)。
3.敏捷性。敏捷性要求學(xué)生能夠在短時間內(nèi)準確提煉問題的核心要素,快速調(diào)動已有知識和經(jīng)驗進行解答。為了實現(xiàn)這一目標,教師在課堂教學(xué)過程中可將口頭搶答、解題比賽等趣味性活動組織起來,在提升物理課堂吸引力的基礎(chǔ)上有效鍛煉學(xué)生的思維速度。此外,在習(xí)題教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生打破常規(guī)解題思路的限制,探索創(chuàng)新解題策略,促使學(xué)生科學(xué)思維的敏捷性得到培養(yǎng)。此外,學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況也會影響到思維的敏捷性。因此,教師要充分重視基礎(chǔ)知識教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生將清晰的知識結(jié)構(gòu)與合理的知識組塊建立起來,以便快速提取腦海中積累的基礎(chǔ)知識,探索解決物理問題。
4.批判性。為了有效訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維的批判性品質(zhì),教師要依據(jù)“層次性”原則引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)確立目標,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)探索中逐步達成目標,增強學(xué)生的目標意識及成就感。當學(xué)生明確目標后,能夠自主學(xué)習(xí)、思考、創(chuàng)造與總結(jié),勇于表達不同的觀點和意見,主動反思自己的學(xué)習(xí)過程。
現(xiàn)階段,部分物理教師采用量化法等單一的評價方式,主要對學(xué)生的知識掌握情況進行評價,只能夠發(fā)揮評價的選拔、甄別等功能,激勵、改進功能則難以體現(xiàn)。同時,此種教學(xué)評價模式忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)感受、學(xué)習(xí)態(tài)度以及個性化見解等,學(xué)生難以與教師、同學(xué)分享學(xué)習(xí)心得和經(jīng)驗,不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。面對這種情況,教師要依據(jù)新課改要求,將能夠促進學(xué)生全面發(fā)展的評價機制建立起來,堅持以生為本的理念方針,客觀評價學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的發(fā)展情況。為保證評價效果,教師要透徹解讀和把握科學(xué)思維的內(nèi)涵本質(zhì)及構(gòu)成內(nèi)容,對學(xué)生科學(xué)思維及其他素養(yǎng)的發(fā)展情況進行客觀評價,促使學(xué)生的潛能得到最大限度的挖掘。同時,在總結(jié)性評價的基礎(chǔ)上,教師要綜合利用形成性、發(fā)展性評價等方式密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,及時給予學(xué)生有價值的反饋意見,引導(dǎo)學(xué)生不斷調(diào)整和創(chuàng)新學(xué)習(xí)方法。在評價主體層面,教師要引入學(xué)生這一關(guān)鍵主體,組織開展自評、互評等活動,讓學(xué)生在交流、分享、評價過程中形成全面的認識,不斷提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。此外,教師要養(yǎng)成自我評價的良好習(xí)慣,經(jīng)常性反思教學(xué)過程,挖掘和分析課堂教學(xué)中存在的問題,結(jié)合學(xué)生的反饋意見動態(tài)調(diào)整教學(xué)思路和方法,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。
綜上所述,培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是新課改下物理課堂教學(xué)的主要目標,而科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容。因此,作為高中物理教師,我們要依據(jù)科學(xué)思維的組成要素及內(nèi)涵要求科學(xué)設(shè)計課堂教學(xué)方案,全面優(yōu)化概念規(guī)律講解、實驗教學(xué)等各個環(huán)節(jié),有效培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。此外,教師要積極借鑒、學(xué)習(xí)其他教師的先進經(jīng)驗,綜合考慮班級學(xué)情及學(xué)科特點,探索構(gòu)建能夠促進學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)機制。