中学生物理科学思维能力培养路径研究

中学生物理科学思维能力培养路径研究

杨丹

沈阳市第十中学 辽宁 沈阳110034

摘要：

本文通过探讨物理学科中科学思维能力的培养问题以及多种有效的培养方法和评价方式,为中学物理教师提供有针对性的教学指导和方法培养，从而推进物理学科课程改革和全面提高学生的综合素质。

关键词：中学生 中学物理 思维能力

1.研究背景与现状

1. 1教学改革背景与物理学科课程改革

在当今国际竞争的态势中，全民素质的提高对我国的综合实力提升具有重大意义，而基础教育又是提升全民素质的根本途径，因此我国的基础教育改革势在必行[1]。在国家新课程改革的背景之下，中学物理的教学注重转变原有传统的知识传授者理念，转变为“以学生为本”的教学模式。近年来国家对于高等教育的重视以及社会的发展对高素质人才的需求也促使了物理学科课程改革和教学改革的不断深入。物理学科课程改革与教学改革还受到了外部环境的影响，如现代信息技术的广泛应用，教育国际化的趋势等，都对物理学科的课程改革和教学改革提出了新的挑战和要求。在这样的大背景下，不断探索物理学科的教学改革和课程改革，推动学生的物理学科核心素养和科学思维能力培养意义重大。

1.2现有物理学科中科学思维能力研究的状况

《普通高中物理课程标准（2017年版）》将科学思维归纳整合为物理核心素养的二级目标，所以教师在高中物理学科教学中培养学生的科学思维能力成为了教学的重点[2]。物理学科的科学思维能力可以通过合适的教学方法进行培养和提高。例如，基于问题解决的教学方法可以有效地提高学生的问题解决能力和创新能力；探究式教学则可以帮助学生更好地理解物理学概念和规律，同时也有助于提高学生的实验操作能力和科学思维能力。此外，还有一些研究聚焦于探讨如何评价学生在物理学科中的科学思维能力。

1.3物理学中科学思维理论

科学思维能力的发展需要系统化的学习和实践，包括学习科学方法、科学知识和科学实践技能等。从物理学视角来说，科学思维就是学生对客观事物本质的认知，同时也是不同事物内在联系的体现[3]。与物理学科有密切关联的科学思维能力有：观察能力、问题分析和解决能力、模型构建能力、推理和判断能力等

2.物理科学思维能力的培养方法

2.1问题解决教学法

问题解决一般分为创设问题情景、提出问题、解决问题这样三个过程[4]。在教学过程中，教师需要精心设计问题和组织学生的探究活动，同时要注意引导学生的思考和讨论，可以有效地促进学生对物理学知识的理解和应用，能够引导学生自主提出问题并进行实践探究，从而激发学生的兴趣和好奇心，培养学生的科学思维和解决问题的能力。

2.2合作学习法

合作学习法是指教师依据学生实际水平与认知特点为其布置合理的任务，学生以高效完成共同任务为目标，通过小组讨论、查阅资料、完成实验等方式进行意见的表达与交流，并在任务完成的同时，提升自身思维与能力[5]。学生们可以共同探讨和解决物理问题，通过相互交流和讨论，激发出各自的思维火花，并最终形成学习成果。这种方法可以帮助学生们建立起自信心和合作意识，提高学生的自主学习能力和解决问题的能力。

2.3模型教学法

模型教学法是利用物理学中抽象出的简单物理模型处理问题,对教学内容进行重新组织和规划,建立物理思维和物理知识体系的教学方法[6]。培养学生科学思维的概念模型教学一般过程总结为如下四个阶段：模型准备、模型建构、模型完善、模型应用。每个阶段紧密联系，以此促进学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等科学思维能力的发展[7]。

