1、科学思维的培养策略,办学理念,一、高中物理核心素养的内涵,通俗地理解，物理核心素养就是把所学的物理知识都忘掉后，所剩下的给人终身受用的东西；或者说，学过的物理能给学生打下什么烙印，他跟没学过物理的人相比会有怎样的差异。,办学理念,一、高中物理核心素养的内涵,核心素养是新兴事物吗？核心素养是外来事物吗？不对！看看金庸老人家怎么描述“张无忌学太极的”！,办学理念,一、高中物理核心素养的内涵,通俗地理解，物理核心素养就是把所学的物理知识都忘掉后，所剩下的给人终身受用的东西；或者说，学过的物理能给学生打下什么烙印，他跟没学过物理的人相比会有怎样的差异。,从专业角度讲，物理核心素养主要由“物理观念”、“
2、科学思维”、“实验探究”、“科学态度与责任”等 四个方面的要素构成。,办学理念,物理 观念,高中物理核心素养,科学 思维,科学 探究,科学态度 与责任,质疑创新 科学论证 科学推理 模型建构,交流 解释 证据 问题,社会责任 科学态度科学本质,物质观 运动与相互作用观 能量观,解决问题形成观念,每一要素都分为五级水平,（135）,一、高中物理核心素养的内涵,办学理念,从知识记忆到知识理解 从基于习题训练到面对实际问题解决 从具体性知识学习到核心观念建构 从知识解析到促进科学思维能力的发展 从知识结论到彰显知识的功能价值,物理课程与教学改革的目标与方向指向:物理核心素养,这意味着物理教学要：,一
3、、高中物理核心素养的内涵,办学理念,二、科学思维的内涵,（一）内涵：,是从物理学视角对客观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。,（二）要素：,模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等。,办学理念,二、科学思维的内涵,（三）表现：,能对客观事物进行抽象和概括，构建反映事物本质特征共同属性的物理模型和概念；,具有规律意识，能通过科学推理，形成物理规律及理论，解释自然现象和解决实际问题；,具有证据意识，能评估并使用证据对问
4、题进行描述、解释和预测；,具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，追求科技创新。,办学理念,二、科学思维的内涵,（四）水平划分：,办学理念,三、科学思维的培养,“什么知识最有价值?”斯宾塞的百年课程难题,“生有涯而知无涯”。今天看来，最有价值的知识，是能化为智慧、化为能力、化为品格的知识，或者说是能促进学生核心素养发展的知识。,很多知识都蕴藏着丰富的教育价值，缺的是深入的挖掘，缺的是发现“千里马”的“伯乐”。,办学理念,三、科学思维的培养,（一）善于发现知识的教育价值,*伽利略对自由落体运动的研究？,办学理念,三、科学思维的培养,（一）善于发现知识的教育价值,自由落体运动,办学理念,三、科学
5、思维的培养,（一）善于发现知识的教育价值,教法1：教师讲解,低阶思维水平（记忆/理解/应用）,教法2：学生合作交流,*提出假设：磁场作用？电场作用？,*分析质疑：容器中会有磁场吗？否定假设；,*再次质疑：烟尘通常是电中性的，哪来带电粒子？,*重做实验：逐次增加电压，开始没有效果，当电压升高到一定程度时，烟雾消失。,*深入探讨：为什么要加载高压？高压的作用是什么？,*形成解释：高压使电中性的分子电离形成了带电粒子，带电粒子在电场中受电场力作用运动,高阶思维水平（分析/评价/创造）,办学理念,三、科学思维的培养,（一）善于发现知识的教育价值,实验教学,办学理念,三、科学思维的培养,纯物理学角度看,
6、我们教学的“过程分析”和“解答”已经把问题讲得够清楚了，然而这种“分析”和“解答”所表述的内容也仅仅是思维所得到的结果，而并不是思维过程自身，在这些结果的背后还隐藏着思维过程的许多重要东西。,（广西师范学院物理与电子信息科学系 袁守华教授）,隐藏着思维过程的许多重要东西是什么?,受力分析习惯丢了,r=mv/qB,三、科学思维的培养,向心力来源,（2015年浙江省高考）,（3）换用静电偏转法引出离子束，维持通道内的原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应。为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小。,三、科学思维的培养,受力分
7、析习惯丢了,妙用了推论 丢了思维过程,三、科学思维的培养,如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，直径与磁场宽度相同的金属圆形线框以一定的初速度斜向匀速通过磁场。在 必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速运动，则从进入到穿出磁场的整个过程中（ ）A金属框内感应电流方向先顺时针再逆时针B金属框内感应电流先增大后减小C水平拉力方向与速度同向D水平拉力方向与速度方向无关,题 目,解析：,根据楞次定律“阻碍相对运动”，选C。,C,D,思维定势，想当然！ ！,三、科学思维的培养,受力分析习惯丢了,妙用了推论 丢了思维过程,初速为零匀加速直线运动 众多比例关系,巧解了题目 丢了过程的选择,串反并同 丢
8、了对象的选择,识记了思维的结论 丢掉了思维过程,三、科学思维的培养,识记亦或分析,电势差： U= Ed= dvB,平衡条件：qE=qvB,速度选择器,磁流体发电,霍尔效应,三、科学思维的培养,办学理念,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,学会受力分析,学会运动分析,学会功能分析,学会相关性分析,（2017.4）如图所示，在竖直放置间距为d的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场，有一质量为m，电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g，则点电荷运动到负极板的过程,学会运动分析,D剪断轻绳，带电小球将做类平抛运动,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,办学理念,Q
