《义务教育物理课程标准（2022年版）》提出了科学思维培育目标，据此，新版义务教育物理教科书在编排时注重呈现从物理学视角认识事物的方式，突出模型建构和科学思维方法运用，关注科学态度与责任培育。人教版义务教育物理教科书在传承隐性编排方式的基础上，将科学思维的相关内容梳理提炼后集中呈现，意在为教与学提供帮助，以更好地落实新课程理念。一起来看人民教育出版社物理编辑室金新喜老师的“人教好文章”！

　　新修订的义务教育课程描绘了我国未来十年乃至更长时间内义务教育的蓝图。与义务教育课程相配套的教科书是知识的载体，更是教育改革理念的具体呈现，其内容选择、编排方式等将直接影响教师教学效果和学生学习体验。义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“义教课标2022年版”）实施以来，各版本物理教科书在对学生科学思维的培育上均有所加强，目的是助力人才培育模式转型，全面提高人才培养质量。本文介绍人教版义务教育物理新教材（以下简称“新教材”）在落实科学思维培育目标上的具体做法和实施建议，供教师参考。

　　1

　　义务教育物理课程对科学思维的要求

　　新课程强调素养导向，提出要注重培育学生终身发展和适应社会发展所需要的核心素养。北京师范大学林崇德教授指出：“每一个学科需要根据本学段学生核心素养的主要内容与表现形式，结合本学科的学科内容与特点，提出该学科实现本学段核心素养的具体目标，体现本学科特色。内容标准和机会标准是促进学生形成核心素养的保证。各学科需要结合本学科、本学段的学生核心素养要求来安排学科知识，并且要根据素养培养目标和学科内容特点提出有针对性的教学建议，以促进学生核心素养的形成。”义教课标2022年版凝练了义务教育阶段物理学科四大核心素养——“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”，并指出核心素养是物理学科育人价值的集中体现。其中的科学思维指：从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律等的认识方式；建构物理模型的抽象概括过程；分析综合等方法的具体运用；基于证据和科学推理对不同观点质疑和批判，并进行检验和修正，提出创造性见解的能力与品格。

　　教师只有从不同角度分析，才能准确把握科学思维的内涵——它既是一种“认识方式”，又是“抽象概括过程”，还是“科学方法的运用”，体现“提出创造性见解的能力与品格”。可以这么说，科学思维作为核心素养的一个方面，包含了各个维度的目标。

　　2

　　新教材编写思路及使用建议

　　1.呈现正确的认识方式

　　自然界中的事物都是由诸多要素和相应属性组成的复杂统一体。物理学是自然科学领域的一门基础学科，在义务教育阶段，物理教学应引领学生从物理学视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系，逐步学会基于观察与实验，通过科学推理和论证，对物理对象的各因素、方面、属性等进行分析，进而发现规律的正确认识方式。新教材在编排时，就注意引导学生观察身边的现象，发现并提出要探究的物理问题，根据经验和已有知识作出猜想和假设，再通过实验和严谨的逻辑分析，揭示自然界的客观规律和各种现象的内在联系。

　　例如，在介绍水的沸腾时，教材基于学生日常观察到的现象设置情境：我们对冷水加热，会发现水温升高，这时就会产生问题和猜想“如果持续加热，水的温度是不是会越来越高”。要找到这一现象背后的规律，就必须设计实验，找到证据，验证猜想。随后，教材呈现了沸腾实验：用酒精灯将水加热，用温度计测量水温，每隔0.5分钟读数一次并将温度填入数据表中，直到水沸腾后再继续加热一段时间。学生得到数据后，可能还不能很直观地得出结论。此时，教师可以让学生在坐标纸上描点，通过进一步分析直观地呈现温度随时间变化的规律。最后，教材要求学生将实验过程和结果以科学探究报告的形式呈现出来，并与他人交流研究成果。

