浅谈如何提高学生的创新思维能力，落实物理学科核心素养
——沈玉宇
摘 要：本文通过当前物理教学中培养物理科学思维的现状，提出在课堂教学中培养学生科学思维的方法，从四个维度进行论述，落实物理学科思维核心素养。
关键词：科学;思维;核心素养
一、 问题的提出
在新课改的背景下，初中物理核心素养教育进行得轰轰烈烈。学者们将其物理核心素养分为物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四大方面。而物理核心素养的培养目标就是让学生在理解物理知识的基础上获取物理基本技能，并能用合适的方法解决实际的物理问题并培养其物理思维。因此培养学生的科学思维成为实现物理核心素养的重要途径。
科学思维是让学生通过学习，了解物理学研究问题所运用的思想和方法，科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。如果你能从已知的信息中，通过头脑的分析等活动获得了新的信息，这就是经历了思维的过程。而如果我们的大脑只是通过回忆，把原来储存在大脑中的信息再现出来，但是没有产生新的信息，这样的活动是没有经历思维活动的。在物理教学中培养学生思维，就是在课堂教学中通过思维训练，改善学生的思维品质和思维结构，从而提高学生分析、解决问题的能力，从而提高學生的物理学科核心素养。
二、 培养科学思维的方法具体实施策略
（一）在科学探究中培养学生的科学思维
科学探究的知识和方法在初中物理教学中占有重要的地位，包括提出问题，猜想与假设，制定计划与设计实验，进行实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作等各种要素，是解决问题的重要方法。如果能让学生掌握科学探究的知识和方法，就能有效地培养学生的科学思维，而科学思维的发展又促进学生科学探究能力的养成。例如在“探究影响滑动摩擦力的因素”的学习中，从“滑动摩擦力与哪些因素有关”的问题开始，鼓励学生结合原有的经验和知识进行猜想，之后师生合作设计实验，讨论研究方法，并引导学生选择器材，让学生用控制变量的方法将实验分成三步——与压力大小、接触面的粗糙程度和接触面积的关系，观察实验现象，记录实验数据，共同分析数据，交流并得出结论。通过系统的探究过程，让学生在体验中思维得到锻炼，在学生的心中播下科学思维的种子。
在初中物理内容中有许多科学探究的例子，在对学生进行科学探究的知识和方法的培养过程中要循序渐进，在整体认知的前提下，在教学中分步培养，针对教学内容突出科学探究中某一环节的训练，不能期待学生对科学探究的完整步骤一蹴而就。这样通过初中两年的培养 ，学生将形成科学解决问题的意识。具备基础的解决问题的思想和方法，从而得到科学思维的培养。例如在入门知识“声现象”和“光现象”中培养学生提出问题、适度猜想；在“电学”内容中主要突出设计实验；在“力学”内容中突出分析与论证、评估、交流与合作等要素。
(二)在实验中培养学生的科学思维
学生的科学思维能力是一种综合素质，物理学科中的实验则是这种综合素质的体现。初中物理书实验主要分为演示实验和学生实验，做好这些实验有助于培养学生的科学思维。而设计探究性实验可以充分调动学生的学习积极性，不仅能让他们在紧张、积极、活泼和兴奋的状态中探索和思考，同时也能让学生在开放的问题情境中开阔视野，拓展思路。
例如在“浮力”的学习中，为了让学生体会空气中的物体受到浮力，可以演示用垃圾袋、铜丝和酒精棉花制成的“孔明灯”实验：用两根相同长度的细铜丝的两端分别于垃圾袋袋口连接，制成一个倒扣的篮子，再在两根铜丝的交点处固定一个酒精棉花，将垃圾袋袋口朝下放置，点燃下方的酒精棉花，一段时间后，垃圾袋鼓起，慢慢地，垃圾袋做成的孔明灯就会缓缓升起了。学生对这个实验很好奇，进而理性分析孔明灯升起是因为所受的空气浮力大于它本身的重力。
又如，在“电路”知识点的学习中，给学生两只小灯泡和一只开关，以及必要的导线、电池，使这只开关能同时控制两盏灯。有少数同学能连接成并联电路。老师再比较分析学生的连接方法，得出串联并联电路的连接特点。学生就在探究实验中掌握了这个知识点。当然，教师在教学过程中也可将原有的演示实验改为学生自己动手的分组实验，把一些验证性的实验设计成探索性试验，不但可以有效的培养学生的实验能力，而且在实验设计的操作过程中使学生的思维得以科学的发展，从而培养其创造能力。
