基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的高中物理教學(xué)設(shè)計

摘要：核心素養(yǎng)是當(dāng)代教育的核心主題，其從一定程度上拓展了教學(xué)工作的深度與廣度，對學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的增強(qiáng)與能力的發(fā)展有著十分重要的促進(jìn)作用。新教育背景下，如何以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力已成為廣大教師教學(xué)工作開展的重要課題。然而，目前來看，高中物理教學(xué)仍存在一定程度上的不足，如：教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)方法局限，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與教師教學(xué)工作的針對性?；诖耍疚牧⒆愀咧形锢碚n堂，針對當(dāng)下存在的問題提出具體優(yōu)化策略，旨在彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的短板，提升課堂溫度，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的個性化發(fā)展。關(guān)鍵詞：科學(xué)思維能力；高中物理；教學(xué)現(xiàn)狀；策略研究科學(xué)思維能力作為學(xué)生理解知識、運(yùn)用知識的重要品質(zhì)，能夠幫助學(xué)生將學(xué)科知識與日常生活建立有機(jī)聯(lián)系，簡化學(xué)習(xí)流程的同時，在問題分析、問題解決過程中提高自身創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。對此，廣大高中物理教師應(yīng)明確科學(xué)思維能力對學(xué)生能力、素養(yǎng)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義，從課堂教學(xué)內(nèi)容、方法入手，擺脫傳統(tǒng)“升學(xué)式”教學(xué)思維的束縛，優(yōu)化教學(xué)架構(gòu)，豐富教學(xué)內(nèi)涵，以此讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步形成問題解決的能力，加快核心素養(yǎng)培育工作的落實(shí)。一、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的現(xiàn)實(shí)意義（一）強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，構(gòu)建完整知識框架核心素養(yǎng)背景下，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力能夠簡化學(xué)生學(xué)習(xí)流程，使其從多個角度加深對物理知識的理解與運(yùn)用，同時也能進(jìn)一步提升課堂教學(xué)內(nèi)涵，加快落實(shí)素質(zhì)教育工作的根本育人任務(wù)。從一定程度上來看，高中物理知識點(diǎn)具有高度的關(guān)聯(lián)性，對學(xué)生邏輯思維的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力便于學(xué)生深入了解概念性知識，并通過具體的實(shí)驗探究活動促進(jìn)能力思維的內(nèi)化躍遷。此外，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中物理課堂教學(xué)實(shí)現(xiàn)了單元知識內(nèi)容的整合，通過多種情境問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)這種環(huán)境下，也能幫助學(xué)生樹立良好的物理觀念，構(gòu)建完整的知識框架，促進(jìn)身心健康發(fā)展。（二）高度契合新課標(biāo)改革的實(shí)際需求新教育背景下，聚焦學(xué)生能力、素養(yǎng)發(fā)展，構(gòu)建品質(zhì)課堂已成為教育核心目標(biāo)，廣大教師要以核心素養(yǎng)為根本出發(fā)點(diǎn)，注重科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，以多種教育資源為載體，拓寬學(xué)生物理視野，促進(jìn)其綜合學(xué)習(xí)能力的多維度發(fā)展。同時，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力也能讓學(xué)生從多個角度探索物理知識魅力，明確其于社會發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義[1]。此外，科學(xué)思維能力的培養(yǎng)也能使學(xué)生走出課堂，以生活經(jīng)驗為線索，對物理知識展開深入探索，逐步建立良好的物理觀念，達(dá)到意念合一的學(xué)習(xí)目標(biāo)，全面強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力。（三）促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)能力、素養(yǎng)個性發(fā)展科學(xué)思維能力能夠有效彌補(bǔ)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)模糊、學(xué)習(xí)積極性不高等問題的短板，促進(jìn)他們思維的躍遷與能力的內(nèi)化，進(jìn)而強(qiáng)化自身科學(xué)發(fā)展觀。