摘要：针对传统动量教学重结论、轻思维的现状，本文以发展学生科学思维为核心目标，重构学习路径。该路径以“研究生活中的一维碰撞现象”为任务主线，通过“现象感知—猜想守恒量—理论推导—实验验证—迁移应用”五个环节，引导学生经历完整的科学探究过程，进而深化对动量、冲量、动量定理及动量守恒定律的理解。本文结合具体教学案例，阐述如何在此路径中有效培养学生的模型建构、科学推理、科学论证与创新等关键能力，为一线教学提供实践参考。
　　关键词：科学思维；动量守恒；学习路径；高中物理；教学设计
　　一、引言
　　《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》强调，“科学思维”是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用，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、检验修正，进而提出创造性见解的能力与品格。当前，高中物理动量守恒教学存在重结论、轻思维的现象，导致学生虽能熟练解题，却难以理解规律的本质。因此，构建以科学思维培养为核心的教学路径显得尤为迫切。
　　二、支撑学习路径的“思维阶梯”模型
　　“思维阶梯”模型将学习过程规划为循序渐进的五个阶段：首先，从生活与实验现象出发，通过钢球碰撞等演示创设认知冲突，激发学生探究动机；其次，引导学生建立一维碰撞模型，培养抽象思维能力；再次，运用牛顿运动定律开展理论推导，训练逻辑推理能力；然后，通过实验验证动量定理，培养实证精神；最后，在交通事故分析等真实情境中应用物理规律，提升实践能力。该模型强调思维层级的递进式发展，为系统性教学设计提供了理论依据。
　　三、指向科学思维的学习路径设计与实施
　　（一）创设认知冲突，奠基模型建构基础
　　有效的概念建立源于真实的认知起点。在起始阶段，可通过演示等质量钢球对心碰撞、大质量钢球撞击小质量钢球的对比实验，引导学生观察碰撞前后运动状态的变化。实验现象与学生“碰撞后速度应相同”的概念冲突，由此引出“碰撞过程中是否存在守恒量”这一核心探究问题。
　　在此环节，教师需引导学生从生活实例中抽象出物理模型。例如，将汽车追尾简化为质点的一维碰撞模型，训练学生抓住主要矛盾、忽略次要因素的建模能力。同时，鼓励学生基于质量、速度等已知物理概念，对守恒量的形式（如mv、mv2等）进行合理猜想，为动量概念的引入做好铺垫。（二）深化理论探究，发展科学论证能力
　　在形成初步猜想后，进入理论探究的深化阶段。以网球击打过程（网球质量为0.058kg，速度从30m/s变为-40m/s）为例，引导学生将击打过程中的变力简化为恒力，再运用牛顿第二定律推导动量定理。此过程着重训练学生的演绎推理能力，使其体会从特殊到一般的数学推导逻辑。
　　随后，通过设计变力作用下的动量定理验证实验，培养学生的实证精神。学生可借助力传感器和光电门等器材，测量碰撞过程中的F-t图像及小车速度变化。当实验数据表明冲量与动量变化量基本相等时，学生便能深刻理解“理论需经实验检验”的科学本质。
　　在验证动量定理的基础上，教师进一步引导学生推导动量守恒定律。以两球碰撞为例，通过分析两球间的相互作用力关系，结合牛顿第三定律，自然得出系统动量守恒的结论。在后续的验证实验中，应鼓励学生自主设计方案，如利用光电计时测距实验器直接获取碰撞前后的v-t图像。
　　（三）迁移应用创新，提升综合解决问题能力
　　最终阶段，注重知识的迁移应用与创新思维培养。“协助交警进行事故责任认定”案例提供了真实情境：面对两车追尾后共同滑行6米的事故现场，学生需建立两个物理模型：一是碰撞瞬间的动量守恒过程；二是碰撞后两车的匀减速运动过程。
　　在分析过程中，学生易陷入“全过程动量守恒”的误区，教师需引导学生发现其中的逻辑矛盾。例如，按照错误解法可能得出两车运动方向相反的荒谬结论。通过讨论与质疑，学生逐步认识到模型建构的重要性：结合机动车制动标准中的数据，运用运动学公式计算出碰撞后的共同速度约为7.8m/s，最终得出B车速度为48km/h、未超速的结论。
　　该案例的价值在于训练学生将复杂实际问题分解为多个物理过程的能力，以及在具体情境中开展批判性思考、综合运用知识解决问题的创新思维。通过此类训练，学生的科学思维实现了从知识理解到实践应用的重要跃升。
　　整个学习路径通过层层递进的设计，使学生经历科学探究的全过程，不仅掌握了动量守恒的相关知识，更培养了模型建构、科学推理和实证创新等核心科学素养。
　  四、学习效果评价与教学反思
　　教学效果评估需突破单一试卷测验的局限，构建多维度的评价体系。该学习路径强调过程性评价与终结性评价相结合。
　　例如，在“协助交警进行事故责任认定”案例讨论中，观察学生能否正确建立碰撞与滑行两个阶段的物理模型；在实验环节，关注学生实验方案设计的创新性，如能否自主选择光电计时测距实验器，并准确分析v-t图像中的碰撞瞬间。同时，结合“网球击打”“青蛙跳滑板”等例题的解答情况，综合评估学生模型建构与科学推理能力的发展水平。
　　该学习路径的创新之处在于，以科学思维培养作为显性主线，以“研究一维碰撞现象”为核心任务，驱动学生经历探究过程。通过将课标理念转化为可操作的课堂实践，证明在常规实验条件下，可以通过精心设计的活动序列，提升学生核心素养。
　　五、结语
　　指向科学思维的学习路径设计，让动量守恒定律的学习不再是枯燥的公式记忆，而是一场充满挑战和趣味的科学探究。学生在此过程中不仅掌握了关键物理知识，还初步习得了如科学家般思考问题的方式，为其终身学习和创新发展奠定了坚实的基础。
　  参考文献：
　　[1] 刘卓安,张晓婕,刘振和.指向科学思维进阶的高中物理实验教学探索——以“验证动量守恒定律”教学为例[J].中学课程辅导,2025(28):120—122.
　　[2] 王舒鹏,邹文娟,麻志君,等.基于PhET与PBL融合的高中物理实验教学——以“动量守恒”为例[J].湖南中学物理,2025,40(9):76—81.
　　[3] 麻安慰,李文媛,赵志广.基于认知结构发展理论的高中物理互构课堂教学创新设计——以“动量守恒定律”为例[J].物理教师,2025,46(9):23—28.