周大庆

摘 要：以鲁科版物理《必修1》教学为例，就如何优化科学思维的教学谈了三点看法。

关键字：必修1物理;模型科学;推理科学;论证和质疑创新

科学思维是根据物理学科的本质特性而形成的关于物理概念与规律的认识方式，是基于经验事实进行的模型建构，是基于科学事实的分析综合、抽象概括的逻辑推理方法，是基于科学事实进行科学论证和质疑。因此，科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新。

必修1的教学是初高中衔接的重要环节，充分挖掘并优化必修1教材中的科学思维教学素材、提升学生的物理学科素养、夯实高中物理学习的基础是必修1教学的关键要素。本文以鲁科版物理《必修1》教学为例，就如何优化科学思维的教学谈几点看法，供大家参考。

一、恰当进行物理模型建构

模型的建构是在研究问题时把对象进行简化概括性的描述，即把复杂事物进行简单的叙述。建模的过程应忽略那些次要因素、关系和过程，将主要因素、关系和过程突出地显现出来，便于人们观察、实验和理论分析。必修1教材中出现的常见物理模型有质点、共点力、光滑、轻杆、匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等等。

教材中，质点是这样叙述的：在研究物理问题时，为了研究方便，有时可以忽略物体的大小、形状等因素，把物体简化成一个具有质量的点，或者说用一个具有质量的点来代替整个物体。质点的教学就是一个理想化实物模型的构建。

伽利略的理想斜面实验为牛顿第一定律的建立奠定了坚实的基础，光滑的物理模型在实验中起到了至关重要的作用。该实验的本质就是想象中把实际存在的影响物体运动的摩擦力去掉，抓住实物的本质，忽略次要因素，从而能获得实验结论。

在现实生活中，匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等很少真实存在，但在探究物理问题时，摒弃各种次要因素，抓住主要因素，把过程进行简化和理想化处理，突出显现影响事物发展变化的本质、内涵，从而达到认识世界的目的。

因此，建构有效的物理模型可方便解释或解决问题，教学中应重视对模型构建的培养。

二、合理的进行科学推理

科学推理是逻辑上的归纳、演绎、类比等的推理方法;是分析与综合、抽象与概括、比较与分类等的思维方式;是控制变量推理、相关推理、因果推理等的推理形式。学生应能准确理解和应用上述科学思维方法，从定性和定量两个方向进行科学推理，找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题。

伽利略利用理想斜面实验驳斥了亚里士多德关于力与运动关系的观点，成功的解释了力與运动的关系。这种基于实验事实进行分析、逻辑推理是研究物理问题的重要方法之一。

在探究自由落体运动是否为匀变速直线运动的过程中，也应用了伽利略的科学推理方法。伽利略首先根据匀变速直线运动公式，若a是定值，则也是定值。其次为了解决自由落体下落快难以测量时间的困难，他提出了新的实验方法。让小球在斜面的不同位置静止释放，必满足……，而当不断加大斜面的倾角，对于每一个特定的倾角也满足是一个定值，即可说明在不同倾角的斜面，物体的运动都是匀变速直线运动。将此结论合理外推至倾角90o（即自由落体）时，也应该是一个定值，最后说明自由落体运动是匀变速直线运动。

伽利略依据科学实验事实和数学分析，加上合理的逻辑推理是探索自然规律的一种科学方法，爱因斯坦也因此盛赞其为人类思想史上最伟大的成就之一，是物理学真正开端的标志。

“力学单位制”的教学中讲到，物理学中的公式在确定了它们数量之间的关系时，也确定了它们单位之间的关系。因此通过单位之间的关系可以确定某些物理量之间的关系，这种从量纲推理得出物理量之间关系的思维方法在物理学的发展史上起着重要的作用。

由平均速度公式得出瞬时速度的概念，由v-t图像所围成的面积得出位移，都利用了“通过无限分割、化变为不变”的思想，是极限、微元思想的应用。在合力与分力的教学中，利用了等效替代的思想，在微小形变的弹力教学中利用了放大的科学方法，这些科学思维在未来的物理学习中都是极其重要的。

三、引导科学论证与允许质疑创新

科学论证是应用实验事实对研究的问题进行描述、解释和预测，是以实验事实为依据并对其进行解释说明，审视别人的观点后提出自己的新观点，通过发现问题、提出问题等引发思考，对有矛盾的地方产生质疑，并提出自己的新见解。

平行四边形定则、共点力的平衡条件、牛顿运动定律都需要学生通过科学实验进行论证。比如共点力的平衡条件可用如图1所示的方法验证得出其结论，在研究作用力和反作用力的大小关系时，可选用粗又硬和细又软的两根不同弹簧对拉做实验，发现细又软的弹簧形变明显，而粗又硬的弹簧形变不明显，但两弹簧测力计示数相等，也可以借助DIS传感器（如图2、3所示）来演示作用力和反作用力等大反向的关系。

科学思维是科学学习与研究的主要内隐性活动方式，它是学习者对物理问题的解释和解决的关键，只有具备科学思维的人才有可能进行有效的科学探究并形成正确的物质观，才能有效地解决物理问题，体现学生的科学责任与态度。因此在教学中优化科学思维训练，最终达到提升物理学科核心素养的目的。

参考文献

[1]普通高中课程标准实验教科书《物理1》[M].山东：山东科学技术出版社，2015.

[2]普通高中物理课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[3]廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

（福建省教育科学“十三五”规划2018年度立项课题《核心素养背景下推进优质教育资源的城乡共享及有效应用研究》课题编号：FJJKXB18-219）