基于學生科學思維培養(yǎng)視角的中學物理翻轉(zhuǎn)課堂教學模式建構(gòu)

常曉慧+侯恕+陳榮環(huán)

摘 要：培養(yǎng)學生的科學思維是物理教育的價值追求。本文基于學生科學思維培養(yǎng)視角論述翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，建構(gòu)中學物理翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，根據(jù)該模式設(shè)計教師實施教學的流程，并以“力的合成”的教學為例闡述其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：科學思維培養(yǎng)；物理翻轉(zhuǎn)課堂；教學模式建構(gòu)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）9-0007-3

科學思維以認識客觀世界的本質(zhì)為目的，是伴隨對科學事物有意識尋求而產(chǎn)生的內(nèi)在心理過程，對科學思維進行培養(yǎng)的關(guān)鍵是“有意識性”和“思維顯化”。翻轉(zhuǎn)課堂是相對于傳統(tǒng)課堂提出的，是以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托對傳統(tǒng)課堂的一種顛覆。課前學生通過網(wǎng)絡(luò)資源進行自主學習，課上通過生生互動、師生互動共同完成知識內(nèi)化[1]，其實質(zhì)性特征是強調(diào)學習的“主動性”和“交往性”。學生學習的“主動性”是“有意識性”的表現(xiàn)，表明其思維是活躍的，而學生學習的“交往性”則是通過言語完成“思維顯化”的過程。因此，翻轉(zhuǎn)課堂是科學思維培養(yǎng)的有效途徑，本文探討基于學生科學思維培養(yǎng)的中學物理翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的建構(gòu)及其應(yīng)用。

1 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的建構(gòu)

1.1 知識傳遞階段

課前學生自主學習是知識傳遞的階段，在這個階段教師要注意兩個問題：第一，學生自主學習的過程中要有目標引領(lǐng)，不能漫無目的；第二，保障知識傳遞工具即網(wǎng)絡(luò)學習資源的優(yōu)質(zhì)性。因此，教師要提供針對學習內(nèi)容的問題清單及優(yōu)質(zhì)的視頻、文本等學習資源。根據(jù)科學思維培養(yǎng)的要求，問題清單應(yīng)符合教學目標的要求并符合學情，保證學生通過思考可以對學習內(nèi)容有初步的認識；學習資源應(yīng)能給學生提供足夠的感性認識，豐富的感性認識是學生進行思維活動的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)的實驗視頻、與學生生活密切相關(guān)的事例都是很好的感性材料。

1.2 知識內(nèi)化階段

課堂上師生討論交流是共同完成知識內(nèi)化的階段，可以分為“問題清單交流”與“練習互評提升”兩個環(huán)節(jié)。問題清單交流主要針對學生課前自主學習的問題清單，解決學生課前未解決或未意識到的問題；練習互評提升則是通過練習相關(guān)問題及生生互評進一步鞏固所學的知識，深化對知識的理解。

（1）問題清單交流

如圖1所示，問題清單交流環(huán)節(jié)由組內(nèi)交流、探究性學習、組際交往和教師講評四部分組成。首先，組內(nèi)的同學就問題交流各自的看法，根據(jù)教師準備的探究材料制定探究計劃并完成探究活動，歸納總結(jié)結(jié)論并組織匯報。教師要監(jiān)督各小組的交流情況并予以指導。在組際交往階段，教師請一組匯報，另一組糾錯和補充，如此循環(huán)，直至對問題的理解趨于完善，若該過程中遇到問題可以進一步探究。最后，教師對整個過程予以講評，講評時要注意兩個方面的問題：第一，針對學生交流過程中暴露的問題進行講解，消除學生的思維障礙；第二，注意將知識系統(tǒng)化，可以使用概念圖揭示問題間的聯(lián)系和內(nèi)在邏輯，避免學生思維碎片化。

這一教學環(huán)節(jié)的設(shè)計從3個方面體現(xiàn)了對學生科學思維的培養(yǎng)：

第一，學生在交流和匯報活動中，練習用有條理的言語表達自己的觀點，可以使自己的思維更加嚴謹，更加符合邏輯。學生將自己的想法變成準確、嚴密的外部言語的過程，實際上是思維顯化的過程，可以促使學生認識到自己的思維過程中的漏洞和偏差。

第二，教師組織學生對小組匯報進行糾錯和補充，一方面可以使學生認真聽其他同學的匯報，另一方面學生抱著質(zhì)疑的心態(tài)去聽，必然引發(fā)獨立的思考。更重要的是，練習“尋找別人的錯誤”有利于學生批判性思維的培養(yǎng)，而批判性思維是培養(yǎng)學生創(chuàng)新品質(zhì)的前提。

