著力于學(xué)生“思維品質(zhì)發(fā)展”的物理教學(xué)研究

陳利軍

摘要：知識的學(xué)習(xí)固然重要，但是對于中學(xué)生而言，更為重要的是掌握解決問題的方法和培養(yǎng)解決問題的能力。對于高中物理教學(xué)而言，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力應(yīng)著力于“思維品質(zhì)發(fā)展”。

關(guān)鍵詞：高中物理；思維品質(zhì)發(fā)展；質(zhì)疑；探究

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094（2016）07A-0108-04

隨著新課程改革的深化，我們對教學(xué)目標(biāo)的認(rèn)識更為深刻，除了要掌握知識、提升能力外，過程與方法，情感態(tài)度和價值觀被納入到教學(xué)目標(biāo)中來。對于高中物理教學(xué)而言，三維教學(xué)目標(biāo)如何才能有效達(dá)成呢？學(xué)生為什么總是認(rèn)為物理難學(xué)呢？筆者經(jīng)常思考這幾個問題。結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗，筆者認(rèn)為，關(guān)鍵的原因在于物理教學(xué)不應(yīng)只盯著概念教學(xué)，更應(yīng)該注重學(xué)生“思維品質(zhì)發(fā)展”。下面結(jié)合具體的教學(xué)實踐，就如何促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)發(fā)展談?wù)劰P者的觀點，望能有助于高中物理教學(xué)的改革。

一、精心創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題

“讀書無疑者，須教有疑?！彼纬祆涞倪@句話強調(diào)了質(zhì)疑能力對學(xué)習(xí)的重要性，這也強調(diào)教師要注重對學(xué)生進(jìn)行問題意識的培養(yǎng)，啟發(fā)和鼓勵學(xué)生提出問題。相比于問題解決而言，問題的提出更需要創(chuàng)造性思維。提出問題是思維活躍的重要表現(xiàn)，也是學(xué)生獨立思考的標(biāo)志。它是一切探究活動的開始，自然也是物理學(xué)習(xí)的第一環(huán)節(jié)。在高中物理教學(xué)中，教師要積極創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，并在提出問題的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)探究，以此激活學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生的知識構(gòu)建和能力提升。一般來講，高中物理教師要善于從學(xué)生的認(rèn)知特點出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行問題化處理，進(jìn)而以某一主干問題為線索，引導(dǎo)學(xué)生順著“設(shè)疑→質(zhì)疑→探疑→解疑”的次序推進(jìn)教學(xué)活動，啟發(fā)學(xué)生由淺入深地發(fā)展認(rèn)知。

例如，《熱力學(xué)第一定律》一節(jié)，筆者對教材內(nèi)容重新進(jìn)行整合，先創(chuàng)設(shè)情境激起學(xué)生的問題意識，再鼓勵學(xué)生提出問題，最后啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，并在探究中實現(xiàn)問題的解決。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

教師結(jié)合實例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：如果某物體不和外界發(fā)生熱量的交換，那么物體對外界做功或者外界對物體做功，會導(dǎo)致其內(nèi)能分別發(fā)生怎樣的變化？如果某物體與外界之間不發(fā)生任何做功關(guān)系，那么這個物體的吸放熱過程會對其內(nèi)能分別帶來哪些影響？如果物體與外界之間同時存在著熱交換和做功過程，那么該物體的內(nèi)能變化如何來進(jìn)行確定？請學(xué)生結(jié)合已有認(rèn)知，完成下列問題。

問題A 如果某系統(tǒng)與外界之間不存在相互做功的影響，那么：

（1）若該系統(tǒng)從外界吸收了90焦耳的熱量，則其內(nèi)能是增大還是減小？變化量為多少？

（2）若該系統(tǒng)對外界釋放了90焦耳的熱量，則其內(nèi)能是增大還是減??？變化量為多少？

問題B 某系統(tǒng)的絕熱性能良好（即其與外界之間不存在熱交換），那么：

（1）若外界對該系統(tǒng)做了100焦耳的功，則其內(nèi)能是增大還是減??？變化量為多少？

（2）若該系統(tǒng)對外界做了100焦耳的功，則其內(nèi)能是增大還是減??？變化量為多少？

問題C 某系統(tǒng)與外界之間同時存在做功和熱傳遞過程，且已知外界對其做功為100焦耳，那么：

（1）若該系統(tǒng)同時向外界釋放了90焦耳的熱量，則其內(nèi)能是增大還是減?。孔兓繛槎嗌?？

（2）若該系統(tǒng)同時從外界吸收了90焦耳的熱量，則其內(nèi)能是增大還是減??？變化量為多少？

2.啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑

在學(xué)生分析上述問題之后，教師繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生：請你參照上述問題，類似地提出幾個問題，并進(jìn)行解答。