（三）在问题的解决中培养学生的科学思维
在物理学的发展过程中形成了一整套物理思想方法，如：观察分析法、归纳法、演绎法、类比法、等效法和理想实验法等。在初中物理教学中这些方法渗透到各种学习内容中，在教师讲解物理现象、知识、物理规律和实验时，注重物理方法的运用和教学，学生不但可以熟练的获取知识，而且思维可以得到有效的发展。例如，在分子扩散的知识点中，学生对于分子扩散的理解只限于结果，而无法充分了解实验过程中内部发生的变化。此时，如果引导学生将抽象问题形象化，复杂问题简单化的方法，可以让学生通过更容易观察的物质流动来理解分子扩散。再如在证明发声的音叉在振动时，可以将音叉的振动转化为可以看见的另一个物体的振动：音叉旁放置一个乒乓球，音叉发声时，乒乓球跳动了起来：可以让发声的音叉接触水面，发现水花四溅。这是运用了转化的方法。再如，在学习牛顿第一定律时，学生对这个定律的理解是有难度的，如果在教学中让学生充分地搞明白归纳推理的方法，归纳出：“水平面上运动的物体，受到的阻力越小，它运动的路程就越长”再去推理“当没有阻力时，物体将一直运动下去（做匀速直线运动）”，这样讲解牛顿第一定律，学生就很容易接受。在物理学习中，方法比知识更重要，学生更能依托方法获取物理知识和规律。
在教学中充分认识到方法学习的重要作用，可以帮助学生破解获取物理知识的瓶颈。如学生对物理公式不理解，也就记不住，从定义物理公式的方法上告诉学生就可以事半功倍。如将两个物理量取比值来定义一个新的物理量。如速度公式v=S/t 、密度公式ρ=m/V、压强公式p=F/S，这些都可以理解为“单位时间内的路程”、“单位体积的质量”和“单位面积上受到的压力”，这样通过归纳类比的方法就记住了一系列公式，提高了学生的科学思维能力。
（四）在习题训练中培养学生的科学思维
心理学相关研究结果表明：练习是形成学生个体能力的基本途径和有效方法。物理中的科学思维能力能在分析解决问题的过程中得到发展。从这个意义上说，学生的能力不是教师讲出来的，而是学生练出来的。如这样一道物理计算题：一个质量为60kg的人，若仰躺在硬板床上产生的压强是6×103 Pa，躺在“席梦思”床上，身体与床的受力面积为0.3m2。请你通过计算说明为什么睡在席梦思床上更舒服。交给学生以下的分析问题思路：首先让学生根据题目的叙述找出题目要求什么，即求哪个物理量，物理量的符号是什么；其次找出题目给出的条件，选择合适的计算公式；第三步代入数据，如果还有未知量，就进一步分析，进行多步计算，最后，进行数学计算得出答案，进而进一步理解物理量的意义。此题中得出躺在“席梦思”床上的压强是2×103 Pa，进一步说明压强：在“席梦思”床上，压力与硬板床相同，但受力面积变大，压强就更小。
通过以上训练方法的培养，给学生以清晰的思路，让学生体会解决问题有法可依，这样的训练如果长期积累，学生必然会由量变达到思维的质变，学生在解决物理问题中由易到难，逐步树立用科学的思维解决物理问题的习惯，从而达到培养学生科学思维的目的。
三、感受和反思
建构主义教学认为，教学不是老师将知识以成品的方式教给学生的过程，而是学生主动探究的过程。学生的学习更不应该是单纯的输入和接收，更应该是在原有的知识结构基础上，先对新的知识产生质疑，然后经过猜想、假设、实验验证等一系列思维过程，设计有意义的探究活动，从而实现新知识的理解和建构。因此在物理教学中，我们要精心设计教学过程，一定要让学生亲历物理知识的建构过程，要激发学生积极思维，让学生思维能力得到充分的锻炼，通过这个过程，学生不仅获得了新的知识，更能使学生获得能力和方法。
总之，教师在课堂教学中要有培养学生科学思维的意识，充分发挥物理学科的特点，挖掘学科中能够培养学生科学思维的内容，自始至终地予以坚持，才能提高学生的科学思维能力，落实物理学核心素养。以上是本人的一些不成熟的看法，希望能得到各位专家和老师的宝贵意见。
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