核心能力：原始物理問題教學(xué)的核心

陳彬

1問題的提出

原始物理問題是自然界及社會(huì)生產(chǎn)、生活中的客觀存在，能反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)且未做加工的典型科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí).

原始物理問題與傳統(tǒng)的物理習(xí)題的關(guān)系如下圖1所示.物理習(xí)題“掐頭去尾留中段”，只關(guān)注圖中的“演算、推導(dǎo)”環(huán)節(jié).而原始物理問題沒有直接的已知量，學(xué)生需要根據(jù)真實(shí)的情境，通過(guò)假設(shè)、抽象等過(guò)程獲得所需的變量及數(shù)據(jù)，建構(gòu)理想的模型，猶如“剝絲抽繭”，結(jié)論最終“破繭而出”.根據(jù)自組織表征理論，原始物理問題的解決過(guò)程包括定向表征、抽象表征、圖像表征、賦值表征、物理表征、方法表征和數(shù)學(xué)表征七個(gè)層次，前4個(gè)表征為原始物理問題解決所特有的，后3個(gè)表征是原始物理問題和傳統(tǒng)習(xí)題解決共有的.

開展原始物理問題教學(xué)是基于科學(xué)思維的教學(xué)，能促進(jìn)學(xué)生的大腦充分開發(fā)，思維遠(yuǎn)離平衡態(tài)呈現(xiàn)非線性相互作用的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)思維從無(wú)序到有序的不斷深化.在解決原始物理問題的過(guò)程中，學(xué)生的邏輯思維和非邏輯思維的訓(xùn)練同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際問題的解決能力明顯增強(qiáng).那么初中階段開展原始物理問題教學(xué)時(shí)，應(yīng)將什么作為核心任務(wù)，值得我們探討.

2核心能力的含義

核心能力指可遷移能力，且在解決各種問題的過(guò)程中最能起決定性作用的能力，它不僅是直接影響能否完成活動(dòng)的基本條件，而且對(duì)于解決問題的效率與品質(zhì)具有高解釋力.核心能力包括思維能力與解決問題能力.

思維能力是人腦對(duì)客觀事物本質(zhì)屬性與規(guī)律概括的、間接的反映能力.思維能力是核心能力的核心，思維能力的核心包括創(chuàng)造力和想象力.

問題解決能力是思維能力運(yùn)作的表征，是思維能力的外化結(jié)果.

3有效培養(yǎng)學(xué)生核心能力的教學(xué)策略

原始物理問題作為一種含熵信息，具有開放性和不確定性，它既可以讓學(xué)生客觀思維，又讓學(xué)生能動(dòng)思維.因此，原始物理問題在全面發(fā)展學(xué)生思維能力，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性.開展原始物理問題教學(xué)，應(yīng)將定向表征、抽象表征、圖像表征和賦值表征4個(gè)表征層次作為教學(xué)的著力點(diǎn)，突出學(xué)生核心能力的培養(yǎng).

3.1培養(yǎng)良好的思維品質(zhì)

初中生處于具體運(yùn)算（7～12歲）過(guò)渡到形式運(yùn)算（12～15歲）階段，其思維從具體逐步向抽象過(guò)渡，能對(duì)抽象的假設(shè)或命題進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換.教師的教學(xué)行為須符合并促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展， 開展原始物理問題教學(xué)，正好為學(xué)生提供了從具體到抽象過(guò)渡的訓(xùn)練平臺(tái).圍繞思維品質(zhì)的批判性、深刻性和靈活性維度，教師須開展針對(duì)性訓(xùn)練.

3.1.1思維的批判性

批判性，即質(zhì)疑.開展原始物理問題教學(xué)時(shí)，教師要運(yùn)用開放性的問題情境，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，克服思維定勢(shì)，針對(duì)各種典型的隱蔽的錯(cuò)誤，學(xué)會(huì)從不同的角度質(zhì)疑、論證，總結(jié)歸納正確的思路和方法.

