高世棟

1 問題的提出

科學(xué)思維是物理學(xué)及物理課程中理性精神的重要體現(xiàn)和重要載體，而理性精神是現(xiàn)代科學(xué)兩大支柱之一。八年級(jí)開始學(xué)習(xí)物理，有的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中采用死記硬背的方法，結(jié)果事倍功半，長(zhǎng)此以往，這些學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣就會(huì)受到影響?？茖W(xué)思維是整個(gè)學(xué)習(xí)過程的主線，在物理教學(xué)中，可以采用情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、創(chuàng)新拓展等方式，培養(yǎng)學(xué)生思維能力、認(rèn)知能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等。下面筆者以人教版物理八年級(jí)上冊(cè)第四章第四節(jié)“光的折射”一節(jié)為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2 基于科學(xué)思維能力培養(yǎng)的的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

我們物理組結(jié)合《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》的要求，設(shè)計(jì)了“光的折射”這一節(jié)的科學(xué)思維目標(biāo)，如表1。

2.2教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2.1 培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)思維

教師：在探究光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，怎樣畫出入射光線和折射光線呢？

學(xué)生：在折射光線和入射光線的傳播方向選取兩個(gè)點(diǎn)，用刻度尺將其連起來，這就是畫出折射光線和入射光線。

教師：在黑板上展示光從空氣斜射入水中、玻璃中的光路。

學(xué)生：根據(jù)光的折射光路畫出光路圖。

設(shè)計(jì)意圖：利用數(shù)學(xué)知識(shí)兩點(diǎn)確定一條直線的方法，在光的入射和折射傳播過程中取兩點(diǎn)并用一條直線連接即可確定入射光線、折射光線，培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)物理模型的能力。

2.2.2 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力

教師：光線斜射入水或玻璃中（1-4組斜射入水中，5-8組斜射入半圓形玻璃磚中），同時(shí)改變?nèi)肷浣谴笮?，畫出折射光線和入射光線，最少改變?nèi)谓嵌?，?qǐng)觀察折射角的大小變化，并記錄折射角與入射角度數(shù)。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)完成探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一組學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)成果，其他小組補(bǔ)充。

教師：將收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行交流討論，請(qǐng)同學(xué)們歸納得出結(jié)論。

學(xué)生：在光的折射現(xiàn)象中，折射角隨入射角的增大而增大。

教師：實(shí)驗(yàn)中，光從空氣中斜射向水或玻璃時(shí)，折射角與入射角哪個(gè)大？

學(xué)生：光從空氣中斜射向水或玻璃時(shí)，折射角小于入射角。

教師：實(shí)驗(yàn)中，光從水或玻璃中斜射向空氣時(shí)，折射角與入射角哪個(gè)大？

學(xué)生：光從水或玻璃中斜射向空氣時(shí)，折射角大于入射角。

師生共同歸納得出：光的折射現(xiàn)象中，折射角隨入射角的增大而增大；光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射光線靠近法線折射，折射角小于入射角。光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線折射，折射角大于入射角。

設(shè)計(jì)意圖：探究光的折射規(guī)律這個(gè)實(shí)驗(yàn)中收集各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)、歸納總結(jié)光的折射規(guī)律。通過探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)思維。通過小組合作及上臺(tái)展示，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)及表達(dá)能力。

2.2.3 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力

教師提出問題：在光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的，在光的折射現(xiàn)象中光路可逆嗎？

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)論證：拿另一只不同顏色的激光筆逆著折射光線射入，觀察到折射光線與原來的入射光線重合，改變角度和介質(zhì)種類，都能得出，在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)論證是面對(duì)未確定的科學(xué)問題，基于通過觀察、測(cè)量、實(shí)驗(yàn)等手段獲得的數(shù)據(jù)和證據(jù)，為各自的觀點(diǎn)提供支持，并批駁相異觀點(diǎn)，以解決問題并獲取知識(shí)的活動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)手段為光的折射現(xiàn)象中光路是可逆的這一觀點(diǎn)提供支持。

2.2.4 培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力

教師：觀察人教版八年級(jí)上冊(cè)物理教材圖4.4-3，同學(xué)們對(duì)這幅圖的有沒有疑議？如圖1。

學(xué)生：入射光線沒有箭頭。

學(xué)生：一條折射光線的反向延長(zhǎng)線不能相交于一點(diǎn)。

學(xué)生：……

教師：根據(jù)你們提出的修改意見，重新畫出光路圖。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生勇于、善于、樂于質(zhì)疑，不滿足于教材上的一些結(jié)論及教師的講解，要提出自己的問題和思考。

3 結(jié)束語

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的主要陣地是課堂，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)中要經(jīng)歷模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維過程，這樣有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。