促进科学思维的教学设计
摘要：科学思维是物理核心素养的重要内容，在物理教学中如何把思维显性化以促进学生深度思维，是教学设计和实施的重要任务，也是难点所在。结合初中物理牛顿第一定律的教学内容设计了促进学生思维的教学活动，概括了有效的教学策略，对思维显性化加以探讨。
关键词：科学思维；思维教学显性化；教学策略；教学设计
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）8-0046-4
促进学生深度思维，培养学生思维能力，在当下受到了普遍关注。在我国新的物理课程标准中更是明确地把科学思维作为课程目标，凸显了思维教学在新时代的重要性。不过，思维教学一直以来也都是教学中的难点问题，其原因是多方面的，比如，思维过程是内隐的、意会而未明言的，因此，在认识上不够清晰、明确；思维往往是转瞬即逝的，不易作为观察和分析的对象来详细审视［１］。由此而论，改进思维教学的方向应该是“显性化”，即如果能够把思维过程显性化展示，则将有利于示范给学生如何思维，有利于训练学生掌握思维的过程和方法，也有利于评估学生思维过程中存在的问题，从而实现“教-学-评”的一体化实施。那么，在物理教学中如何把思维教学显性化以引导和促进学生的科学思维呢？本文结合初中物理牛顿第一定律的教学来谈谈有关的思考。
1课程标准与教材分析
关于牛顿第一定律的教学要求，在《义务教育物理课程标准（２０２２年版）》［２］（以下简称“课标”）的“内容要求”中为：“通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。”
对课标内容加以解析，可以看出这里体现的物理教学内容有牛顿第一定律、惯性，伽利略的理想实验法、科学推理；所要求的水平是认识、能运用、体会等；课标对教学的过程性要求是“通过实验和科学推理”。此外，课标也推荐了相关典例，如汽车急刹车、转弯、安全带等内容。
课标在本部分的“教学策略建议”中提到：建议从学生的已有经验和认知水平出发，设计多种学习活动，重视物理概念的建构过程，促进学生对抽象概念的理解，引导学生在问题解决中提升能力，发展核心素养［2］。
初中物理教材在内容编写上很注意联系生活实例，重视物理实验，这有利于培养学生的科学思维和实验探究能力。
2学情分析
学生已经学习了力的概念、力的作用效果，知道力可以改变物体的运动状态，这为本节课学习做了铺垫。不过，学生对力和运动的关系有一些错误的生活经验，并且根深蒂固。比如，人们通常认为施加力物体才会运动，因此，教师在帮助学生建构科学概念时要注意暴露和转变学生的前概念。即重视概念转变教学的设计。
本节课是一节物理规律的实验探究课，学生经过了前期的物理学习，已经了解了一些实验探究的方法和思想，这是基础。但是，学生在观察与实验、分析推理、建立抽象概念和规律等方面的经验还存在不足，为此，需要教师精心设计认知冲突，引导学生的科学思维过程。
3教学设计与解析
教学是一个系统化的过程，本节课的教学流程如图１所示。
3.1创设情境，发现问题
（１）教学过程与内容要点
教师通过图片给学生展示两类生活实例。首先，组织学生观察、分析和表达个人见解。然后，师生一起分析并图示化分析，引出亚里士多德和伽利略观点的矛盾。
【创设情境】
情境１从敲钉子、推木箱两个典型的生活情境，推导出亚里士多德的观点。教学过程如图２所示。
情境２呈现火车进站、自行车比赛冲刺后能够继续运动直到最后停止等现象，由此推导出伽利略的观点。教学过程如图３所示。
【发现问题】
对比两种观点，组织学生讨论：哪种观点正确？怎样验证？最后形成新的问题：如果没有阻力，物体可以一直运动下去，如何验证呢？
（２）教学设计思路解析
教学内容密切结合生活实例，贴近学生生活经验，有助于唤醒学生的前概念。
通过两类相反实例的“比较”，易于引发学生的思考、辨析，有助于促进学生深入思考、探寻原因。
本课设计关注学生前概念：教师在讲解之前，组织学生表达个人见解，把学生内隐于心或意会而未言表的想法从潜意识层次提升到明确表达的显性化层次，有助于学生把个人见解与其他同学的见解、以及后续教师的解释加以比较，有助于转变学生的前概念，体现“科学即辩论”的教学思想［3］。
直观展示说理的逻辑线索，体现“显性化”教学。教师在解释相关思路时采用逻辑线索图的形式，把分析的逻辑直观展示出来，说理性强，同时也给学生作出了说理论证的示范，有助于培养学生的逻辑分析能力。
3.2实验探究，建构新知
（１）教学过程与内容要点
【转换问题】
师生互动发现：“如果没有阻力，物体将一直运动下去”，学生没有相关的生活经验可以直接佐证。因为在生活中不可能出现不受力的情境，而且在实验室也不易直接实验观测。此时，可以把问题转换为“物体受到的阻力越小，则物体越容易长久运动下去，如何实验证