如何培养学生的科学思维能力

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  【内容摘要】作者在多年的农村初中物理教学实践中,提炼出培养学生科学思维能力的几种方法:树立典型思维榜样、为主动思维创设条件、训练拓展多维思维、反思矫正错误思维。
  【关键词】树立典型 创设条件 多维思维 反思矫正
  目前在初中物理教学中的较为突出的矛盾,就是大搞题海战术,学生和老师都“疲于奔命”,学生做的多,错的也多,老师就得拼命的讲学生的错题,而学生没有掌握解题的科学思维,下次再遇到相似的题型甚至原题,还是按照旧的、错的思路去解题,老师就又得再讲一遍,周而复始。学生的成绩不但没有提高,反而会在“屡战屡败”中丧失信心,甚至厌学;老师们也在不断地抱怨学生教不会,学生真懒惰。怎样把老师和学生从“苦海”中解放出来,同时又能提高教学成绩?
  答案就是,培养学生的科学思维能力。“授人与鱼不如授之以渔”。科学的思维能力不是一朝一夕就能培养出来的,怎样潜移默化的培养学生科学思维能力?
  一、树立典型思维榜样
  在教学过程中,通过教师展示经典的思维过程,给学生以榜样示范,可以使学生的思维较早地纳入科学的轨道。
  1.展示概念、规律的建立过程,培养学生的科学思维
  展示物理概念、规律的建立过程,不仅有助于加深对这些规律的理解,也有利于具体体会科学研究的方法,了解物理学家的研究思想,从他们的成功和失败中获得启示和教训,从而有效地培养学生的物理思维能力。
  例如,得出“声音不能在真空中传播”这一结论,就经历了这样的思维过程:实验中因很难做到使玻璃钟罩内成为绝对的真空,所以不可直接由实验事实归纳得出这一结论,必须设法使这个钟罩里的空气逐渐减少,在钟罩外听声音的变化,然后根据钟罩内气体越少,传播到钟罩外的声音就越弱这一实验结果,经历科学的思维,推想出“如果钟罩内一点空气都没有,声音将无法传播出来”这一结论。这种“实验 推理”的研究方法又被称为“理想实验法”,在得出“牛顿第一定律”中“运动的物体在不受外力作用时作匀速直线运动”这一结论时,再次用到了这种科学思维方法。掌握了这种思维方法,有助于学生解决一些开放性探究题或极值问题。
  2.讲解例题展示物理问题的解决过程,培养学生的思维
  学习物理学的重要目的,就在于应用物理原理解决实际问题、进行科学发现,因此在物理教学中,应充分展示这样的典型思维过程,给学生以示范,再通过练习,让这种思维变成学生自己的思维。如果在课堂教学中长期注重这种思维的培养,学生的研究、处理物理问题的能力肯定会提高。
  例1:如图所示,电源电压不变,将滑片P向右移动,电压表的示数如何变化?
