高中物理科学思维能力评价的研究与实践

2022-12-29田金明山东省淄博第四中学255100

教学管理与教育研究 2022年20期

田金明（山东省淄博第四中学 255100）

在学习高中物理时，评价学生科学思维能力所参照的标准主要包括五项内容：第一，对物理现象的浅显分析，并构建简单的物理模型；第二，善于运用分析及推理方法解决一系列物理问题；第三，能够多角度、全方位地考虑物理问题，并可以恰当地使用证据表述自己独立的观点；第四，具有优秀的物理模型构建能力，能运用不同的方法解决相关的物理问题；第五，针对物理概念、物理现象能够产生新颖独特的观点，并熟练运用分析推理思维验证结论的正确性。在对学生的科学思维能力评价时，如果评价结论与其中一个标准相吻合，则可以快速判定学生在学习物理知识时已经达到了哪一层级，因此，评价科学思维能力实际上也是检验学生学习效果的一条有效路径。

一、创设问题情境，培养质疑精神

在高中物理教学课堂上，培养学生的科学思维能力，首先需要学生具备一种“勤学好问”的质疑精神，因此，善于质疑是衡量和评价科学思维能力的一项重要指标。教师过去常常利用创设问题情境的方法，引发学生的思想共鸣与情感共鸣，使学生能够快速进入深度思考状态，在这种持续性思考状态的促动下，学生的脑海中也将产生更多的疑问。我国伟大的教育家陶行知先生把注重启发作为新教育的办法之一，孔子说，“不愤不启、不悱不发”，而陶行知先生则进一步说，“使他不得不愤，不得不发。教学生的法子，先要使他们产生疑问，所以教师应积极设法启发学生，让他们产生疑问，对事物产生兴趣，进一步找到解决问题的方法，问题解决以后更能激发他们学习的兴趣”。从这席话中可以看出，在实践教学中，教师应当设法找到一个能够激发学生的质疑意识媒介，而“提问式”教学恰恰扮演这一媒介的角色，只有在教师的启发和引导下，学生发现问题、分析问题、解决问题的能力才能得到进一步提升。在这种情况下，教师可以结合学生的质疑态度与质疑的问题点对科学思维能力进行客观评价。

以《牛顿第二定律》即“加速度定律”为例，在讲授本节课内容时，为了激发学生的质疑意识，让学生能够自主探究“牛顿第二定律”的概念内涵，首先可以提出一个与本节课内容相关联的课堂互动问题，教师：“假如合外力垂直于速度方向，那么，速度的大小会发生转变吗？”当这一问题提出以后，教师应当给学生预留足够的思考与分析时间，然后选择学生代表作答。由于该问题与牛顿第二定律的概念息息相关，因此，多数学生能够快速确定最终的答案，即当力与速度共线时，力会转变速度的大小；当力与速度方向垂直时，力只会转变速度方向。根据这一问题，学生可以对牛顿第二定律深入探讨和研究，结果发现，物体的运动方式包括直线运动与曲线运动，如果根据牛顿第二定律，物体在只做曲线运动时，应当满足什么条件？在教师提出问题的启发下，学生能够对问题进一步拓展，在教师的启发与引导下，这一问题也将迎刃而解，即力与初速度成角度时，物体只能做曲线运动，即完全可以依据合外力与初速度的关系判定物体的运动方式。

利用这种方法开展教学活动，不仅可以夯实学生的理论基础，同时也可以衡量与判定学生的科学思维能力达到了哪一个高度。比如，学生的质疑点往往只聚焦在一些基础概念上面，那么则说明学生的分析、判断、归纳、概括能力还有待提升。如果学生的质疑点集中在解题攻略或者物理学概念的延伸方向，则说明学生此刻思路清晰、思维敏捷，并且不会被一些表象特征所误导，因此，这一类学生的科学思维能力已经上升到一个全新的高度，而且物理学知识的学习过程也将变得更加轻松。可见，创设问题情境相当于给学生提供了一个能力提升、潜质激发的机会，如果学生能够紧紧抓住这样的机会，那么学生的物理成绩也将不断提升。

二、优选测试题目，划分能力等级

评价学生的科学思维能力，由低到高主要划分为五个标准，而对高中学生来说，由于物理学的理论基础参差不齐，个人学习能力也存在明显差异，因此，学生的科学思维能力也处在不同的标准线上，为了准确评判学生的科学思维能力，在教学实践中，教师可以利用一些带有测试性质的物理习题测试学生近期吸收和消化了多少物理知识。需要注意的是，在选择测试题目时，应当遵循“层级式、递进式”的原则，这样才能准确判定出哪些学生满足科学思维能力评价的哪一个标准。