與其他學(xué)科相比，物理知識較為抽象，且彼此存在一定的邏輯關(guān)系，而現(xiàn)階段學(xué)生正面臨人生發(fā)展的黃金時期，以科學(xué)思維能力牽線物理知識學(xué)習(xí)能夠有效拓寬學(xué)生物理視野，使其從整體性、層次性等多個角度把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)，提高自身創(chuàng)新性思維，促進(jìn)能力、素養(yǎng)的個性發(fā)展。二、高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)路徑（一）單元解讀，制定目標(biāo)在實(shí)際教學(xué)過程中，為進(jìn)一步提升物理教學(xué)實(shí)效，教師應(yīng)深入解析單元內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上制訂靈活的教學(xué)目標(biāo)，這種情況下也能強(qiáng)化教學(xué)實(shí)效，為學(xué)生打造高效的物理課堂。同時，針對學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)，教師可以單元教學(xué)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)教材知識點(diǎn)分布情況，設(shè)計多維度、梯度性的教學(xué)方案，秉持“以生為本”的教育原則，對教學(xué)內(nèi)容予以重構(gòu)，加強(qiáng)多種教育資源的開發(fā)，提升課堂溫度，實(shí)現(xiàn)知識的有機(jī)整合，為學(xué)生能力、素養(yǎng)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[2]。此外，針對學(xué)生能力間的差異，教師也要圍繞教學(xué)內(nèi)容與課程標(biāo)準(zhǔn)，從物理學(xué)科核心素養(yǎng)視角出發(fā)，圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)與導(dǎo)學(xué)問題設(shè)置，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，使其更好地融入課堂學(xué)習(xí)中，促進(jìn)思維的發(fā)散。（二）梳理知識，明確要點(diǎn)與一般通識學(xué)科相比，物理知識具有抽象性、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對學(xué)生邏輯思維知識獲取、知識運(yùn)用等基礎(chǔ)能力要求較為嚴(yán)苛?；诖?，教師應(yīng)立足現(xiàn)階段高中生能力認(rèn)知特點(diǎn)，梳理教材重難點(diǎn)知識，以思維啟發(fā)、思維培養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)方案設(shè)計，簡化學(xué)生學(xué)習(xí)流程，把握學(xué)習(xí)要點(diǎn)，從而消除負(fù)面學(xué)習(xí)情緒，提高學(xué)習(xí)成效。（三）聚焦重點(diǎn)，強(qiáng)化思維基于科學(xué)思維能力培養(yǎng)下的物理教學(xué)設(shè)計應(yīng)始終以學(xué)生知識運(yùn)用能力提升為根本要點(diǎn)，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，加強(qiáng)知識與多種元素（生活現(xiàn)象、實(shí)際案例等）的交織，以情境、問題為踏板，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度的同時，使其結(jié)合生活經(jīng)驗梳理物理知識于自身、社會發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義，并形成良好的行為習(xí)慣與科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬r值觀念。三、當(dāng)下高中物理教學(xué)現(xiàn)狀分析目前來看，受傳統(tǒng)應(yīng)試教育思維的限制，部分教師教學(xué)工作仍圍繞教學(xué)內(nèi)容及課程標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對學(xué)生思維、能力、素養(yǎng)的培養(yǎng)，加之師生角色定位的模糊，學(xué)生難以快速融入課堂學(xué)習(xí)中，對物理知識的認(rèn)知存在局限性。此外，物理實(shí)驗教學(xué)也是物理學(xué)科的重要一環(huán)，多數(shù)教師將學(xué)科知識作為學(xué)生能力、素養(yǎng)的價值體現(xiàn)，在實(shí)際教學(xué)過程中常以其升學(xué)為目標(biāo)進(jìn)行知識講述，忽略了學(xué)生自主思考、自主探究等能力的培養(yǎng)，同時“目的性”過強(qiáng)的教學(xué)方法極易讓學(xué)生陷入思維困境，甚至對教師產(chǎn)生過度依賴。其次，對于物理課堂而言，課堂氛圍起到了十分重要的輔助作用，一方面，能夠有效吸引學(xué)生注意力，縮短其融入課堂學(xué)習(xí)的時間；另一方面，良好的課堂氛圍能夠確保教學(xué)工作的順利開展，為學(xué)生能力、素養(yǎng)提升奠定基礎(chǔ)[3]。