引言

新课标强调“高中物理教学应体现物理学科本质，要鼓励学生从生活中积极发现和提出问题；引导学生从物理现象中分析事物的各个要素和结构，抓住事物的关键要素和本质特征，建构物理模型；引导学生应用物理知识解决生产、生活中的实际问题，增强问题解决和实践创新的能力”。而原始物理问题是从实际生活中产生未被加工过的物理问题。基于此将原始物理问题渗透到课堂教学是非常有必要的。在物理教学时，教师应该注重于原始物理问题的应用，始终坚持以学生为课堂中心的教育思想，将抽象的物理知识和规律融入生活现象，利用多元化的教学方法，为学生营造符合生活情境的教学环境，使学生在熟悉、轻松的学习氛围中获取物理知识，更为深刻的理解物理知识与真实情境之间的联系，从而培养学生科学思维能力。

一、科学思维能力的内涵

2017年新课程标准中给“科学思维”下了定义：“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，是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。”

二、原始物理问题的内涵及重要性

（一）原始物理问题的内涵

所谓原始物理问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的物理问题，而物理习题则是指从实际问题中经人为加工出来的物理问题。

（二）原始物理问题的重要性

1. 传统物理习题的困境

在常规的物理习题练习中，通常是对现实科学问题的简化处理，这种简化往往导致部分关键细节的缺失，甚至使物理问题完全脱离实际的科学情境。换言之，习题编写人员已经预先完成了本应让学生自主完成的科学思维训练环节，这在一定程度上削弱了学生运用科学思维的机会。此外，这类习题往往提供固定的已知条件，导致最终答案具有排他性和确定性，限制了学生思维的开放性发展。长期在这种教学环境中，学生已经习惯高中教学的“题海战术”模式，习惯利用特定的思维方式去解决物理问题，这可能会让学生在教学中取得高分，同时也会让学生的学习脱离实际，形成线性思维和决定性思维的僵化模式，这对学生科学思维能力的提升非常不利，所以当学生面对原始的、非理想化的劣构性现实问题通常表现出束手无策。在这种情况下，学生会成长为只会考试的人才，而满足不了新课程标准对于学生核心素养全面发展的要求。

2. 原始物理问题的优势

原始物理问题的物理量被隐藏在实际问题中，问题解决者要根据物理情境，需要通过处理才能获得所需的物理量及数据，再建构理想的物理模型，经过一层层“抽丝剥茧”的过程，最终使结论“破茧而出”。由于其具有普遍性、开放性、隐蔽性、综合性等特点，学生在处理原始物理问题时，要主动对其所包含的庞杂信息进行提取和分析，对原始物理问题的表征是一个非线性的、具有螺旋性的逐渐深入的过程，在这个过程中学生的思维逐渐深化，学生思维的发散性、灵活性、批判性、深刻性和创造性得到发展，有利于学生科学思维的形成和科学素养的培养。

事实上，在分析和处理物理现象的过程中，科学思维的运用贯穿于问题界定、模型构建及逻辑推演等各个关键环节。这充分表明，采用未经处理的原始物理问题作为教学素材，能够更有效地激活学生的高阶认知过程，促使其综合运用多元思维要素。在这个过程中，学生的模型建构水平、科学推理技巧、批判性质疑精神以及创新实践能力均可获得显著提升。所以，从教育目标的角度来看，原始物理问题在培养科学思维方面具有独特的教学价值。根据当前课程改革的最新导向，教师应当充分重视原始物理问题在教学实践中的应用，通过精心设计的原始问题情境，培育适应现代社会发展需求的创新型人才。

三、基于原始问题培养学生科学思维能力的策略

科学思维包括模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新，而在解决原始物理问题的过程中，往往涉及建立模型、运用演绎或归纳推理等环节，这些要素与科学思维所涵盖的要素高度一致，所以可以分别从这四方面提出策略。

（一）模型建构能力的培养策略

在物理学研究中，由于实际物理现象和过程往往具有高度复杂性，所以需要通过简化处理来揭示其内在规律。这一过程要求学生区分主次因素，保留关键要素，从而建立简化的理论模型。中学物理教育中涉及的多数教学内容正是这些经过简化的理论模型，因此模型构建能力的培养成为了物理教育的核心环节。基于上述分析，提出以下可培养模型建构能力的策略：

