秦晓文 _ 北京教育科学研究院

科学思维是“物理新课标”规定的核心素养和应具备的关键能力。目前，物理教学中如何发展学生的科学思维，还存在很多问题和困难：教师对科学思维的要素认识不清，甚至存在误区；教师难以观察和诊断学生的科学思维过程；教师不能仅通过讲授发展学生的科学思维等。本文将针对这些问题，在实践经验基础上，总结培养学生科学思维能力的基本策略，以期引发更多的实践探索。

第一，抓住科学思维的基本特征，明确教学的重点和难点。

模型建构是以研究模型解释原型的形态特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。在教学中，重点是借助物理模型，让学生经历物理模型建构的过程，体会模型建构的方法，为学生认识事物提供新的思路和方法。

科学推理是从已知的命题出发，依据逻辑规则，推出另一个新命题的思维形式。科学概念是思维形式最基本的组成单位，是构成命题、推理的要素。因此，理解概念的内涵和外延、会运用基本的逻辑规则是进行科学推理的基础。科学推理可分为演绎推理、归纳推理和类比推理。在学习物理前，学生已经在数学课中形成基本的演绎推理能力，物理教学重点是在解决物理问题中促进学生演绎推理能力的迁移。归纳推理是从个别到一般的推理过程，物理教学中的归纳推理主要是因果关系归纳推理，主要目的是判断变量A是不是变量B的影响因素，其逻辑规则是：改变变量A，观察变量B是否随之改变，以此判断变量A是不是变量B的影响因素。因果关系归纳推理是物理教学的重点和难点。类比推理是根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出它们在其他属性上也相同的推理过程，物理教学中的类比推理主要用于帮助学生利用已有知识经验理解新知识，促进学生创新能力的发展。

科学论证是科学推理的综合运用，包括论题、论据和论证方式三个组成要素。证实和证伪是论证的两种类型。教学中要把科学论证的过程作为重点，要求学生把科学论证过程表达出来，加强论证过程的诊断，重点诊断论证过程的概念错误、推理错误，并及时纠正。

质疑的本质是为求真而进行的批判思维，物理学的发展过程就是创新与质疑的相互作用过程。对学生而言，质疑的过程往往是认知冲突的过程，也是新旧知识相互作用，为形成新的认知结构主动建构的过程。质疑过程是学生真正体会发现新知识的创新过程。为此，教师在教学中既要创设和谐宽松的氛围，鼓励学生质疑和创新；还要创设真实的问题情境和任务，指导学生经历质疑和创新的过程。

第二，采取有效教学策略，促进学生科学思维的发展。

教师在教学中要创设适当的问题情境引导学生思维，问题设计要有层次性、针对性、系统性，通过系列问题为学生思维搭设“脚手架”，帮助学生克服思维障碍，学会科学的思维方法。教师提问时要多选用“为什么”的问题或“怎么样”的问题，还要及时追问和质疑，鼓励学生将思维过程表达出来。教师在提问后要注意停顿，给予学生足够的思考时间，引导学生对解决问题的方案进行讨论和评估。教师要关注学生思考过程中的证据及解释，重点诊断学生的概念理解及推理、论证和质疑创新的过程，对于学生思维过程中的问题和错误，要及时纠正。

教师要适时将科学思维过程显性化、程序化，为学生提供高水平的示范，指导学生学习科学思维的基本程序。通过问题导向、任务驱动，引导学生在模仿教师科学论证的基础上，经历科学论证的过程。例如，关于运动和力的关系，亚里士多德认为运动需要力维持，伽利略认为运动不需要力维持。你能分别举出支持亚里士多德和伽利略观点的实例吗？你认为运动和力有什么关系？理由是什么？

在评价与反馈过程中，教师应鼓励学生创新和质疑，鼓励学生发表基于证据与逻辑的个人见解或观点，鼓励学生发现或提出新问题，鼓励学生创造性地完成制作或探究任务。

针对科学思维的重点和难点问题，设计建构类作业，通过解答建构类作业进一步发展学生的科学思维能力。作业设计要以展现学生思维过程的开放性题目为主，慎用填空题和选择题；还要充分考虑学生的认知规律，针对学生在概念理解、科学推理、科学论证等方面存在的片面认识和常见错误，设计成论证题、评估题，引导学生在解决问题的过程中深化理解，不断完善科学思维能力的结构。