但從目前來看，多數(shù)教師并未重視課堂氛圍的營造，在教學(xué)時也只是利用提問、回答的方式進(jìn)行互動。單一、枯燥的互動方式不僅影響了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，加之現(xiàn)階段高中生能力、認(rèn)知的局限性，無法積極響應(yīng)教師，進(jìn)而導(dǎo)致課堂節(jié)奏難以控制，教學(xué)成效難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。四、基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力下高中物理教學(xué)開展策略（一）創(chuàng)設(shè)生活情境，點(diǎn)燃學(xué)習(xí)熱情情境作為知識的重要載體，其展現(xiàn)了良好的價值，一方面能夠?qū)Τ橄蟮奈锢碇R予以重構(gòu)，以學(xué)生樂于接受的形式予以展現(xiàn)，提升課堂趣味性的同時，使其快速融入課堂學(xué)習(xí)中；另一方面，情境能夠串聯(lián)學(xué)科知識，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識框架，提高學(xué)習(xí)效率。以“運(yùn)動描述”這一知識點(diǎn)為例，教師可依托多媒體技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活情境，展示“蘇炳添以9.91秒的成績殺進(jìn)田徑世錦賽百米決賽”。隨后根據(jù)蘇炳添的百米沖刺視頻進(jìn)行模型建立，并引入瞬時速度、加速度等概念知識，同時設(shè)置如下問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：1.蘇炳添百米跑用時9.91s，他的速度是多少？該速度有什么樣的含義？2.如何計算蘇炳添撞線時的速度？這時的速度被稱為什么速度？通過情境、問題的引導(dǎo)，能夠?qū)⑽锢韺W(xué)習(xí)與實(shí)際生活進(jìn)行連接，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，為其后續(xù)深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。（二）重視概念教學(xué)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)高中物理教師要深入解讀物理教材，細(xì)化物理公式和定律教學(xué)，加強(qiáng)概念教學(xué)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，使其更好地理解物理知識，提高學(xué)習(xí)積極性與自主性。以“牛頓三大定律”這一知識點(diǎn)為例，教師可讓學(xué)生思考三大定律間的內(nèi)在關(guān)系，同時借助多媒體為學(xué)生播放相關(guān)視頻，如：牛頓第一定律探究了物體運(yùn)動和力之間的關(guān)系，教師可為學(xué)生播放小人推車，通過對物體受力方向的分析，了解公式的含義；牛頓第二定律則是在第一定律基礎(chǔ)上揭示了力與質(zhì)量、加速度間的關(guān)系，教師可為學(xué)生展示公式F=ma，并結(jié)合具體案例，如：勻加速推動物體，讓學(xué)生在此過程中思考物體運(yùn)動方向、物體受力方向等內(nèi)容，并圍繞“物體加速度與合外力間的關(guān)系”開展實(shí)驗探究。通過這種方式，讓學(xué)生更好地理解概念及公式元素間的邏輯關(guān)系，提高學(xué)習(xí)成效。（三）豐富教學(xué)手段，提升課堂溫度在高中物理教學(xué)中，學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)是當(dāng)下教師教學(xué)工作開展的重要課題。對此，針對當(dāng)下高中生能力認(rèn)識的特點(diǎn)，教師要豐富教學(xué)手段，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，使其在多種教學(xué)手段的引導(dǎo)下，促進(jìn)物理思維的發(fā)散，從而更好地掌握重難點(diǎn)知識，提高自身科學(xué)思維能力。1.鼓勵小組探究小組合作學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，同時，使其在思維的交互碰撞下強(qiáng)化自身創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。以“歐姆定律”這一知識點(diǎn)為例，教師可布置小組探究任務(wù)，讓學(xué)生思考“如何改變燈泡的亮度？”并為其準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗材料，讓他們通過電路的組裝進(jìn)行實(shí)驗探究，例如，有的學(xué)生在電路上增加了滑動變阻器，通過改變滑動變阻器阻值大小來調(diào)整電流，從而達(dá)到改變燈泡亮度這一目的；也有的同學(xué)計算出燈泡的電阻值，隨后挑選阻值大于燈泡阻值的電阻箱，通過組裝電路同樣也達(dá)到了改變燈泡亮度這一目標(biāo)。2.巧妙運(yùn)用課堂提問問題的引入能夠使學(xué)生聚焦特定的內(nèi)容思考問題，便于學(xué)生把握學(xué)習(xí)方向，高度契合學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求。