魏樟隆

摘 要：在高中教育教学水平不断提升，教育环境与教育资源储备愈发完善的形势下，高中物理教学呈现新的发展态势，即其在原有的知识教学基础上，以学科核心素养为导向，进一步提升学生物理学习水平，而科学思维作为物理学科核心素养中的主体内容，其在实际教学中的培养尤为关键。本文以此为背景，探究科学思维基本内容及其教学瓶颈，探索其在高中物理教学中的教学途径。

关键词：高中物理;科学思维;教学探究

引言：在新课程逐步推进落实的情况下，高中物理教学更侧重引导学生深入学习理解课程知识内容，并在课程学习过程中不断强化自身物理核心素养，真正将课程知识内容转化为自身认知理解内容。科学思维作为与物理观念、科学探究、科学态度与责任并重的核心素养内容，在目前高中物理教学中具备一定研究价值。

一、科学思维在高中物理教学中的价值

基于高中物理教学的科学思维，主要是指应用物理思维分析事物本质属性以及内在规律的思维认知方式，以及构建应用物理模型完成具象化事物与抽象物理知识概念转化的重要思考过程，同时需要学生从自身认知结构出发，针对不同结论或观点提出质疑，并结合自身所学内容与已经掌握的事实依据进行推理论证。因此，在倡导学生全面发展，深化转化课程知识的形势下，科学思维的合理应用不仅可综合锻炼学生科学推理、模型构建及应用、推理论证等能力，还可以有效培养其质疑批判与创新精神，深化物理教学意义。

二、科学思维教学培养瓶颈

（一）全面性不足

受自身物理学习基础与思维能力影响，学生在高中物理学习过程中呈现出比较明显的个体差异性，并且该差异性对科学思维教学渗透工作有直接影响。为照顾班级主要学习群体，在实际教学中，科学思维培养工作侧重以该群体的思维能力与学习进度为主，使得科学思维培养工作不能全面落实到各层级的学生群体当中，削弱了教学工作的全面性，受此影响，学生在实际学习过程中难以借助适用于自身实际情况的科学思维培养并强化自身核心素养。

（二）教学形式单一

受传统物理教学观念以及影视教育影响，部分教学活动仍完全沿用以往的教学框架，这不仅容易令学生出现思维僵化的情况，与科学思维教学目标不符，也不利于教师激发学生物理学习探究兴趣，维持其思维活跃性，使得科学思维培养工作在长期教学中难以得到保证。

三、基于高中物理教学的科学思维培养途径

（一）借助信息技术构建物理情境

受自身学习基础与思维能力影响，学生在高中物理学习中需要借助情境帮助其构建原有认知结构与新课时知识的联系，进而逐步利用原有的知识储备分析新的事物属性或内在规律，以此强化自身科学思维能力。为此，教师可利用信息技术自身的丰富性与全面性，灵活构建情境内容，促使学生延伸科学思维[1]。例如，在《平衡条件的应用》的课时教学中，教师可借助多媒体或者微视频，向学生展示生活中的平衡现象，如滑板在坡面上不同阶段的运动情况（在最高点处的平衡、在最低点的平衡、滑出坡面的平衡等）令学生通过直观观察情境内容，分析滑板运动在上述节点的平衡情况，教师此时可提供问题情境“能否尝试对上述平衡类型进行分类？”进而将具象化的运动过程抽象化，从平衡状态与平衡探究入手，逐步理解不稳定平衡、稳定平衡、随遇平衡的平衡类型。最后，教师可借助信息技术进一步演示各类滑板运动平衡状态下的受力情况，要求学生自主构建力的分析模型，深入分析力的平衡这一概念及其具体应用，应用科学思维分析处理问题。相较于单一的问答式教学引导，丰富的情境内容更有利于学生从生活角度、实物角度、科学研究角度等分析课时知识，及时延伸并应用科学思维，转化具象化事物与抽象物理知识概念，逐步建立正确的运动平衡与静止平衡观念，综合强化自身核心素养。

（二）合理设置问题梯度

在物理教学中，引导学生在对应学习节点产生认知障碍，进而令其在求知欲与认知冲突驱动下，主动延伸思维的问题设置，是有效强化学生科学思维的重要途径。为此，教师应合理设置问题梯度，遵循循序渐进的教育理念，引导学生在逐步思考问题的过程中强化核心素养[2]。例如，在《万有引力定律及引力常量的测定》的课时教学中，为帮助学生了解开普勒三定律，掌握万有引力定律及其公式应用，教师可先行提供基础导入问题“从嫦娥奔月到阿波罗飞船登月的发展过程中，人类掌握了什么‘钥匙’才能令飞船绕地球运行？”“运动行星在同一轨道上越接近太阳越快，为什么其并未出现圆周运动中，运动速度增加而向心力不变引发的离心现象？”“引力常数可能与哪些因素有关？”令学生借助教材与导学案等资源，尝试通过自主思考，从行星运动过程中的基本属性与内部规律出发，思考万有引力的体现及其规律，进而在教师的引导下尝试构建基础行星运动模型，并在此基础上分析开普勒三定律内容，并结合自身对课程知识的理解，对万有引力定律进行具体的猜想，鼓励其通过自主思考进行推理，并对万有引力对行星运动的影响进行提问，进而引导其从万有引力定律验证测算角度出发，提供实验探究问题如“在明确万有引力定律的基础上，针对其常量应如何测算？”便于其向实验探究内容延伸到科学思维。同時，教师也应注意到，学生的能力水平并非一成不变，因此应灵活更新问题设定标准与内容，维护问题教学引导的实际效用。

