初中物理教学中培养学生科学思维能力的实践研究

摘要：本研究旨在探讨初中物理教学中培养学生科学思维能力的有效方法与实践策略。通过对初中物理教学现状的分析，结合科学思维能力的特点，提出了一系列在课堂教学、实验教学及课外拓展活动中培养学生科学思维的实践路径，以期为提高初中物理教学质量和学生的科学素养提供参考。

关键词：初中物理；思维能力；方法研究；科学思维

引言：

初中物理作为自然科学的基础学科，对于学生科学思维能力的培养具有重要意义。科学思维能力不仅有助于学生更好地理解和掌握物理知识，更是其今后从事科学研究和解决实际问题的关键能力之一。

一、初中物理教学中科学思维能力的内涵与特点

（一）内涵

科学思维能力是指学生在学习物理过程中，运用逻辑推理、抽象概括、分析综合、批判创新等思维方法，对物理现象、概念、规律等进行深入理解和探究的能力。

战略思维能力：指高瞻远瞩、统揽全局，把握事物发展总体趋势和方向的能力。在物理学习中，要认识到物理知识体系的关联性和系统性，从整体上把握物理学习的目标和方向，比如理解力学、电学等知识板块在整个物理学科中的地位和联系。

历史思维能力：即知古鉴今，运用历史眼光认识发展规律、把握前进方向、指导现实工作的能力。在物理教学里，可引导学生了解物理规律的发现历程，像牛顿发现万有引力的过程，从而总结经验、汲取智慧，把握物理知识的发展规律。

辩证思维能力：指承认矛盾、分析矛盾、解决矛盾，抓住关键、找准重点、洞察事物发展规律的能力。物理学习中存在诸多矛盾关系，如力与运动、功与能等，学生要克服形而上学思维，遵循物理规律与现实应用的矛盾运动规律，解决物理问题。

系统思维能力：以系统论原理和观点为指导，从系统和要素等的相互联系中综合分析和认识事物的能力。在初中物理中，要把物理知识视为一个系统，认识到其以劳动者、劳动资料、劳动对象及其优化组合的跃升为基本内涵，以全要素生产率大幅提升为核心标志。同时，处理好不同知识板块、理论与实验等之间的关系。

（二）特点

抽象概括性：能从复杂的物理现象和具体事例中，舍弃次要因素，抓住主要因素，抽象出物理概念和规律，如从各种运动现象中概括出匀速直线运动、匀变速直线运动等理想化模型。

逻辑性：遵循一定的逻辑规则，如在分析物理问题时，通过比较、分析、综合、推理等方法，从已知条件推导出未知结论，像根据物体的受力情况和运动状态，运用牛顿第二定律进行逻辑推理，得出物体的加速度等。

批判性：鼓励学生对物理知识、实验结果和传统观点进行质疑和反思，培养学生独立思考和判断的能力，例如对亚里士多德关于力与运动关系的观点提出质疑，进而通过实验探究得出正确结论。

灵活性：要求学生能从不同角度、不同方向思考物理问题，采用多种方法解决问题，如在解决力学问题时，既可以用牛顿运动定律，也可以用能量守恒定律或动量守恒定律等。

创造性：学生在学习和探究过程中，能够提出新的想法、观点和方法，设计新的实验方案，如在探究浮力产生的原因时，学生可能会提出自己独特的见解和实验设想。

模型构建性：能够将实际物理问题简化，构建出相应的物理模型，如将物体看成质点，将复杂的电路简化为串联、并联等基本电路模型，从而更方便地解决问题。

二、初中物理教学中培养学生科学思维能力的实践策略

（一）营造良好学习氛围

将课堂主动权交给学生，为其创设研究性学习情境，鼓励开展探究性学习，尊重学生主动性和创造性。如在“自制浮沉子”趣味物理实验课，教师在课前准备好足够学生分组实验使用的矿泉水瓶、小药水瓶、注射器和水槽等实验器材。课堂上，教师一边演示自制浮沉子的实验操作，一边用生动有趣的语言提问：“同学们，你们看老师手里的矿泉水瓶，里面有个小瓶子，它可特别听老师的话哟，我说‘沉’，它就下沉；我说‘浮’，它就浮上来，你们知道这是为什么吗？”通过这种有趣的演示和提问，引发学生的好奇心，激发他们的学习兴趣和探究欲望，营造出轻松愉快的学习氛围。教师引导学生自主探究制作浮沉子的方法，鼓励学生分组讨论、尝试不同的方法，并在实践中去观察、思考和总结。例如，有的小组可能会发现，通过改变小药水瓶中的水量可以影响浮沉子的浮沉状态；有的小组可能会注意到挤压矿泉水瓶的力度大小也会对浮沉子的浮沉产生作用。在这个过程中，学生们积极动手操作，充分发挥自己的主观能动性，培养了科学探究能力和实践能力，同时也锻炼了科学思维能力中的观察、分析和归纳能力。最后，教师引导学生联系生活实际，思考生活中还有哪些类似浮沉子的现象，以及浮沉子的原理在实际生活中有哪些应用。例如，潜水艇的浮沉原理就与浮沉子相似。通过这样的拓展应用，让学生感受到物理知识与生活的紧密联系，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，同时也进一步激发了学生对物理学习的兴趣和热情，巩固了良好的学习氛围。