1. 精选原始物理问题，实现模型建构过程

根据学生的认知水平，选择合适的、具有教育价值的原始物理问题。下面以表1《牛顿第三定律》的教学过程为例作出展示：

教师活动	学生活动	设计意图
教师邀请两位学生，分别是一位男生一位女生进行拔河比赛，首先两位学生进行常规的拔河比赛，接下来让赢家站在滑板上再次比赛。	一位男生一位女生上台进行拔河比赛演示，其余学生进行观察并回答问题。	让学生感受到作用与反作用力的存在，并学会运用正确的物理知识和物理模型，进行定向表征。
教师展示载人飞船成功发射动态图片、两个气球进行挤压观察气球形变的情境。教师根据学生的反馈进行总结，得出作用力与反作用力的定义。	学生观察实验并思考，画出两种情境的受力分析示意图，判断受力物体和施力物体。	利用生活中的情境，锻炼学生在实际中运用质点力学分析方法的能力，培养学生忽略次要因素，突出主要矛盾的思维方法，进行抽象表征，构建牛顿第三定律理论的模型。

上述教学片段中，学生拔河是在生活中随处可见的生活情境，旨在创设真实的问题场景，为学生搭建物理建模的学习平台。通过分析这一常见的生活现象，学生能够自主探究如何将实际问题抽象化，运用物理学基本原理建立简化模型，从而更深刻地理解构建模型在解决具体问题中的重要性。

2. 展现模型建构过程，提高学生建模能力

在教学过程中，教师需要充分利用多媒体资源，以图片、视频、动画等形式展现出原始物理问题，让学生以更为直观的方式观察物理现象，继而启发学生深刻感受问题的实质，把实际问题抽象为物理模型，利用相关方式展示构建的模型，这种将实物和模型相结合的方式，可以让学生更深入地理解建模的本质，提高他们构建模型的能力，并使建模过程更加直观。下面以表 2《力的分解》的教学片段为例作出展示：

教师活动	学生活动	设计意图
PPT播放——奥运会帆船比赛中图1，中国运动员夺冠的视频。教师介绍：帆船比赛是风、水、人、船结合的运动。在真实的比赛中，帆船驶向终点的方向不一定都是顺风的方向，那么，如果遇到逆风的情况该怎么办呢？此时运动员就会通过调整帆的方向，使当头逆风变成侧斜风，从而让帆船的行驶方向与风向夹成锐角。教师引出原始物理问题：同学们能不能解释一下帆船能够跟风向成锐角近似“逆风”前进的原理呢？	学生观看比赛视频。 学生思考原因。	通过观看比赛的视频，可以让学生以直观的方式观察物理现象。借助可视化工具对问题进行多角度表征，有助于学生在较短时间内形成清晰而准确的感性认知，从而为后续的抽象建模和理论分析奠定基础。
PPT展示图2——帆船航行的稳向板。教师介绍稳向板的作用，并提示学生稳向板是帆船逆风行驶的关键结构。	学生认真观察示意图，理解其工作原理。	大部分学生缺乏真实的体验，对船的构造也并不了解，所以利用多媒体进行展示会让学生对帆船的结构和稳向板的工作原理更加直观清晰。

（二）科学推理能力的培养策略

原始物理问题通常来源于实际生活或其他领域，具有明确的现实意义和应用价值。在解决此类问题时，学生需综合运用科学知识及逻辑思维方法，包括但不限于归纳、演绎和类比等推理方式。正因如此，原始物理问题在提升学生的科学推理能力方面具有不可替代的重要作用。基于上述分析，提出以下可培养科学推理能力的策略：

1. 设置原始物理问题链，重视科学推理过程

利用原始物理问题链，可以引导学生逐步深入问题本质，问题链不仅是一种教学手段，也是一种问题解决手段，依据学生解决问题的表征，层层推进，促进原始物理问题的解决，同时可以有效推动科学推理进程，增强学生的科学推理能力。下面以表3《自由落体运动》这一章节为例作出展示：

基于问题链的《自由落体运动》物理问题设计
问题：伏尔泰在《牛顿哲学原理》中为我们留下了一段脍炙人口的故事——牛顿在苹果树下被树上掉落的苹果砸中后陷入了沉思，发现了著名的万有引力定律。若你被砸中，是否也有沉思？若你不想被砸中，粗略估计必须在苹果刚掉落多长时间内躲开？
（1）苹果可以抽象为什么物理模型？掉落过程可以作何理想化处理？
（2）画图表示该过程；
（3）请估计苹果掉落的高度；
（4）用什么公式计算时间？算得时间等于多少？

在这一章节中，重点考察学生新学的运动学规律公式应用，能用匀变速直线运动的规律分析自由落体运动的规律，提升科学推理和科学论证能力。使学生能够分析实际问题情境，合理选择计算公式，真正理解公式的应用。

2. 启动理论知识学习，强化学生推理能力

高中阶段的物理教学包含许多理论推导，尤其是在学习物理概念或规律时。然而，在教科书中，推导过程往往是在抽象的物理情境中呈现的，许多学生在理论推导时会觉得枯燥乏味。因此，大多数学生只能记住公式，却不知道公式从何而来，在应用定律回答问题时经常出错。为解决这一问题，教师在课堂上应更注重创设真实的物理情境，将概念或规律的学习融入到原始物理问题的解决中，从而减少学生对理论思维的偏见，加深对概念和规律的理解。下面以表4《欧姆定律》的教学片段为例作出展示：

