【第89期】突破物理高分教学瓶颈----从一道几何光学题的探究过程看科学思维的妙用

对物理问题的探究过程，常常需要巧妙地运用科学思维，利用模型建构、科学推理、科学论证、质疑与创新化复杂为简单,化陌生为熟悉，探寻其本质规律，教师在教学过程中不能只满足于物理问题的解答，应该在问题的解决过程中让学生体会科学思维运用的巧妙，培养学生的科学思维，对于光学试题也是如此。

在笔者印象中，光是自然界最聪明的物质，它总是倾向于更高的效率，比如光总是走最快的路径。我们可以运用类比思维，从光的反射、折射规律中找到求解宏观物体最短运动时间的方法，相较于使用费时的数学方法推导运动规律，运用类比思维的好处是可以根据条件和规律的相似性快速找到解决问题的方法。比如在沙滩上看到一个人落水了,施救者走什么路线可最快到达落水者身边?类比思维的解法是按照施救者在沙滩和水中速度，类比光的折射路径，再如力学上的最速降线问题，也可用光的折射规律来理解,其路径类似于海市蜃楼的光路。

光的折射引起色散时，比较介质中不同色光的传播时间，就要用到比较思维。比较思维能力是物理试题中经常考查的科学思维，比较的时候要善于抓住相同点、联系量，不变量，可以使比较的过程变得更简单。

模型思维能力也是物理创新试题中经常考查的科学思维，常在典型模型的基础上加以变通或组合，考查学生对基本原理或者基本模型的组合运用等。教材上常见的模型有平行玻璃砖、半圆形玻璃砖、三棱镜、全反射棱镜等。《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订）》中特别强调了物理学科核心素养中模型建构的科学思维。一些优秀的模拟题充分体现了这一特点。2021年武昌五月质量检测试卷第9题就是一道考查科学思维的好题。

作者简介

徐爱梅  湖北省监利市第一中学物理高级教师、徐进名师工作室顾问。荆州市明星教师，荆州市教育科研先进个人，湖北省十五规划省级重点课题《物理教学中培养学生创造力的实验研究》业务负责人，湖北省十二五规划创新教学方式课题研究先进个人。主编《高考专题分类突破》、《高考实验全类贯通》、《高能学案》等几十本物理书籍，自编校本教材《物理·科技·社会》获湖北省一等奖，多次荣获湖北省创新教学设计大赛一等奖、荆州市优质课一等奖，发表多篇论文。多次为各省大联考原创命题，多篇论文获国家级一等奖和省级一等奖，多次在湖北省物理学会年会论文交流或专题报告。