新時代背景下，教師可結(jié)合教學(xué)主題引入多元化的問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考物理問題，并在問題解決方案制訂過程中提高自身科學(xué)思維能力。（1）設(shè)置情境式問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以《摩擦力》一課為例，教師可創(chuàng)設(shè)“人走路、推箱子”等教學(xué)情境，讓學(xué)生思考摩擦力是如何產(chǎn)生的以及摩擦力的方向是否一定跟物體前進(jìn)方向相反？通過情境的創(chuàng)設(shè)引入具體問題，能夠聯(lián)系實(shí)際生活，讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗進(jìn)行物理模型建立，并在分析過程中加深對知識的印象，點(diǎn)燃學(xué)生的思維，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。（2）設(shè)置發(fā)散性問題，活躍學(xué)生的思維發(fā)散性問題能夠幫助學(xué)生從多個角度思考、探究物理知識，并由此促進(jìn)自身聞一知十、舉一反三能力的提升。以《電源與電流》一課為例，開展教學(xué)時，教師可圍繞本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生設(shè)置如下問題：①電流形成后，其方向是否為唯一性？②如何控制電流的大小及方向？③電路串、并聯(lián)對電流大小是否有影響？針對學(xué)生能力間的差異，教師還可將上述問題以多選題的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓他們對每一個選項進(jìn)行探究思考。通過這種方式，進(jìn)一步強(qiáng)化他們的科學(xué)思維探究能力，提高教學(xué)工作的針對性與指向性。（四）注重實(shí)驗探究，強(qiáng)化思維邏輯物理核心素養(yǎng)下，從實(shí)驗教學(xué)入手，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗探究，能夠逐步提高學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)其良好的科學(xué)思維能力。同樣以“運(yùn)動描述”這一單元內(nèi)容為例，教師可設(shè)計“瞬時速度測量”的實(shí)驗活動，選取某段距離平均分成十份，每10米站一個學(xué)生，利用停表和米尺，測量班級某位同學(xué)百米跑分段數(shù)據(jù)，做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作。隨后，一名學(xué)生出發(fā)，經(jīng)過十米處，由站立學(xué)生打點(diǎn)，記錄到達(dá)時間，隨后整理分段數(shù)據(jù)，結(jié)合公式計算引出每段距離的瞬時速度。通過這種方式，能夠幫助學(xué)生更好地理解瞬時速度、速度等概念間的異同點(diǎn)，強(qiáng)化自身思維邏輯，提高學(xué)習(xí)成效。（五）做好課程總結(jié)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度物理教學(xué)中，做好課程總結(jié)，利于學(xué)生把握物理學(xué)科的核心要素，在此基礎(chǔ)上也有利于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，對其素養(yǎng)綜合發(fā)展也有重要影響。以“加速度”這一知識點(diǎn)為例，在實(shí)際教學(xué)中，教師可鼓勵學(xué)生以小組的形式進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，自主選取測量對象，對教材實(shí)驗結(jié)論進(jìn)行驗證。在此過程中，教師要做好實(shí)驗指導(dǎo)工作，一方面，對學(xué)生實(shí)驗活動、實(shí)驗步驟、注意事項予以記錄，分析其可行性；另一方面，對學(xué)習(xí)困難的學(xué)生予以指導(dǎo)，提高其學(xué)習(xí)自信心與積極性，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。此外，也可讓學(xué)生對比單元內(nèi)容，深入剖析不同的概念，以《運(yùn)動的描述》這一單元為例，教師可以讓學(xué)生重點(diǎn)總結(jié)運(yùn)動的描述的相關(guān)概念，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識框架，深入理解學(xué)科內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力[4]。不僅如此，教師還應(yīng)在課程總結(jié)階段，落實(shí)教學(xué)評價，針對不同層次學(xué)生能力特點(diǎn)制訂生成評價與預(yù)設(shè)評價，從教學(xué)目標(biāo)設(shè)立到學(xué)生實(shí)驗探究活動，設(shè)置多個階段的考評體系，以周、月為節(jié)點(diǎn)，對學(xué)生階段能力提升予以記錄、對比，并做好評價內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)的革新工作，保證教學(xué)工作契合不同層次學(xué)生能力、素養(yǎng)發(fā)展實(shí)際需求，提高課堂溫度，培養(yǎng)其科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)