在教師的引導(dǎo)下。學(xué)生的思維被有效激活，并開始嘗試著自我組織問題。

學(xué)生問題A某系統(tǒng)在一個過程中釋放了50焦耳的熱量，同時外界對其做功30焦耳，則該過程系統(tǒng)內(nèi)能變化情況如何？

學(xué)生問題B某系統(tǒng)在一個過程中吸收了40焦耳的能量，同時外界對其做功為100焦耳，則該過程中系統(tǒng)內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？

3.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)

教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生：你們在對上述一系列問題進(jìn)行分析和處理之后，有怎樣的發(fā)現(xiàn)呢？

學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情一旦被點燃，他們對探索過程就會無比投入。在教師的啟發(fā)下，他們紛紛設(shè)計了類似于表1的整理表格，對教師提供的問題情境以及自己設(shè)計的問題進(jìn)行整理和對比，從而自發(fā)地實現(xiàn)熱力學(xué)第一定律的總結(jié)：若系統(tǒng)與外界之間同時存在熱傳遞過程和做功過程，則其內(nèi)能變化量ΔU與外界對其做功W以及系統(tǒng)與外界所交換的熱量Q之間的關(guān)系式為ΔU=W+Q，而從表格中還可以發(fā)現(xiàn)，熱量轉(zhuǎn)移的方向和系統(tǒng)做功正負(fù)會影響了Q和W取值的正負(fù)，當(dāng)然ΔU的正負(fù)取值也很有講究，最終學(xué)生綜合問題情境中的多種情形整理出W、Q以及ΔU三項的正負(fù)取值特點如表2所示。在此基礎(chǔ)上，教師再讓學(xué)生結(jié)合自身的認(rèn)識與教材相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行對比，從而進(jìn)一步完善認(rèn)識，并深化理解。

二、注重師生互動，引領(lǐng)學(xué)生由質(zhì)疑走向探究

新課改理念認(rèn)為，教師在教學(xué)中要精心設(shè)計，引領(lǐng)學(xué)生由質(zhì)疑走向科學(xué)探究，讓學(xué)生通過對科學(xué)探究的體驗，來進(jìn)一步強化質(zhì)疑意識和探究能力，并提升學(xué)生自主探索和主動創(chuàng)新的欲望。

例如，《電阻定律》一節(jié)，筆者按照這樣的流程引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，首先是提出問題，讓學(xué)生進(jìn)行猜想，然后再引導(dǎo)學(xué)生圍繞猜想進(jìn)行實驗設(shè)計，之后就是相關(guān)實驗操作和結(jié)果分析，最終對比實驗結(jié)論和猜想內(nèi)容，并總結(jié)結(jié)論。

1.提出問題

師：本課的核心問題是探究導(dǎo)體電阻與哪些因素相關(guān)？請同學(xué)們思考并討論，進(jìn)而形成猜想。

生：導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的材料、橫截面積以及長度相關(guān)。

師：你們的猜想涉及多個因素會對電阻發(fā)生影響，那么實驗過程中如何進(jìn)行驗證呢？多個量混雜在一起不是很難操作嗎？研究一個量和多個量之間的關(guān)系，你有怎樣的思路？endprint

生：可以采用控制變量法。

教師引導(dǎo)學(xué)生對控制變量法的具體操作進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并在總結(jié)過程對實驗任務(wù)進(jìn)行具體化，明確實驗中需要測定電阻（R）、橫截面積（S）、導(dǎo)體長度（l）。

師：怎樣測量導(dǎo)體的電阻（R）、橫截面積（S）、導(dǎo)體長度（l）呢？

生：電阻測量可使用伏安法，橫截面積可以用螺旋測微器測出導(dǎo)線橫斷面直徑后計算得到，導(dǎo)線的長度直接用刻度尺進(jìn)行測量。

2.實驗設(shè)計

師：你們的描述在理論上都是合理的，但是卻不是最簡單的思路，能否不用直接測量，而采用類似于“探究功與速度變化之間的關(guān)系”時所用的倍增法來進(jìn)行處理呢？

教師啟發(fā)學(xué)生得出思路：按照倍數(shù)來改變導(dǎo)體的長度和橫截面積，進(jìn)而對比相同電壓下的電流關(guān)系，以此明確相關(guān)因素對電阻的影響。

