新課標中明確指出：全面提高每一個學生的科學素養是科學課程的核心理念。人教社課程教材研究所物理室主任、編審彭前程認為，教育的一個重要目的是教會學生如何正確地思考問題，在科學領域就是如何進行科學思維。在學生的日常生活中，物理現象是時時處處存在的，很多方面都體現著物理學的規律，學生在教師指導下實地考察探究，學習應用科學方法分析和解決具體問題，探尋自然界事物的本質屬性和內在規律，從而培養其推理、論證、整合和判斷等科學思維能力。下面以組織初中學生考察探究“西華門十字交通信號燈的設置及其對交通的影響調查”活動為例，介紹圍繞培養學生科學思維素養開展社會實踐的研究、探索和實踐的過程。

一、從學生熟知的生活中選擇考察探究內容，設置符合學生認知特點的問題情境

西華門—北大街十字（以下簡稱十字）是西安市城區中軸線的主要樞紐，也是交通文明的重要窗口，西安市第三十中學緊鄰十字路口，交通情況與師生的出行安全緊密相關，是大家十分關注的話題，但是，同學們卻很少認識到十字路口紅綠燈的設置對交通的影響與物理知識有緊密的聯系。

如何應用物理知識調查研究十字路口紅綠燈的設置特點對交通的影響呢？筆者結合學生的能力水平、認知水平和興趣愛好，精心設置符合學生認知特點的問題，讓學生以問題為導向動手搜集相關材料和信息，設計調查活動或實驗方案，尋求與物理現象有關的證據，形成自己的觀點，帶著問題開展實踐研究，培養學生依據事實、提煉觀點的基本素養。為此，筆者設計了關于交通信號燈的設置對交通影響的四個主要問題，陳述如下：

（1）十字路口的紅綠燈都有哪些類型？它們是同時工作的嗎？

（2）紅綠燈的放置順序有什么特點？為什么這樣設置？

（3）非機動車（包括行人）對紅綠燈的指示執行情況如何？

（4）機動車或行人正常通過十字東西方向與南北方向的時間相同嗎？你還關注哪些議題？

對問題的討論有利于學生明確要應用到的物理知識，了解在活動中需要經歷哪些觀察過程，從而預設可能存在的情況并初步提出解決問題的實驗方案，準備必要的實驗器材。同時，通過相互間的探討也有助于訓練學生應用物理語言描述物理現象的能力，起到提高學習興趣，增強學習效果的作用。

二、設計“思維型”的實踐活動環節，開展考察探究活動

科學思維中常用的思維方法有分析、綜合、抽象、概括、推理（演繹、歸納、類比）、論證等，這些思維方法要在實踐活動過程中不斷讓學生體會、學習。筆者精心設計了兩個活動環節，以指導學生具體運用分析、綜合、推理、論證等方法解決實際問題。

環節一：學生代表采訪交通協警，了解影響十字路口交通秩序的主要原因有哪些？培養學生從物理學視角分析實際問題的能力。采訪問卷和內容如表1所示：

從問題陳述可看到，學生更多的是從社會責任的角度認識問題，因而不會產生對影響交通秩序的原因進行論證的要求，這就需要教師引導學生應用物理概念、規律分析解決實際問題，促成學生對相關物理概念和規律的深度理解，從而形成正確的物理觀念。

基于學生的采訪調查情況，為了引導學生深入分析“闖紅燈人數多”現象中的物理因素，提出下列問題進行討論：影響行人通過十字路口的因素有哪些？需要收集哪些材料支持我們做出正確的判斷？需要定量測量的有哪些物理量？學生的觀點是：東西和南北方向的路寬不同，兩個方向的綠燈設計時間不同，兩個方向人群通過的速度不同，這些因素都會對不同方向的人群通過路口造成影響，因而提出測量的物理量有時間、路程和速度，需要準備的器材有刻度尺、秒表。

環節二：組織學生到十字路口實地觀察和測量，開展科學思維教育。

初中學生到實地考察和測量，往往不知從何處入手，需要在教師的指導下，討論確定具體的觀察和測量步驟，制定合理的方案，對物理現象的觀察從定性的分析逐步深入到定量的實驗驗證，展開科學推理和論證。學生實地觀察和測量的結果如表2所示：

對比測量數據，學生們驚奇地發現東西方向行人通過的時間與人行橫道紅綠燈時間設置非常接近，并經過不同學生的驗證也是如此，那么，東西向闖紅燈的行人數比較多會不會與通行時間較短有關呢？有的同學發現在西南角有中醫研究所，提出猜測：可能東西方向的人群老人和病人比較多，人群通過的速度比南北方向慢？那么到底哪種猜測對呢？一些同學就提出建議：可以測量通過東西方向和南北方向街道的人群速度，以確定原因。于是同學們在老師的協助下迅速拿出了測量方案：選派一名實驗同學作為研究對象，測出步幅，然后讓另一名同學攜帶秒表和他一起分別跟隨兩個方向的行人過馬路，在兩次測量中注意保持步幅大小不變，測量結果如表3所示：

測量結果顯示，東西方向和南北方向的街道寬度相差不大，兩個方向的人群過馬路的速度幾乎相等，可以確定東西方向行人闖紅燈的原因與綠燈設置時間有關。雖然學生采用的實驗方法比較簡單，研究成果難以解決實際問題，但重要的是學生在親歷推理、論證的過程中形成了科學的思維能力，促進了學生物理核心素養的發展。

三、重視實踐反思，提升質疑創新能力

通過總結和反思，科學方法在學生的頭腦中會得到提煉和升華，學生學會如何科學合理地思考問題，形成自己解決問題的有效機制。實踐中，學生在老師的建議下，學習用圖像來描述交通指揮燈的工作規律，總結信號燈的工作特點。以一名學生設計的圖像為例，如圖：

朝西方向信號燈工作規律：(直線禁行、虛線通行）

學生在學習根據數據描繪圖像，分析并得出結論，認識到信號燈周期性的工作特點，這個過程中，學生接受了將原始問題轉化為物理模型的訓練，培養了抽象邏輯思維能力，以及應用科學方法解決實際問題的能力。

四、結束語

綜上所述，開展以培養學生科學思維能力為目的的考察探究活動，其大致流程是：選擇內容—創設情境—提出問題—制定方案—考察探究—反思質疑。由于是在開放的環境中解決真實的任務，需要教師給學生提供利用生活資源開展考察探究的方案；教師應重視對科學思維各要素的理解，以便于在具體的實踐環節中及時指導學生體會、學習和應用科學思維中常用的方法，使實踐活動始終圍繞訓練學生科學思維能力的核心展開。

作者單位 陜西省西安市第三十中學