2.4任务型教学法

任务型教学是以任务为核心的一种教学模式，其目的是通过提供具有挑战性的任务，激发出学生们的胜负欲，让学生们更加积极主动地参与到课堂教学环节，这种充满挑战性的教学方式可以充分地激发出学生的学习潜能，符合维果斯基的最近发展区理论。任务型教学模式分为任务前、任务中和任务后三大环节[8]。任务前环节主要包括教师的任务设计和任务说明；任务中环节主要包括自主探究、合作交流、实践操作；任务后环节包括对学生进行评价，使得学生可以改进缺点、发扬优点，并且为今后的任务型教学提供经验和借鉴。

2.5反思式教学法

在物理课程的教育教学过程中，反思式教学通常被认为是一种高效的教学模式。它可以帮助学生深入思考学习过程和结果，并从中得到启示，从而更好地实现自我发展、掌握物理知识，在反思式教学中，通过反思，学生可以更好地理解和掌握物理学知识[9]，同时也可以提高他们的自我意识和自我管理能力。

2.6课堂探究式教学法

物理教学中的课堂探究式教学是一种注重学生参与度的教学方式。学生在自主探究的过程中，不断地提出问题和假设，进而不断地验证和改进自己的认识，从而更深刻地理解所学的物理知识，注重个性化发展，鼓励学生通过探究和实践，发挥自己的特长和优势，更好地发挥个人潜能，培养科学思维能力。

3.物理科学思维能力培养的评价方式

在对学生进行科学方法的培养过程中即时检测培养的效果，

可以帮助教师了解学生的学习状况和能力水平，为教学提供指导和改进的方向。但如何有效地评价学生的科学思维能力却是一个挑战。

3.1定性评价法

定性评价法是一种评价学生物理科学思维能力的方法，它主要是通过观察和描述学生在学习和实验过程中的表现和思考过程，来评价学生的物理科学思维能力。常用的定性评价方法包括观察评价法和访谈评价法。

3.2定量评价法

定量评价法是一种评价学生物理科学思维能力的方法，它主要是通过对学生的学习成绩、考试成绩、实验成绩等进行统计和分析，来评价学生的物理科学思维能力。常用的定量评价方法包括成绩评价法和测试评价法。

4. 反思

尽管本文深入探讨了物理科学思维能力及其培养方法，但仍有以下几点需要在未来的研究中予以关注：

一是个体差异。由于学生具有个体差异性，今后的研究应更加关注个体差异，以便为每个学生提供更加个性化的教育。

二是教师角色。教师在培养学生物理科学思维能力方面具有举足轻重的地位。未来的研究应关注教师如何有效地将科学思维能力融入课堂教学，以及如何通过持续的专业发展提高教师的教学能力。

三是技术应用。随着科技的不断发展，教育技术在培养学生科学思维能力方面发挥着越来越重要的作用。未来研究应关注如何利用更加先进现代科学技术来帮助学生科学思维能力的培养。

参考文献

[1]裴莹. 物理高考、教学内容及课程标准的一致性研究[D]. 扬州大学，2022.

[2]焦琪. 高中物理实验教学中学生科学思维能力的培养[D]. 哈尔滨师范大学，2022.

[3]肖继华. 初中物理教学中学生科学思维的培养——以“牛顿第一定律”为例[J]. 新课程导学，2022(29):62-65.

[4]姜娜娜. 基于问题解决教学法的中学物理实验教学研究[D]. 华东师范大学，2014.

[5]尹忠钦. 论合作学习法在物理教学中的重要性[J]. 新课程(下)，2019，(03):197.

[6]李林，李红，张雪华. 基于模型教学法的大学物理教学探索[J]. 教育现代化，2019，6(90):90-91.

[7]罗娟. 基于概念模型教学培养初中生科学思维的实践研究[D]. 四川师范大学，2022.

[8]朱红红. 任务型教学模式在中职物理课堂教学中的研究与实践[D]. 苏州大学，2016.

[9]刘忠. 初中物理教学中如何培养学生的科学素养[J]. 教书育人，2019，No.665(07):56.