師：請同學(xué)們設(shè)計實驗操作的具體方案。

學(xué)生設(shè)計好相應(yīng)的實驗方案之后，教師組織他們進(jìn)行交流和討論，并明確相應(yīng)的操作要點。

3.實驗探究

學(xué)生根據(jù)實驗方案進(jìn)行操作，教師巡視學(xué)生的實驗情況，適時給予指點和幫助。在學(xué)生采集相關(guān)數(shù)據(jù)之后，讓學(xué)生用科學(xué)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時啟發(fā)他們在小組內(nèi)部進(jìn)行討論和總結(jié)。

4.結(jié)果展示

各學(xué)習(xí)小組展示自己的實驗探究結(jié)果，教師鼓勵學(xué)生彼此評價探究結(jié)果，并積極分享實驗心得。

5.規(guī)律總結(jié)

在教師的啟發(fā)下，學(xué)生總結(jié)出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻正比于其長度，反比于其橫截面積，并與導(dǎo)體材料有關(guān)。教師趁熱打鐵引入電阻率的概念，同時引導(dǎo)學(xué)生完善語言組織，歸納出更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娮瓒伞?/p>

三、關(guān)注過程與方法，促進(jìn)對物理概念深層次理解

1.引導(dǎo)學(xué)生對概念的物理意義進(jìn)行理解，把握概念形成的根本

教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念時，務(wù)必要讓學(xué)生厘清概念的來龍去脈。為實現(xiàn)上述目的，學(xué)生要回答三個問題：“這個概念是什么？”“為什么需要出現(xiàn)這個概念？”“這個概念對問題的研究有什么幫助？”第一個問題點明了概念的基本內(nèi)容，包括這個概念對應(yīng)怎樣的物理量，該物理量屬于過程量還是狀態(tài)量，屬于矢量還是標(biāo)量，它的定義式如何表示，它的單位又是怎樣等等。事實上，我們很多學(xué)生的學(xué)習(xí)重心就落在這一項內(nèi)容，甚至局限于這一點，而忽視了后兩個問題的意義。第二個問題側(cè)重于概念的由來及其基本形成過程，包括怎么會引出這一個概念，它的導(dǎo)出和哪些情境、哪些模型相關(guān)；第三個問題側(cè)重于概念的發(fā)展，包括概念能在物理問題的解決上起到怎樣的作用，概念的進(jìn)一步延伸會與哪些概念發(fā)生聯(lián)系。也就是講，后兩個問題分別對應(yīng)概念的“來龍”與“去脈”，亦即概念的外延，這是整體背景下的概念認(rèn)識，明確這些內(nèi)容其實就可以通過某一概念為結(jié)點，串起一系列物理認(rèn)識，從而明確處理哪些問題需要用到對應(yīng)的概念，這些概念怎么用。由上述內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，三個層面問題的解決不是一蹴而就的事情，教師對此類內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時，要有耐心去啟發(fā)學(xué)生按照由淺入深的順序逐步推進(jìn)認(rèn)識的深化，同時不斷回憶已有記憶，對新學(xué)概念和已有認(rèn)知進(jìn)行系統(tǒng)化整合。

例如，有關(guān)“功”這一概念的學(xué)習(xí)，教師就要引導(dǎo)學(xué)生理解這三個層次的內(nèi)容：（1）“功”的具體內(nèi)涵，包括：做功的基本要素是力以及物體在力方向上的位移；功的計算式為W=Flcosα（F表示力，l表示物體相對于地面的位移，α表明力與位移的夾角）；功作為標(biāo)量，其正負(fù)表明力對運動起到幫助或阻礙的作用；力的單位是焦耳，屬于導(dǎo)出單位等等。（2）“功”概念的由來：功是力作用效果的體現(xiàn)，是力在空間上的積累；同時功還對應(yīng)著能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程，簡言之“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”；“功”的這一概念的引入對從能量角度來描述物理過程有著非常重要的意義。（3）“功”的使用價值：高中階段的“功”，主要運用于動能定理、功能關(guān)系以及熱力學(xué)第一定律，比如要描述物體動能的變化，就需要研究該物體所受合外力的做功情況；又比如研究某系統(tǒng)的機械能是否守恒，就要看這個系統(tǒng)內(nèi)除了重力與彈力以外，是否存在其他力做功的情形；再比如一定質(zhì)量的理想氣體，在絕熱環(huán)境下被壓縮，要判斷其內(nèi)能的變化情況，就著眼于壓縮過程外界對系統(tǒng)的做功情況。