（二）注重形象思维与抽象思维结合

初中学生思维正从形象向抽象过渡，教学初始知识直观形象，学生易掌握，后续压强、浮力等抽象知识学习有困难。教师可借助实验、模型、多媒体等辅助教学，帮助学生理解。例如：在讲解“浮力”时，教师可先进行一个简单的实验，将一个物体分别放入装满水的不同容器中，让学生观察物体在水中的沉浮情况以及水溢出的多少。学生通过直观的观察，对浮力有了一个初步的形象认识。然后教师引导学生思考为什么物体会受到浮力，浮力的大小与哪些因素有关等问题，进一步通过分析实验数据得出阿基米德原理，从形象思维过渡到抽象思维。如，将物理知识与生活实际相联系，让学生在熟悉的情境中感受物理现象，培养形象思维，再引导学生运用物理知识解决实际问题，提高抽象思维能力。在讲解“摩擦力”时，教师可以让学生回忆在日常生活中哪些地方存在摩擦力，如走路时鞋底与地面的摩擦、汽车刹车时轮胎与地面的摩擦等。通过这些生活中的实例，学生对摩擦力有了一个直观的形象认识。然后教师提出问题：“如何增大或减小摩擦力？”让学生运用所学的物理知识进行分析和解决，培养学生的抽象思维能力。

（三）课堂教学中培养科学思维能力

通过创设与生活实际相关的问题情境，激发学生的学习兴趣和好奇心，引导学生主动思考。例如，在讲解摩擦力时，可提出“为什么在冰面上行走容易滑倒，而在普通路面上行走相对较稳？”的问题，让学生思考摩擦力的作用。另外，采用启发式教学、讨论式教学、探究式教学等多种教学方法，鼓励学生积极参与课堂讨论和探究活动，培养学生的逻辑思维和批判性思维能力。例如，在探究浮力的大小与哪些因素有关时，组织学生进行小组讨论和实验探究，让学生自己提出猜想、设计实验方案并得出结论。同时，帮助学生构建完整的物理知识体系，使学生能够将所学的物理知识有机联系起来，培养学生的综合思维能力。例如，在复习力学知识时，引导学生梳理力的概念、力的作用效果、牛顿运动定律等知识之间的关系，形成知识网络。

（四）实验教学中培养科学思维能力

让学生亲自参与实验设计、操作和数据处理过程，培养学生的动手能力和观察分析能力。例如，在探究电阻与哪些因素有关的实验中，让学生自己选择实验器材、设计实验电路并进行实验操作，记录实验数据，分析实验结果。另外，开展探究性实验，鼓励学生提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析数据和得出结论，培养学生的科学探究能力和创新思维能力。例如，让学生探究“如何测量小灯泡的电功率”，学生通过自主探究，不仅掌握了实验技能，还提高了科学思维能力。在实验教学中，引导学生分析实验误差产生的原因，培养学生的批判性思维能力。例如，在测量物体密度的实验中，让学生分析测量结果与真实值存在偏差的原因，从而提高学生对实验数据的分析和处理能力。

（五）课外拓展活动中培养科学思维能力

组织物理兴趣小组，开展课外物理实验、科普讲座、科技制作等活动，拓宽学生的知识面，培养学生的创新精神和实践能力。例如，组织学生制作小孔成像装置、简易望远镜等，让学生在实践中提高科学思维能力。鼓励学生参加物理竞赛，通过竞赛激发学生的学习兴趣和竞争意识，培养学生的思维敏捷性和解决复杂问题的能力。推荐适合初中生的科普书籍和科普视频，让学生了解物理学的前沿知识和应用，拓宽学生的视野，培养学生的科学思维和科学态度。

例如，通过《自制水果电池》，培养学生观察、分析、动手和创新能力，加深对化学能转化为电能的理解。活动准备：各种水果（苹果、橙子、柠檬等）、铜片、锌片、导线、小电珠、电压表等。教师展示水果电池相关视频，引发学生兴趣，提出“水果能否发电？哪些水果发电效果好？”等问题。学生分组讨论，根据生活经验和已有知识，对问题作出假设，如“酸性水果发电效果好”。各小组设计实验方案，明确实验步骤、所需器材和变量控制。如控制水果大小、电极插入深度等相同，改变水果种类进行实验。学生对实验数据和现象进行分析，如“柠檬电池电压最高，发电效果最好”。观察水果电池连接后小电珠发光情况和电压表读数，培养敏锐观察力。鼓励学生改进实验方案和水果电池设计，培养创新思维。

结论：

在初中物理教学中培养学生的科学思维能力是一项长期而艰巨的任务。通过在课堂教学、实验教学和课外拓展活动中采取有效的实践策略，可以激发学生的学习兴趣，提高学生的科学思维能力，为学生的终身学习和发展奠定坚实的基础。教师应不断更新教学理念，创新教学方法，注重培养学生的科学思维能力，以适应新时代教育发展的要求。

参考文献：

[1]步德才，李晗泽.初中物理教育教学中培养学生逻辑思维的路径初探[J].中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2024，（04）：146-148.

[2]王海科.聚焦初中物理实验教学，提升学生创新思维能力[J].数理天地（初中版），2023，（24）：65-67.

[3]牛旌丽，陈静静.初中物理教学中发展学生科学思维能力的方法[J].天津教育，2023，（14）：88-91.

[4] 李红梅. 初中物理教学中培养学生科学思维能力的研究[J]. 物理教师，2019， 40（2）： 45-47.