教师活动	学生活动	设计意图
教师事先准备好两组不同的装在不透明盒子里的电源（均为1号干电池），并通过导线将其与开关和小灯泡进行相连，接通电路。教师提问：两个盒子哪个电池多？教师打开盒子，进行展示——可以发现灯泡较亮的盒子里有两节电池，较暗的盒子里有四节电池。	学生根据部分欧姆定律的前概念进行判断。	从具体实际出发，打破学生的思维常规，加深学生对欧姆定律的理解。
教师使用电压表测量两组电源的电压，结果显示电池少的电源两端电压比电池多的电源两端电压小。接着将小灯泡接入电路中，再测四节电源两端电压，电压数值变小。教师提出原始物理问题：根据看到的现象尝试进行解释。	学生根据实验结果，对所看到的现象进行头脑风暴。	可以使学生深度思考，引出全电路欧姆定律的探究过程，锻炼了学生推理能力。

（三）科学论证能力的培养策略

科学论证是依托科学理论与实证依据，运用逻辑推理对特定命题进行验证与阐释的认知实践。这种能力体现为个体在论证过程中所展现的多维度素养，其实质是整合知识、思维与表达的系统性认知技能。要提高学生科学论证能力培养的实效性，教师必须依据科学理论设计高质量的学生活动。为了优化学生的科学论证能力，可以采取以下策略：

1. 显化论证要素，培养论证习惯

科学论证作为科学研究的重要环节，其本质区别于单纯的逻辑推理。物理课程标准已将科学论证纳入科学素养的核心维度，强调通过物理教学强化学生的证据意识，让学生能够基于实证材料阐述个人见解并开展理性讨论。并且科学论证能力的培养不应局限于习题训练，而应贯穿于日常教学活动之中。具体而言，教师可结合典型物理现象设计课堂任务，引导学生进行现象解释，并明确要求其做到运用可靠证据支撑自身观点，且基于实证材料对他人论点展开批判性分析。

2. 形成小组合作，开展论证活动

在教学中，教师可以组织学生进行科学论证活动来提高学生的科学论证能力。教师可选取具有争议性或开放性的科学问题，例如：自由落体运动是否受物体质量影响？并组织学生进行讨论。要求学生在表达观点时，必须引用实验数据、公式推导或科学理论作为支撑，并鼓励其对同伴的论点进行证据性反驳。又例如：在《牛顿第三定律》的教学中，可让学生设计小实验验证作用力与反作用力的关系，并基于实验结果展开辩论，从而强化其“观点—证据—逻辑”的论证能力。

（四）质疑创新能力的培养策略

新课程标准在质疑创新方面提出了：“学生具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。”在现在的教学实际中，学生的质疑创新能力培养显然不足，为了培养学生的质疑创新能力，可以采取以下策略：

1. 鼓励学生质疑，培养质疑习惯

在物理教学过程中，教师应重视原始物理问题的教育功能，通过设计具有挑战性的真实情境，引发学生的认知矛盾，从而促进其独立思考与创新性提问。而且青少年阶段的学生思维活跃，好奇心旺盛，常常对周围现象产生独特的疑问。教师应当珍视这种特质，积极引导他们大胆质疑，并通过逐步探究培养其科学兴趣与创新能力。具体而言，教师可通过呈现与学生已有认知相矛盾的实验现象或生活实例，激发其强烈的探索欲望。在这种情境下，学生会在兴趣驱动下主动寻求问题的解决方案，从而自然而然地提升质疑能力和创新思维。

2. 采取小组形式，训练质疑能力

当前教育普遍存在单向知识传递的现象，教师主导课堂讲授，学生被动接受知识，师生互动不足。这严重限制了学生的深度思考空间，进而削弱了学生发展创新能力和质疑精神。为了改善这一情况，教师有必要在教学中构建促进学生自主思考、互动交流及观点表达的学习环境。具体而言，教师可在新授课、复习课及节练习环引入小组讨论活动。在此过程中，教师需鼓励学生主动参与，适时归纳讨论中出现的关键问题，并对存在认知困难的学生提供针对性指导。通过自由发表见解和观点交锋，学生能够深化对知识的理解，同时逐步发展批判性思维能力。此外，小组讨论不仅拓展了师生、生生间的互动渠道，还能在潜移默化中提升学生的问题意识和质疑能力。

四、结语

综上所述，原始物理问题可以分别从四个方面来培养学生的科学思维能力，所以在教学中，适当的引入原始物理问题是非常有必要。教师作为课堂的引导人，要积极挖掘适用于课堂的原始物理问题，尽可能给学生提供在生活中学习物理的机会，同时促进高中物理教学的不断创新。

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