2.對相似或相近的概念進(jìn)行區(qū)分，促進(jìn)物理概念的體系化理解

高中物理的一大難點就是概念繁多，很多概念在形式上或稱謂上非常相似，但是其本質(zhì)上卻又存在嚴(yán)重的分歧，同時又因為部分相似的概念本身又有著比較緊密的聯(lián)系，所以學(xué)生很容易在此發(fā)生混淆。例如，運動學(xué)中速度、速度變化量、速度變化率（加速度）這一組概念，機械振動中波形圖和振動圖這兩類圖像，它們在形式上本就非常相似，而且彼此間確實存在千絲萬縷的聯(lián)系，學(xué)生在對比和區(qū)分時有著嚴(yán)重的障礙。為了幫助學(xué)生明確相似或相近概念的區(qū)分，教師可以從兩個角度來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)：一是強調(diào)性對比，即直接將相近概念羅列出來，明確彼此間的差別；二是聯(lián)系學(xué)生的已有認(rèn)知，深層次發(fā)掘彼此的關(guān)系，特別是因果聯(lián)系，以促使學(xué)生對概念進(jìn)行體系化認(rèn)知。實際教學(xué)中，這兩項工作是交叉進(jìn)行的，而且對比過程中，應(yīng)該讓學(xué)生自發(fā)自覺地進(jìn)行分析，從而讓學(xué)生從物理事實的角度對概念進(jìn)行深度理解。此外，教師還需啟發(fā)學(xué)生在相近概念辨析中進(jìn)行同中尋異、異中求同，在整合性構(gòu)建認(rèn)知的同時，也訓(xùn)練學(xué)生的辨析能力。當(dāng)然，上述過程也是一種學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。

例如，電場中有一組概念是學(xué)生很容易混淆的，即電場強度、電勢，這兩個概念都是電場特征的描述，它們在定義上都需要借助試探電荷，但是其實際大小又和試探電荷無關(guān)。它們之間差別非常明確，電場強度是從受力角度來描述電場屬性，而電勢則是從能量角度來描述電場屬性，二者間沒有必然的聯(lián)系，即電場強度大的地方，電勢不一定高。為了引導(dǎo)學(xué)生對抽象的概念進(jìn)行更加形象化的比較，我們還可以借助電場線對其進(jìn)行說明：電場強度大小可以看電場線的疏密程度，而電勢高低要看電場線的指向，具體一點，一根帶箭頭的電場線足以說明電勢高低，但是其疏密程度卻無從談起；同時幾根不帶箭頭的電場線可以說明疏密——即電場強度的大小，但是其指向未明，則電勢高低就不可描述。當(dāng)然，學(xué)生在對概念進(jìn)行對比時，也要明確彼此的聯(lián)系，例如“勻強電場”中存在中電勢差與電場強度的關(guān)系等，都是學(xué)生在進(jìn)行概念對比性學(xué)習(xí)時必須到位的。endprint

四、結(jié)語：促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)發(fā)展的四個注意點

總體而言，高中物理教學(xué)中，教師在促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)發(fā)展的過程中，要把握好以下四個注意點：

1.情境顯“新”

物理課堂的情境創(chuàng)設(shè)要凸顯一個“新”字，即要鮮活而生動，富有新鮮感。這就要求教師要在精心研究教材和學(xué)生的基礎(chǔ)上，設(shè)計適合學(xué)生認(rèn)知特點的情境，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

2.啟發(fā)要“巧”

教師對學(xué)生的點撥要起到“引而不發(fā)、開而弗達(dá)”的效果，即教師要藝術(shù)化地組織自己的語言，恰到好處地給學(xué)生以啟發(fā)，但是不能將最終的答案與思路完全呈現(xiàn)給學(xué)生，要給足學(xué)生充分的時間和空間，以自主的探索結(jié)論。

3.點撥得“法”

所謂“點撥得‘法”，就是強調(diào)教師要善于把握好介入學(xué)生自主探究和討論的時機與尺度。即教師需明確：什么時候該引導(dǎo)，什么時候無需引導(dǎo)；哪些學(xué)生需要多加點撥，哪些學(xué)生只需稍加提示即可。

4.調(diào)控須“穩(wěn)”

學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)離不開教師的有效調(diào)控，具體說來，教師既要能引導(dǎo)學(xué)生探究的方向，同時也要調(diào)節(jié)好學(xué)生探究的進(jìn)程。這樣有利于學(xué)生在有限的時間內(nèi)完成探究任務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率，這就是所謂的“調(diào)控須‘穩(wěn)”。

責(zé)任編輯：徐瑞泰

Abstract： For middle school students， mastery of methods and competence of solving problems is more important than acquiring knowledge. As far as senior middle school physics teaching is concerned， the key to developing students ability of solving problems and mastering the techniques consists in the development of thinking quality.

Key words： senior middle school physics； thinking quality development； explorationendprint