以《万有引力定律》这一单元知识点为例，当教师的授课内容结束以后，可以给学生选择一些不同难度等级的习题，然后根据解决问题的过程与表现对学生的科学思维能力进行评价。比如，教师可以选择两道历年考试中常见的题型。第一个题目的内容：“牛顿在发现万有引力定律的过程中没有被用的规律和结论是哪一个，这道题目一共有四个选项，分别为牛顿第二定律、牛顿第三定律、开普勒的研究成果、卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数。”而第二个题目的内容是：“地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比是多少？”从两道题的题面看，第一道属于典型概念性问题，第二道则需要利用万有引力公式推导和运算才能得到最后的结果。因此，学生在面对这两道解题思路完全不同的题型时，可以根据自己的个人学习能力，对问题深度分析。虽然两道问题的解题思路不同，却可以从解题过程判定出哪些学生分析能力强，哪些学生理解和判断能力还有待提高。

可见，评价学生的科学思维能力，通过不同的题型便可以准确判断出学生符合哪一个能力评判标准。如果学生在分析和理解概念型习题时，能够结合物理学概念，快速给出正确答案，而在解决一些推理性问题时，却出现望而却步的情况，那么，这一学生群体只符合科学思维能力评价的第一等级标准。如果学生在解决推理性问题时信手拈来，并且可以根据自己的理解对解题步骤进行创新，那么，这一学生群体完全符合科学思维能力评价的第五等级标准。在这种情况下，处于第一等级标准的学生群体应当进一步强化概念性题型的练习，并在此基础上，逐步增加训练难度，久而久之，学生的科学思维能力等级也将得到更多提升的机会。而处于第五等级标准的学生群体应当不断接触一些推理难度大、解题步骤烦琐的题型，这样一来，学生才能持续进步。

三、小组相互点评，及时发现问题

学生每天朝夕相处，彼此之间相互了解，尤其在个人学习能力方面，甚至比教师更为熟悉。基于对学生间这种默契关系的考虑，在物理教学课堂，教师可以采取小组相互点评的方式，对学生的个人学习表现、学习态度、学习能力、学习成果进行全方位点评，通过这种评价方式，一方面可以更加深入了解每一位学生符合哪一项科学思维能力评价标准，当教师掌握这些真实确切的信息后，可以“因材施教、对症下药”，针对性地开展教学活动，这对课堂教学效率的提升将起到关键性作用。另一方面，小组成员在相互点评时，既能一针见血地指出对方的缺点与问题，并且也能给出一些中肯的建设性意见与建议，学生可以虚心听取一些好的建议，纠正自身存在的问题与不足，进而可以达到持续改进、持续进步的目的。

以《串联电路与并联电路》为例，本单元的重点学习内容是熟练掌握串联电路与并联电路的基本工作原理，并能够准确绘制出串联与并联电路图，前者注重理论知识，而后者则更加注重实践知识。为了准确评价学生的科学思维能力，教师首先可以将学生划分为4～6个合作小组，然后通过对理论与实践知识的考核，让各小组成员进行一对一评价。比如，第一小组中的学生甲与学生乙为评价双方，通过考核，学生甲发现学生乙将串联电路、并联电路的概念及基本工作原理背得滚瓜烂熟，但在实际操作过程中，却无法正确连接出串联电路与并联电路。而学生乙却发现学生甲的理论知识基础较差，混淆了串联电路与并联电路的基本概念，并且对基本工作原理也了解得不够。但是，在动手实践环节，学生甲能够准确地连接好串联电路与并联电路，同时也能够快速绘制出电路图。因此，通过这种相互点评的方式，学生之间能够快速发现对方的问题，当学生意识到自身的问题与不足时，可以在教师或者其他同学的帮助与指导下，快速予以纠正，学生的科学思维能力也在潜移默化中得到提升。

由此可以看出，小组相互点评的方法在评价学生的科学思维能力时将产生以下积极影响。第一，科学思维能力的培养并非一朝一夕之事，而是需要一个长期的循序渐进的过程才能逐步形成，而学生每天朝夕相处，学生的每一个举动都深深印刻在对方脑海中，因此，可以借助相互点评的契机，将平时一些小问题、小毛病及时查找出来，这样一来，便等同学生每天都在进步一点点，久而久之，科学思维能力也将显著提升。第二，学生间的点评是不留任何情面的，对方身上有哪些缺点，同组的成员几乎都会客观地指正，当被点评的学生发现对方指出的问题已经严重影响了物理学习成绩，那么该学生的危机感也会陡然上升，这样可以激励和鼓舞学生始终保持一颗上进心。第三，学生间相互点评，可以达到“共同进步”的目的，因为学习成绩不理想的学生必有优点，学习成绩优秀的学生必有缺点，如果学生之间能够“取长补短”，相互借鉴和学习对方的长处，那么对物理科学思维能力的培养将起到关键作用。