例如，剛從冰箱中拿出來(lái)的啤酒瓶，表面很快濕漉漉的，用毛巾反復(fù)擦幾下，還擦不干？請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)作出解釋.

遇到這樣的原始物理問題，學(xué)生的猜想是多方面的，如瓶子漏了、啤酒膨脹溢出來(lái)了、水蒸氣遇冷液化附著、毛巾是濕的……教者需要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用批判性的眼光去審視分析，質(zhì)疑排除不存在的猜想，最終鎖定空氣中水蒸氣遇冷液化附著啤酒瓶表面的正確原因.

3.1.2思維的深刻性

深刻性，即能深入到事物本質(zhì)里面去考慮問題.在開展原始物理問題教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生能根據(jù)研究的任務(wù)和目的，摒棄次要細(xì)節(jié)和非本質(zhì)屬性，抓住主要矛盾.

例如，某同學(xué)偶然從放置在桌面上的眼鏡看到室內(nèi)某一日光燈的兩個(gè)像（圖2甲），對(duì)此他非常好奇，是光反射成的像還是折射成的像？他百思不得其解……請(qǐng)你做出解釋.

該原始物理現(xiàn)象是筆者無(wú)意間觀察到的，遂編輯成了一道原始物理問題.兩個(gè)像可能是光的反射或折射形成的.教學(xué)過(guò)程中，找形狀相似的凸面鏡做模擬實(shí)驗(yàn)（圖2乙），也能觀察到同樣的現(xiàn)象但只能觀察一個(gè)像，學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，比較眼鏡和凸面鏡的不同，去雜留本，能抓住問題的本質(zhì)，構(gòu)建兩個(gè)凸面鏡反射光的模型，從而成功地解釋這一原始物理現(xiàn)象.

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)處理數(shù)據(jù)，善于通過(guò)數(shù)據(jù)找出復(fù)雜實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)與相互聯(lián)系，揭示被掩蓋的物理規(guī)律.

3.1.3思維的靈活性

靈活性，即學(xué)生的思維活動(dòng)能根據(jù)客觀情況的變化而變化.開展原始物理問題教學(xué)時(shí)，教師要利用變式，開展一題多解、一題多變、多題一法訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思維.

例如，小水池水面上浮著一條船，滿載了石塊，若將船上的石塊全部扔到水池里，池中水面將會(huì)上升還是下降？

教師可引導(dǎo)學(xué)生首先進(jìn)行定性分析，然后給題目賦值：船重G船、石塊重G石、水的密度ρ水、投石前排開水的體積V排前、投石后排開水的體積V排后、石塊體積V石，圍繞投石塊前后排開水的體積的變化，開展一題多解訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律.當(dāng)學(xué)生的思維遇到障礙時(shí)，教師再加以適當(dāng)?shù)奶崾?，啟發(fā)學(xué)生更深入的思考.

3.2突出創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)

對(duì)比中美兩國(guó)學(xué)生素質(zhì)時(shí)，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)學(xué)生有“三好”，考試成績(jī)好、書本知識(shí)掌握得好、基本功好；美國(guó)學(xué)生有“三強(qiáng)”，創(chuàng)新能力強(qiáng)、動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)、語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng).“這背后是中美兩國(guó)教育理念的差異.中國(guó)是基于生存競(jìng)爭(zhēng)的應(yīng)試教育，而美國(guó)則是強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新及創(chuàng)新理念的教育.中國(guó)學(xué)生擅長(zhǎng)邏輯思維，能應(yīng)付各種試卷上的考題，可一旦需要自己發(fā)揮創(chuàng)新能力時(shí)，羸弱的一面就暴露出來(lái)了.”正如江澤民同志所說(shuō)：“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力.創(chuàng)新的關(guān)鍵在人才，人才的成長(zhǎng)靠教育.”