  对于此题,教师在教学中应当边引导边分析,边推理边板书。判断电压表示数U变如何变化有两个思路:
  一是据U变=I×R变,看I和R变,因R变增大,I减小,故无法判断U变。
  二是据U变=U源-UR(R两段电压),看U源和UR,U源不变,只要看UR,因R变增大,I减小,据UR=I×R 得UR减小,故U变增大。
  这一过程展示了教师解题的全部思维过程,既有思路的畅通,又有思路的阻塞,寓正确解题于思维必然之中,合乎情理。例题教学中,教师要尽可能展示解题思路,切不可将其简化成教师解题的口头或书面的表述表演,让学生在看过解题表述后,惊讶于老师思路的独特和高深莫测,或留下“老师怎么会想到这样解”的疑惑。
  二、为主动思维创设条件
  1.要给学生充分的思考时间
  教师为了追求所谓的课堂高效率,整节课容量大、节奏快。学生在教师的指引下脑子不停地转动,一会儿自学,一会儿讨论,一会儿演算,可谓热闹非凡。但表面的热闹下牺牲的却是学生安静、独立地思考。所以,经常会出现这样的现象:学生一学就会,一做就错;上课听得懂,下课不会做;学生题目做了不少,解题能力并没有得到提高。久之,学生养成了急躁、急功近利的学习习惯,失去了主动思维的良好习惯。
  “磨刀不误砍柴工”。教师应该给学生提供充分的思考时间,引导学生主动独立的思考。
  2.启发要与学生的思维同步
  学生在思考过程中遇到问题时,教师可作适当的启发引导。教师的启发要遵循学生思维的规律,因势利导,循序渐进,不要强制学生一定按照教师的方法和途径去思考问题。有经验的教师在备课时,认真揣摩学生的心理,站在学生思维和认知角度去估计学生可能发生的各种情况,先将不正确的思路排除,再将学生引入正途。
  三、训练拓展多维思维
  促进学生思维发展,取决于教师的主导作用,只有教师有意识地对学生进行指导和训练,才能使学生逐步提高思维能力。
  1.一题多解培养学生思维的广度
  通过不同的解法,可以让学生从不同角度思考问题,拓展解题思路。长期训练可以让学生把不同章节的知识融会贯通,灵活运用。
  在例1的基础上可以让学生尝试去做下面这道题,并通过两种解法拓展学生的思维。
  例2:如上图所示,滑片在某两点之间移动时,电流表的变化范围(0.15~0.4A),电压表的变化范围(6~9V),求:1.R1;2.电源电压。
  方法一:利用例1分析的结果,I减小,U变增大,出电源电压相等的方程9 0.15R1=6 0.4R1,求解出R1。
  方法二:∵电阻R1与滑动变阻器R串联,∴U=U1 U滑,∵电源的电压不变,∴△U1=△U滑,∵U=IR,∴△U滑 =△U1=△IR1,即R1=△U滑/△I。
  2.一题多问培养学生思维的深度
  通过几个递进关系的问题可以让学生深度思考问题,使思维有一定的连续性。
  如在例2的基础上还可以进一步追问:当滑动变阻器的滑片在这两点间移动时,滑动变阻器消耗的最大电功率是多少?
  在教学过程中思维方法的强化训练,还可以经常问学生,“你还有其他解法吗?”“你的想法与别人有什么不同?”“你的方法好在哪里?”这样的提问,有助于诱发学生反思和优化自己的思考过程。引导学生对照别人的解题方法进行反思,使学生既多学到了一些解法,又对创新思维作了检查、批判,锤炼了思维。
  四、反思矫正错误思维
  大胆放手让学生去做,暴露他们感知理解新知的矛盾和差异,深入挖掘,找出思维上的漏洞,让学生从根本上进行反思和纠正错误。
  当代科学家波普尔说:“错误中往往孕育着比正确更丰富的发现和创造因素。”因此,反思错误,弄清哪些地方易犯错误,回忆自己解决问题的结果和过程,找出错误的根源,分析出错原因,提出改进措施,明确正确的解题思路和方法,这是培养学生批判性思维的重要途径。给学生一个研究争论的空间,让学生在争中分析、争中反驳、争中明理、争中内化知识和获得正确的方法。这样,让学生对自己的错误进行自我反思,看到庐山之真面目,找出病因,并及时给自己注射一针“疫苗”。那么这种错误资源不是更有价值了吗?从某种意义上说,学生的思维品质可以在尝试错误后的反思过程中得到优化。
  总之,在教学过程中,要特别重视科学的思考过程。要教学生知识,更要教他们方法,而许多方法都是在这些过程中隐藏着,只有充分展示这些过程,才能有效地培养学生的物理思维能力。学生科学思维的形成,正如人体消化食物一样,是别人无法替代的。物理中的很多思想方法,技能技巧,如果缺少了学生自己的反思、体验和感悟,就不可能真正变成学生自己的。因此只有在不断的学习、训练、反思中,才能潜移默化的提高学生的科学思维能力。
  (作者单位:江苏省张家港市新塍初中)
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