9、R = E电 =W克安,关于电磁感应中的功能关系：,案 例,运动磁场中的功能关系？,对线框：,W安 =,对系统：,QR +,W外 = E,W外 = E =,W安 QR,W安 QR,QR,办学理念,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,学会功能分析,如图，光滑平行金属导轨固定在 水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则下正确的是（ ）AWF + WG = Ek + Q BW
10、2W1 = Q CW1 = Ek DW1 = Q,题目,ABC,解 析：,对导体棒，,W1 = Ek 0,由动能定理得：,对磁铁，,WF + WGW2 = 0,由动能定理得：,对整个系统，,WF =WG + Ek + Q,由能量守恒得：,学会功能关系分析,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,办学理念,如图所示，水平传送带上放一物块，当传送带向右以速度v匀速传动时，物体在轻弹簧水平拉力的作用下处于静止状态，此时弹簧的伸长量为 x；现令传送带向右加速到2v，这时的弹簧的伸长量为x；则弹簧伸长量（ ）A将减小，即 x xC在传送带向右加速时将有所变化，最终 x= xD在整个过程中始终保持不变，
11、即始终有 x= x,kx = f = 2mg。,学会相关性分析,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,办学理念,如如图，利用固定在岸边的电动机通过绳索牵引的方法将因事故而冲上冰面的皮筏艇拉回岸边，皮筏艇离水面的距离为L。已知皮筏艇在冰面滑行所受的阻力恒定，而在水中前进时受到的阻力与速度成正比，皮筏艇靠岸前已经达到匀速运动。若电动机的功率恒定不变，且牵引绳索始终保持水平。则（ ）AL越大，则皮筏艇最后匀速的速度也越大B皮筏艇在水中匀速运动的速度大小与L无关CL越大，则皮筏艇在水中刚匀速的位置离岸越近D若L足够大，则皮筏艇在水中刚匀速的位置与L无关,题 目,P = Fv,= kvm2,vm2,
12、B,vm1,D,相关性分析！,三、科学思维的培养,（二）重视思维的过程,办学理念,三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,(1)关于研究对象、装置或条件的理想模型: 质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、匀强电场、理想变压器等。,(2)关于运动过程的理想模型: 匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程等。,1. 高中物理课程中的两种理想模型,三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,（原课标只要求 通过质点了解物理模型的特点；体会物理模型的作用。没有“经历”“能抽象”“体会思维方式”的要求。）,
13、三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,2.课程标准对模型建构要求的层次,能说出简单物理模型,能在熟悉情境中应用常见物理模型,能在熟悉情境中选用恰当模型解决简单问题,能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型,能将较复杂实际问题的对象和过程转换成物理模型,三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,物理高考试题的特点,三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,物理问题的特殊之处：复杂的物理事件,受物理规律制约,一般问题的结构：,已知,未知,三、科学思维的培养,（三）重视（理想）模型的建模过程,办学理念,训练的模型,线面体,固体液体
14、,切割磁感线,安培力,拓展 拓展 再拓展 具体 具体 再具体,三、科学思维的培养,（四）重视科学求证,办学理念,牛顿推导万有引力定律,推导：F正比于m/r,信仰：F正比于M/r,推广：“万有”,三、科学思维的培养,（四）重视科学求证,办学理念,月地检验,“伟大”的苹果,仰望星空,“统一”天上和地下的力,三、科学思维的培养,（四）重视科学求证,办学理念,笔尖下的行星,哈雷的预言,万有引力的伟大成就,三、科学思维的培养,（四）重视科学求证,办学理念,引力常量的测量,三、科学思维的培养,（五）倡导高层次的质疑行为,办学理念,质疑的行为大致可以分为两个层次： 一是对知识了解不够，没有弄懂，无法解决具体
15、问题，提出疑问，这是低层次的； 二是发现所观察到的现象与已有认知不吻合，或者发现已有认知之间不能自恰，从而对现有认知的科学性和合理性提出疑问，以至于萌发出新的猜想，这是高层次的。,应倡导高层次的质疑行为，历史上物理学的重大发现都是由高层次的质疑行为引发的。,三、科学思维的培养,办学理念,（五）倡导高层次的质疑行为,发现电子 西瓜模型,诺贝尔奖,不是真相，但离真相更进了一步,三、科学思维的培养,办学理念,粒子散射实验 原子核式结构,诺贝尔奖,不是真相，但离真相更进了一步,（五）倡导高层次的质疑行为,三、科学思维的培养,办学理念,诺贝尔奖,不是真相，但离真相更进了一步,（五）倡导高层次的质疑行为,三、科学思维的培养,办学理念,（五）倡导高层次的质疑行为,都不是真相，但每次离真相更进了一步,三、科学思维的培养,办学理念,（五）倡导高层次的质疑行为,物理学需要批判性的思维,批判性是不盲从、有原则,批判性是对思想不对人,谢谢大家,办学理念,