（三）改变课堂教学问答机制

传统高中物理教学中，由教师占据绝对主导地位的单向问答机制，已经不适用于当下的高中物理课堂。为此，教师应侧重从学生认知发展规律出发，完善问题传导机制，凸显其课程学习主体地位[3]。例如，在《热力学第一定律》的课时教学当中，教师可借助微课视频等信息资源，令学生预先学习热力学第一定律的内容与表达式，明确能量守恒定律的内容，并理解第一类永动机不可能制成的原因，进而以小组为单位，整理出完善的物理规律探索框架，并应用科学思维分析课时知识重难点，并设计相应探究问题，在课堂上进行讲解展示。例如学生在自主学习过程中，从微课视频展示的系统能量变化出发，对不同系统中的能量转化过程产生疑问，进而通过自主收集案例资料，构建问题“在手表市场中存在一种‘全自动’机械手表，其不需要借助发条或者电源就能正常工作，这种手表是永动机吗？如果不是，其维持指针走动的能量从何而来？”以此令教师与其他小组进行分析回答与提问，令师生通过互动，共同努力剖析问题中的系统中的能量变化，进而得出其维持指针运动的能量是由手摆动对其内部转轮做功而储存的，因此其不是永动机，以此构建以学生为主导的双向问题传导机制。相较于以往的问题教学机制，该机制能够促使学生转化思维视角，以新的思维视角审视热力第一定律本质属性与内在规律，在深入思考问题的同时，也能借助问题提出与问题反馈的过程，强化自身科学思维。

（四）重视分层教学模式

基于学生学习差异性，教师应将科学思维培养工作与分层教学模式相结合，旨在为各学习层级的学生提供同等的思维发展空间，以此提升科学思维教学培养工作的全面性。为此，教师应从学生以往学习表现与测验成绩出发，将学生划分为不同的培养层级，并针对不同层级提供相应的科学思维培养内容[4]。例如，在《万有引力定律的应用》的课时教学中，针对基础思维培养层级，教师应侧重令其在原有的万有引力定律认知基础上，将基本的近地卫星或同步卫星的圆周运动抽象化为基本物理模型，进而通过构建应用圆周运动模型计算近地卫星或同步卫星的圆周运动过程中的相关物理量，教师具体可为其提供基础物理量信息，以及相应物理运动动画演示内容，帮助其完成模型构建与抽象转化，并在应用模型求解具体物理量的过程中，提升自身科学思维能力。而针对高阶思维培养层级，教师可侧重从科学推理论证培养工作出发，为其提供辨析性问题，如“我国第二颗北斗导航卫星顺利进入预定轨道，该北斗导航卫星属于地球同步卫星，那么该卫星一定位于赤道的上空，并且线速度大于为900m/s”，令该层级学生的从综合问题设定出发，应用课时知识该卫星运动过程进行论证，从该卫星是同步卫星这一条件出发，应用逆向思维进行推理论证，即若该卫星不在赤道所在平面的任意位置，其受到的地球引力的平面与自身运动轨道所处的平面不同，不可能实现同步运转，因此其位于赤道上空是正确的，进而将该卫星运过程转化为万有引力提供向心力的运动模型，列式计算第一宇宙速度，借助该卫星运动轨道半径应要大于近地卫星的轨道半径的事实依据，推理出该卫星运动的线速度应小于第一宇宙速度。

（五）提升自主实验探究比重

實验探究作为教师帮助学生完成物理模型与具象化物理过程思考转化的重要教学手段，其在科学思维培养中尤为关键。因此，教师借助微课等信息资源，提升自主实验探究活动比重。基于微课视频自身的精简性与直观性，教师可令学生在一定教学指导下先行明确课时实验内容的各注意事项，便于其掌握实验探究目标与各类实验器具设备使用规范的情况下，自主开展实验探究活动[5]。例如，在《摩擦力》的课时教学中，教师可先行借助微课演示滑动摩擦力的产生过程，令学生明确其存在形式，进而利用微课演示弹簧测力计等实验设备的应用规范，令学生掌握必备的实验知识，进而令其以小组为单位，针对教师提供的实验探究辨析结论，如“滑动摩擦力的大小与压力无关”“滑动摩擦力方向与相对运动方向相同”等，教师此时应发挥自身引导作用，令学生在微课视频引导下从多角度分析滑动摩擦力实验内容，并为其提供弹簧测力计、钩码、滑块等材料设备，引导对实验进行猜想与设计，并对其实验过程与实验方法提出质疑，尝试进行优化创新，从自身物理认知角度与实验探究认知角度出发，自主设计完整的摩擦力实验探究方案并进行验证，便于其在实验学习中构建物理模型，并从不同角度思考滑动摩擦力生成过程，深入分析实验过程，对弹簧测力计应先行凋零，细线应平行于木板等实验事项有更深刻的理解。

结束语

基于高中教育教学发展趋势对高中物理教学的影响，为构建能够满足学生实际学习需求的物理课堂，教师应重视科学思维在高中物理学习中的作用，进而结合学生实际认知水平与课程教学目标，综合优化教学机制，丰富各类教学元素，以此为学生提供多元化与现代化学习发展环境，便于其在多重教学影响下强化自身科学思维能力，为整体课程学习奠定基础。

参考文献

[1]梁春梅.以核心素养为导向的高中物理教学措施探索[J].科学咨询（教育科研），2020（06）：243.

[2]谭涛.浅谈核心素养教育理念影响下的高中物理教学[J].科学咨询（教育科研），2020（05）：287.

[3]陈国彦.高中物理教学中学生思维能力培养探究[J].科技资讯，2020，18（11）：89-90.

[4]魏娟.基于核心素养背景下的高中物理教学探析[J].才智，2020（10）：75.

[5]张苗苗.基于核心素养的高中物理课堂教学研究[J].科技风，2020（08）：83.