初中物理教学创新思维研究

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摘要：质疑创新是科学思维的重要特征．物理是一门培养学生科学思维尤其是质疑创新思维具有独特优势的学科．通过辨析物理前概念、学习物理学史、拓展科学探究、改进物理实验等途径发展学生质疑创新思维．

关键词：质疑创新；科学思维；物理教学

质疑创新是科学思维的重要组成部分，其内涵是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力和品格．［1］质疑要求学生经过充分分析后有根据地提出问题，创新要求学生发现新规律，提出解决问题的新方案．质疑是创新的基础，创新是质疑的深化，两者融为一个有机的整体．物理是一门在培养学生科学思维尤其是质疑创新思维方面具有独特优势的学科，物理教材蕴含着大量培养学生质疑创新思维的素材，物理教学是培养学生质疑创新思维的重要途径．

1辨析物理前概念，发展质疑创新思维

前概念是指在学习科学概念之前，学生根据生活经验和以前的学习，形成对物理现象的看法和观点．正确的前概念有助于学生实现认知结构的顺应，更好地建构物理概念．但对于很多前概念，由于学生的理解往往停留在物理表象上，不能深入探究物理现象的本质，与正确的科学概念相悖，是错误的前概念．为此，教师在深入学习概念之前，可让学生谈谈对物理现象的看法，同时也鼓励其他学生开展质疑．在学习了正确的物理概念之后，引导学生进行辨析，以此来促进学生对物理概念的理解，发展学生质疑创新思维．如关于不透明物体的颜色由什么决定的问题．在教学前教师可让学生各抒己见，如有的学生认为物体的颜色是由物体本身决定的，有的学生认为是由物体反射光的颜色决定的．面对学生的质疑，教师不要急于下结论，组织学生开展讨论，要求学生收集证据来证明自己的观点．其中有一组同学设计了一个方案，用红光去照射西红柿呈红色，用蓝光或绿光去照射西红柿，西红柿显黑色．由此可得出不透明物体的颜色由物体反射光的颜色决定的．又如关于“220V100W”的灯与“220V25W”的灯谁亮一些的问题，教师也可组织学生开展讨论，进行辨析，有学生认为应该是“220V100W”规格的灯更亮一些，因为可以家庭电路中的现象为证．但有的学生则认为不一定，理由是若把两盏灯串联接入到照明电路中，发现“220V25W”灯更亮一些，有的学生则根据电学知识进行了判断，根据R＝U额2／P额，可知“220V25W”灯的电阻R1＝1936Ω，“220V100W”灯的电阻R2＝484Ω，又根据P实＝I2R，可知灯“200V25W”串联时实际功率大，灯也就更亮一些．通过创设情境，暴露学生的前概念，鼓励其他学生质疑，有助于培养学生批判性思维．接着引导学生设计实验、科学推理来寻找证据，提出判断前概念正确与否的新方案，以此来发展学生的创造性思维．

2学习物理学史，领悟质疑创新思维

物理学的任何新概念和新理论的提出或创立，都是科学家在对前人结论提出质疑的基础上，运用创新思维综合现有的研究成果才能实现．［2］为此，教师可在教学中有机融入物理学史素材，通过片段性呈现物理学史料，让学生找出问题，引导学生提出质疑，然后与当时科学家的质疑进行比较，让学生领悟科学家是根据什么方法来研究物理问题的，进而促进学生质疑创新思维的发展．如在2000多年前，亚里士多德认为空气是没有“重量”的，不存在真空．1614年，伽利略提出质疑认为空气是有重量的，托里拆利于1643年做了如图1所示实验：把一端封闭的长玻璃管装满水银，然后倒置在一个敞口的水银槽内，水银从玻璃管顶部下降到高度距槽中水银面约76cm后，不再下降．1946年，帕斯卡重复了这一实验，一些反对者对该实验提出了争论，第1个问题：水银柱是谁支撑的？反对者认为，是管内水银产生蒸汽导致水银减少，致使液面下降．帕斯卡用酒和水做托里拆利实验，按照反对者的观点，由于酒精容易蒸发，酒精的液面应该下降得更多，而事实上却是水柱液下降得更多．第2个问题：由于管内遗留了少量空气，使水银液面下降．帕斯卡用1m左右长、直径不同的玻璃管进行托里拆利实验，观察到不同直径的玻璃管内水银柱的高度相同的实验现象．基于实验现象，教师可引导学生分析，反驳错误观点．又如原子结构模型的建立，经历了以下过程：道尔顿实心球模型→葡萄干蛋糕模型→卢瑟福行星模型→玻尔量子化模型→电子云模型．教师可把每个模型阶段的特点、存在问题、运用什么先进科技手段开展研究等物理史实呈现给学生，让学生体会到科学的发展是一个不断完善、不断修正的创新过程．在物理教学中，教师可以作业形式让学生去收集物理史素材，也可根据物理史内容，提出问题，让学生思考、讨论，引导学生去深入挖掘、领悟质疑的科学方法和创新思维的发展．