　　人们对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识不是一蹴而就的，在认识较复杂的事物时，往往需要通过实验探究、严密思考和数学工具运用，逐步揭示事物背后的规律，实现从定性、半定量、定量的角度对事物的全面把握。例如，在处理各种力的内容时，新教材先结合生活实例，帮助学生建立概念，认识到存在这种力，引导学生寻找测量这种力的方法：接着引导学生用掌握的测量方法去探究影响这个力大小的因素，得到半定量关系；最后引导学生通过推导、运算进一步得到定量关系。新教材在指导学生认识重力、摩擦力、浮力时，均介绍了如表1的一般性的认识方式。

　　2.重视模型的建构

　　物理学以自然界中客观存在的实例为研究对象。物理实例往往比较复杂，其现象成因很多，人们直接研究物理现象往往比较困难，发现一般性的规律更无从谈起。这时人们就抓住研究对象的主要特征，忽略次要因素，对其进行理想化抽象（用模型去表示研究对象），顺利开展研究，从而认识和把握问题的本质，得到有价值的结论。

　　新教材在编排时，就着力突出这种研究思路，即先引导学习者找到相似的实例，然后抓住实例的本质特征，经过抽象、简化，建构理想化模型，为寻找一般性的规律奠定基础。例如，跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械，形状各异，应用场景千差万别。学习者怎样找到它们背后的规律？首先，要忽略“形状”“大小”等次要因素，找到“硬棒”“能绕着固定点转动”等关键特征。“硬”的含义是不考虑发生形变的理想情况，运动形式就是“能绕着固定点转动”。建立杠杆理想模型后，学习者就可以开展深入研究，探究杠杆的平衡条件；找到一般性规律后，学生需要回到实际问题中，用获取的一般性规律解释作为等臂杠杆的天平能称重、作为省力杠杆的撬棒能撬动石头、作为费力杠杆的鱼竿能省距离等一系列现实问题。

　　3.突出科学方法的运用

　　物理学家在探究客观世界的过程中形成了很多行之有效的研究方法，如分析综合法、推理论证法等。教学中，教师不但要让学生掌握具体知识，而且要让学生学习和体会具体物理知识中蕴含的科学方法，并努力运用科学方法解决各种实际问题。

　　分析与综合法是人们处理复杂问题时常用的方法。针对研究平面镜成像特点这个复杂的问题，新教材要求学生把复杂的问题“平面镜成像的特点”分为像的“位置、大小、虚实”三个小问题，分别展开探究：先借助两根相同的蜡烛把位置的关系探究清楚，然后更换大小不同的蜡烛探究物体和像大小的关系，最后把光屏拿到镜子后面，判断看到的像是“实像”还是“虚像”。遵循此流程，学生能够厘清复杂问题，综合得出平面镜成像的特点：“平面镜所成的像为正立的虚像，其大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与镜面垂直。”

　　在归纳推理中有两种重要的方法，一种是简单枚举法，另一种是排除归纳法。简单枚举法是依靠增加正面事例的数量来提高归纳概括的可靠程度，排除归纳法是设法在一组互相竞争的归纳概括（假说）中进行证伪和消去。新教材特别重视归纳推理论证。例如，对“发声的物体在振动”这一内容，新教材引入了“演奏古筝”“拨动张紧的橡皮筋”“用手指摸着喉头发声”这三个现象，引导学生通过归纳找出其中的共性因素，从而得出结论“一切正在发声的物体都在振动”，接着让学生思考“如果想让发声的物体不再发声，又该怎么做”，这属于简单枚举法和排除归纳法的典型应用。对“决定音调高低的因素有哪些”这个问题，新教材特别强调“逐渐缩短钢尺伸出的长度并拨动钢尺，注意音调的变化，分析钢尺发出声音的音调与它振动的快慢之间的关系”，明确“决定音调高低的因素”要经分析后由科学推理得出。

　　4.加强对学生质疑能力与创新能力的培养

　　物理学的发展和成就与它所蕴含的科学精神密不可分。义教课标2022年版指出，要培养学生基于事实证据、科学推理对不同观点和结论质疑和批判，检验和修正，提出创造性见解的能力与品格。