傳統(tǒng)的物理習(xí)題教學(xué)與物理現(xiàn)象經(jīng)常脫離，模型、模塊和演算充滿學(xué)生的大腦，學(xué)生無(wú)法感受物理現(xiàn)象真實(shí)與鮮活的一面，長(zhǎng)久以往必然遏制學(xué)生的創(chuàng)造性思維.由于原始物理問題具有生態(tài)性和開放性等特點(diǎn)，解決原始物理問題的過(guò)程必然是探索和創(chuàng)造的過(guò)程.

“耗散結(jié)構(gòu)”理論指出，“非平衡是有序之源”.在認(rèn)知過(guò)程中，學(xué)生大腦已有圖式結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)被外來(lái)刺激所打破，發(fā)生了“同化”或“順應(yīng)”作用，原有的圖式達(dá)到新的水平和新的平衡，這就是學(xué)生的思維不斷深化的原因.開展原始物理問題教學(xué)，學(xué)生無(wú)法找到現(xiàn)成的或能仿效的原型，只能獨(dú)立思考，其思維將脫離線性的平衡狀態(tài)而進(jìn)人非線性的耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而達(dá)到有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維之目的.

例如，江邊觀賞夜景時(shí)，常常看到對(duì)岸的路燈在江中的倒影不是一盞燈，而是一條條的光柱，如何解釋.

教者引導(dǎo)學(xué)生首先閱讀本題的原始物理現(xiàn)象，對(duì)題目定向表征：這是光反射成像問題；抽象表征：平靜的水面可以視為平面鏡；圖像表征，通過(guò)平面鏡光路作圖，可以找到所成的像，但無(wú)法解釋光柱的成因.鑒于此，教者需要加以適當(dāng)點(diǎn)撥，激發(fā)學(xué)生展開創(chuàng)造性思維，將有波浪的江面創(chuàng)設(shè)成平面鏡組合的模型，路燈在每一個(gè)平面鏡中所成的像，即所謂的光柱，實(shí)際是像組合，這樣的解釋就順暢無(wú)誤了.

3.3重視物理科學(xué)方法教育

科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造客觀世界的實(shí)踐活動(dòng)中總結(jié)出來(lái)的正確的思維方法和行為方式.物理科學(xué)方法包括物理思維方法和物理學(xué)科方法（圖3）.物理學(xué)科方法包括控制變量法、實(shí)驗(yàn)歸納法、理想化方法、乘積定義法、比值定義法、比例系數(shù)法和近似方法等，物理思維方法包括分析、綜合、抽象、概括、歸納、演繹、判斷和推理等.

在原始物理問題教學(xué)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生首先學(xué)會(huì)運(yùn)用分析、綜合、抽象和概括等科學(xué)方法將原始物理問題定向表征、抽象表征、圖像表征和賦值表征轉(zhuǎn)化為物理習(xí)題，再運(yùn)用假設(shè)、類比、等效和近似等科學(xué)方法去最終解決問題.物理科學(xué)方法的使用，不僅能使學(xué)生形成借助物理科學(xué)方法獲取物理知識(shí)的心理定勢(shì)，而且更能增強(qiáng)學(xué)生一種問題敏感性，善用物理科學(xué)方法迅速抓住問題的要害，準(zhǔn)確找出解決問題的路徑.

“知識(shí)核心時(shí)代”走向“核心素養(yǎng)時(shí)代”，坐而談早該過(guò)去，起而行已經(jīng)到來(lái).初中物理教育緊扣“核心能力”開展原始物理問題教學(xué)，正是遵循教育規(guī)律，提高素養(yǎng)而不是僅僅關(guān)注分?jǐn)?shù)，培養(yǎng)學(xué)生而不是考生，必將有所作為.

【江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年重點(diǎn)自籌課題《農(nóng)村初中有效開展原始物理問題教學(xué)的策略研究》（課題批準(zhǔn)號(hào)：B-b/2013/02/056）階段性研究成果.】