3拓展科学探究，培养质疑创新思维

图2光的折射科学课程标准指出，科学探究活动是培养科学观念与能力的重要途径，也是培养创新精神与实践能力的有效手段．［3］对于教材探究实验，教师不仅要重视学生探究能力的培养，加深对物理概念和规律的理解，而且也要鼓励学生积极质疑，引导学生发现原有知识的局限性，通过拓展探究，提出新的问题，设计新的方案去解决问题．如在学习“光的折射”后，得出了光的折射规律，即光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也增大．此时有学生提出问题：当光从空气斜射入玻璃中时，折射角与入射角大小是否成正比呢？为此，学生设计如图2所示实验开展探究，测出相关实验数据如表1所示．通过分析得出结论，折射角与入射角大小不成正比．通过该实验的拓展，深化了学生对光的折射规律认识，发展了学生深刻性的思维品质。又如某学生按图3所示测定值电阻R的阻值，测得数据如表2所示，取平均值可得该电阻为861Ω.有学生发现该电阻R的标定阻值为1000Ω，为什么电阻R的测量值与标定量之间会存在较大偏差呢？学生通过查阅资料，发现平时在计算时常常把电流表阻值作为0处理，把电压表作为开关断开处理．而实际上它们都具有一定阻值，电压表阻值较大，电流表阻值较小，实际上会对测量结果产生影响，如在图3中，由于电压表与电阻相并联，电流表所测电流等于通过电压表和电阻的电流之和，即测得的电流偏大，根据欧姆定律可分析计算出R阻值偏小．同样，教师也可引导学生按图4开展探究，测得并分析电阻偏大的原因．科学课程标准指出，科学探究的教学仅凭课堂教学是不够的，应将其延伸到课外综合实践活动中去．［3］拓展科学探究，既有助于丰富科学探究的内涵，培养学生深刻性思维品质，也有利于培养学生质疑的思维品质，有利于培养学生创造性解决问题的能力．

4改进物理实验，提高质疑创新思维

科学课程标准指出，要鼓励教师和学生因地制定地使用和自制实验器材，积极研究、改进、创新实验和活动．［3］通过改进物理实验，使实验效果更加明显、实验操作更加便捷，既有助于激发学生的学习兴趣，也有利于加深学生对物理概念和规律的理解，提高学生质疑创新的思维水平．如在探究“分子之间存在引力”的实验中，常常将2块端面已锉平的铅柱紧压在一起，如图5悬挂，在下端悬挂一重物，两铅块仍不分开．有学生提出质疑认为两铅柱不分开的原因可能是大气压力造成的．通过学生讨论，对此实验作出改进：将图5所示的铅柱与重物固定在一个玻璃钟罩内，如图6所示，逐渐将钟罩内的空气抽出，在抽气过程中，随着钟罩内气压变小，两铅柱仍不分开，若再抽成真空，发现钟罩内两铅柱仍不分开，由此说明了两铅柱不分开的原因不是大气压力所致，而是由于铅柱间存在引力的缘故．图5探究分子之间存在引力图6探究两铅柱不分开与大气压的关系又如在学习浮力时，有学生提出疑问，浮力产生的原因是什么？教材中没有对此进行深入的探讨，为此，教师既可引导学生建立物体模型进行受力分析，指出由于前后、左右受到的液体压力互相图7探究浮力产生的原因抵消，是上、下压力差造成的．同样也可引导学生设计一个实验：剪去矿泉水瓶底，使瓶口向下，从上面放入两个乒乓球，一个在下方堵住瓶颈，另一个放在上方．然后往瓶中倒入适量的水，由于下方乒乓球堵住瓶颈，水只能向下渗漏，上方乒乓球则会浮在水面上，而下面的乒乓球尽管在它的周围和上面有水，却没有上浮．如图7所示，由此也可分析得出浮力产生的原因．实验改进是一项高阶思维活动，鼓励学生指出实验中存在的问题，有助于培养学生质疑思维品质．实验改进不仅是动手更是动脑的过程，是一个创造性解决问题的过程，也有助于学生创造性思维的发展．关于质疑创新思维，高中物理课程标准就其内涵、课程目标与思维水平等方面已作系统阐述．而新版初中科学课程标准尚未颁布，现沿用的仍是2011版，缺乏相应质疑创新思维教学要求，但作为初中科学教师，在培养学生质疑创新的实践研究上却不能落后，可在参考借鉴高中物理课程标准教学理念的基础上，结合初中学生认知思维特点，结合初中物理教材，鼓励学生不断质疑，引导学生创造性地解决问题，不断促进学生质疑创新思维水平的发展．

参考文献：

1中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准（2017年版）［S］．北京：人民教育出版社，2018．

2陆良荣．渗透物理学史教育发展学生科学思维［J］．中学物理教学参考，2018（21）：1－3．

3中华人民共和国教育部．初中科学课程标准［S］．北京：北京师范大学出版社，2011．

作者：沈伟云 单位：浙江省嵊州市教育体育局教研室