　　结合历史上力与运动关系的争论，新教材呈现了两种观点：“自古以来，就有很多人认为：要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力被撤掉，物体就会停止运动。然而，伽利略认为：物体的运动并不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力。到底哪个说法正确呢？谈谈你的看法。”第一种观点与人们的直觉一致，直到今天仍盘踞在人们的认识中。针对这种情况，新教材引导学生大胆质疑，通过实验观察，展开符合逻辑的科学推理，最终揭示出运动和力关系的本质，充分体现了质疑是科学家的重要品质，这种品质也是创新的源头力量。

　　3

　　新教材编排方式及启示

　　新教材关于科学思维的呈现可分为隐性、显性两种方式。“我国传统教材编写通常对知识点的逻辑联系采用显处理，而对知识的内在关系和科学方法，特别是对科学方法采用隐处理，即不在课文中写明，而是让学生在学习过程中自己去领悟。”这种让学生自己去领悟、体会“科学思维”的隐性编排方式，有利于学生内化认知，但因为没明确注明，会导致不同的学生产生不同的理解，部分学生在认识上甚至会产生偏差。而显性的呈现方式则是以文字、框图等形式集中讲解科学思维的内容。这一方式便于教师陈述、解释，容易引起师生重视，但因比较生硬往往不易为学生所接受。

　　新教材结合义教课标2022年版对科学思维的要求，在分析隐性、显性两种表现形式各自优缺点的基础上，注重显性与隐性相结合，在正文中将知识教学与科学思维培育有机融合，以隐性方式潜移默化地渗透科学思维元素；在旁批中对正文涉及的科学思维内容加以梳理、提炼，适当地进行显性化处理。

　　例如，介绍速度概念时，新教材先设问：短跑比赛中，观众是如何判断谁跑得快的？运动员跑完全程后，裁判员又是怎样计算成绩的？观众与裁判员所用的方法一样吗？你认为应该怎样比较运动员的快慢？在学生回答完这些问题后，新教材追问：甲同学100米跑的成绩为15秒，乙同学50米跑的成绩为8秒。要知道他俩谁跑得快，应该怎么办？在路程、时间均不相同时，怎么知道谁跑得快？在学生意识到用前面的办法解决不了这个问题时，新教材引导学生用两个物理量之比的办法来定义新的物理量“速度”，借助这个新物理量解决遇到的难题。这个过程体现了人们建立新的物理量的缘由和方法。新教材在正文渗透式讲解的基础上，对操作过程进行了梳理、提炼，以旁批的形式呈现以下内容：这里用路程与时间之比定义了速度，它的物理意义与路程、时间这两个物理量均不相同。在物理学中，常常用物理量之比来定义一个新的物理量，从而展开更深入的研究。又如，介绍力的概念时，新教材先按传统的做法，渗透式讲解人们建立概念的过程，而后对过程进行了梳理、提炼，以旁批的形式呈现以下内容：人们通过分析物体间“推”“拉”等现象，寻找它们的共同属性，将其抽象概括为“作用”，从作用效果、作用是相互的等方面，进一步抓住它们的本质特征，建立了力的概念。

　　受教材呈现方式影响，传统物理教学一般采用“隐性教育”的方式来实现科学思维的培育目标，主要靠学生在学习中的领悟而习得。但“隐性教育”的方式忽视了学生自学水平、理解能力上的差异，其科学思维培育效果具有不确定性。教师应该立足学生的认知基础，在课堂教学的适当阶段及时梳理、适当提炼、集中讲解，让学生充分理解物理知识的科学思维元素，从而避免死记硬背。教师可以结合新教材中的“方法点拨”旁批，引导学生讨论、交流，在实际问题情境中、在跨学科实践活动中主动运用，通过讲解、学习、运用的多轮次循环，促使学生形成良好的科学思维习惯，进而实现学科核心素养的提升。

　　（因版面所限，转载时省略了原文的参考文献。）

　　喜欢这篇文章，就点击关注我们吧

　　内容来源 | 《福建教育》2024年第42期

　　作者 | 金新喜，人民教育出版社物理编辑室主任，编审