新课标中明确指出：全面提高每一个学生的科学素养是科学课程的核心理念。人教社课程教材研究所物理室主任、编审彭前程认为，教育的一个重要目的是教会学生如何正确地思考问题，在科学领域就是如何进行科学思维。在学生的日常生活中，物理现象是时时处处存在的，很多方面都体现着物理学的规律，学生在教师指导下实地考察探究，学习应用科学方法分析和解决具体问题，探寻自然界事物的本质属性和内在规律，从而培养其推理、论证、整合和判断等科学思维能力。下面以组织初中学生考察探究“西华门十字交通信号灯的设置及其对交通的影响调查”活动为例，介绍围绕培养学生科学思维素养开展社会实践的研究、探索和实践的过程。

一、从学生熟知的生活中选择考察探究内容，设置符合学生认知特点的问题情境

西华门—北大街十字（以下简称十字）是西安市城区中轴线的主要枢纽，也是交通文明的重要窗口，西安市第三十中学紧邻十字路口，交通情况与师生的出行安全紧密相关，是大家十分关注的话题，但是，同学们却很少认识到十字路口红绿灯的设置对交通的影响与物理知识有紧密的联系。

如何应用物理知识调查研究十字路口红绿灯的设置特点对交通的影响呢？笔者结合学生的能力水平、认知水平和兴趣爱好，精心设置符合学生认知特点的问题，让学生以问题为导向动手搜集相关材料和信息，设计调查活动或实验方案，寻求与物理现象有关的证据，形成自己的观点，带着问题开展实践研究，培养学生依据事实、提炼观点的基本素养。为此，笔者设计了关于交通信号灯的设置对交通影响的四个主要问题，陈述如下：

（1）十字路口的红绿灯都有哪些类型？它们是同时工作的吗？

（2）红绿灯的放置顺序有什么特点？为什么这样设置？

（3）非机动车（包括行人）对红绿灯的指示执行情况如何？

（4）机动车或行人正常通过十字东西方向与南北方向的时间相同吗？你还关注哪些议题？

对问题的讨论有利于学生明确要应用到的物理知识，了解在活动中需要经历哪些观察过程，从而预设可能存在的情况并初步提出解决问题的实验方案，准备必要的实验器材。同时，通过相互间的探讨也有助于训练学生应用物理语言描述物理现象的能力，起到提高学习兴趣，增强学习效果的作用。

二、设计“思维型”的实践活动环节，开展考察探究活动

科学思维中常用的思维方法有分析、综合、抽象、概括、推理（演绎、归纳、类比）、论证等，这些思维方法要在实践活动过程中不断让学生体会、学习。笔者精心设计了两个活动环节，以指导学生具体运用分析、综合、推理、论证等方法解决实际问题。

环节一：学生代表采访交通协警，了解影响十字路口交通秩序的主要原因有哪些？培养学生从物理学视角分析实际问题的能力。采访问卷和内容如表1所示：

从问题陈述可看到，学生更多的是从社会责任的角度认识问题，因而不会产生对影响交通秩序的原因进行论证的要求，这就需要教师引导学生应用物理概念、规律分析解决实际问题，促成学生对相关物理概念和规律的深度理解，从而形成正确的物理观念。

基于学生的采访调查情况，为了引导学生深入分析“闯红灯人数多”现象中的物理因素，提出下列问题进行讨论：影响行人通过十字路口的因素有哪些？需要收集哪些材料支持我们做出正确的判断？需要定量测量的有哪些物理量？学生的观点是：东西和南北方向的路宽不同，两个方向的绿灯设计时间不同，两个方向人群通过的速度不同，这些因素都会对不同方向的人群通过路口造成影响，因而提出测量的物理量有时间、路程和速度，需要准备的器材有刻度尺、秒表。

环节二：组织学生到十字路口实地观察和测量，开展科学思维教育。

初中学生到实地考察和测量，往往不知从何处入手，需要在教师的指导下，讨论确定具体的观察和测量步骤，制定合理的方案，对物理现象的观察从定性的分析逐步深入到定量的实验验证，展开科学推理和论证。学生实地观察和测量的结果如表2所示：

对比测量数据，学生们惊奇地发现东西方向行人通过的时间与人行横道红绿灯时间设置非常接近，并经过不同学生的验证也是如此，那么，东西向闯红灯的行人数比较多会不会与通行时间较短有关呢？有的同学发现在西南角有中医研究所，提出猜测：可能东西方向的人群老人和病人比较多，人群通过的速度比南北方向慢？那么到底哪种猜测对呢？一些同学就提出建议：可以测量通过东西方向和南北方向街道的人群速度，以确定原因。于是同学们在老师的协助下迅速拿出了测量方案：选派一名实验同学作为研究对象，测出步幅，然后让另一名同学携带秒表和他一起分别跟随两个方向的行人过马路，在两次测量中注意保持步幅大小不变，测量结果如表3所示：

测量结果显示，东西方向和南北方向的街道宽度相差不大，两个方向的人群过马路的速度几乎相等，可以确定东西方向行人闯红灯的原因与绿灯设置时间有关。虽然学生采用的实验方法比较简单，研究成果难以解决实际问题，但重要的是学生在亲历推理、论证的过程中形成了科学的思维能力，促进了学生物理核心素养的发展。

三、重视实践反思，提升质疑创新能力

通过总结和反思，科学方法在学生的头脑中会得到提炼和升华，学生学会如何科学合理地思考问题，形成自己解决问题的有效机制。实践中，学生在老师的建议下，学习用图像来描述交通指挥灯的工作规律，总结信号灯的工作特点。以一名学生设计的图像为例，如图：

朝西方向信号灯工作规律：(直线禁行、虚线通行）

学生在学习根据数据描绘图像，分析并得出结论，认识到信号灯周期性的工作特点，这个过程中，学生接受了将原始问题转化为物理模型的训练，培养了抽象逻辑思维能力，以及应用科学方法解决实际问题的能力。

四、结束语

综上所述，开展以培养学生科学思维能力为目的的考察探究活动，其大致流程是：选择内容—创设情境—提出问题—制定方案—考察探究—反思质疑。由于是在开放的环境中解决真实的任务，需要教师给学生提供利用生活资源开展考察探究的方案；教师应重视对科学思维各要素的理解，以便于在具体的实践环节中及时指导学生体会、学习和应用科学思维中常用的方法，使实践活动始终围绕训练学生科学思维能力的核心展开。

作者单位 陕西省西安市第三十中学