第三，探究式教學是科學思維培養(yǎng)的有效途徑。在學生進行探究性學習的過程中，將充分運用分析、推理、歸納等科學思維方法對科學材料進行處理，不斷提高自身的科學思維品質(zhì)，使自己的科學思維更加嚴謹、深刻、靈活，并日趨完善。[2]

（2）練習互評提升

教師依據(jù)教學目標以及問題清單搜集和編制習題讓學生進行當堂練習，并讓學生交換練習進行互評，最后教師對存在的問題進行總結(jié)。在學生習得新的知識后，及時地運用所學的知識解決問題有助于學生的思維向深層次發(fā)展。通過學生之間互評來確定正確的問題解法，并通過討論交流得出最佳的問題解決方案。在合作學習中學生的思維品質(zhì)會更加深刻和完善，思維能力也會得到進一步提升。同時，這種當堂練習及互評有利于教師有效掌握學生的學習情況和思維誤區(qū)，獲得更全面、更準確的反饋，而這種反饋又可以作為后續(xù)教學中進行學情分析的依據(jù)。

2 教學實施流程

根據(jù)上面建構(gòu)的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式，教師進行教學實施的流程如圖2所示。首先，教師依據(jù)相關(guān)理論知識、物理課程標準以及以往的教學經(jīng)驗對教材和學情進行分析，并依據(jù)教材分析與學情分析制定教學目標。然后，教師依據(jù)教學目標設(shè)計問題清單，并根據(jù)問題清單搜集和開發(fā)學習資源。課堂練習的設(shè)置要遵循教學目標的引領(lǐng)，并與問題清單的知識內(nèi)容保持一致。最后，把學生在課堂上討論交流以及課堂練習中的表現(xiàn)作為反饋，又可以進一步成為教師進行學情分析的依據(jù)。

3 “力的合成”的教學案例

3.1 教材分析

在學習了力的概念以及重力、彈力、摩擦力等常見力后，力的合成的學習能夠鞏固學生對力的理解，深化對力的認識。平行四邊形定則是學生對物體進行受力分析的基礎(chǔ)，同時力的矢量運算法則又為運動的合成的學習做好知識上的儲備。力的合成所體現(xiàn)的等效替代思維方法也是物理學習中的重要思維方法，即只要效果相同，就可以進行代換。“等效電路”“交流電的有效值”“電荷形成電場的等效”都應(yīng)用等效替代的思維方法。本節(jié)課的教材也是在此基礎(chǔ)上引出合力、分力以及力的合成的概念。

3.2 學情分析

學生已經(jīng)學習了位移、重力、彈力等矢量，對兩段位移的總位移有一定認識，但是學生只接觸過只有大小沒有方向的物理量之間的代數(shù)運算，對矢量運算缺乏感性認識[3]。教學中要利用生活實例、演示實驗和探究實驗給學生提供足夠的感性材料。

3.3 教學目標

（1）知識與技能

理解合力與分力以及力的合成的概念，體會等效替代的思維方法。

理解共點力的概念，知道平行四邊形定則的適用條件。

掌握利用力的平行四邊形定則求幾個分力的合力的方法。

（2）過程與方法

通過合力與分力以及力的合成的概念的學習過程，體會等效替代的思維方法。

通過自主探究，體會發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律過程中的艱辛與快樂，逐步形成科學的思維方式。

（3）情感、態(tài)度與價值觀

通過體會由嚴密的論證、推理得到物理規(guī)律的過程，逐步養(yǎng)成嚴謹、務(wù)實的科學態(tài)度。

通過交流討論，逐步養(yǎng)成質(zhì)疑精神和批判性思維并逐漸形成創(chuàng)新能力。

3.4 問題清單及學習資源

表1是《力的合成》的問題清單及學習資源。視頻1選取曹沖稱象的故事，向?qū)W生滲透等效替代思想；視頻2～5都是選取生活中的實例，可以有效豐富學生的感性認識；視頻6則是對實際情境的簡化，將人對水桶的力簡化為輕繩對掛鉤的力。這樣的設(shè)計有利于學生的思維由表象思維到抽象思維的發(fā)展，有利于學生進一步設(shè)計出探究“力的合成”的實驗探究方案[4]。

3.5 課堂教學

（1）問題清單交流

教師首先組織學生就問題清單上的內(nèi)容進行組內(nèi)和組際的討論，學生逐步理解合力與分力的概念，知道共點力、力的合成的概念，體會等效替代的思維方法。然后，教師引導學生討論如何設(shè)計實驗探究方案，討論的主要問題包括：如何確定一組合力與分力；如何使合力與分力的作用效果相同；用什么方法將合力與分力的大小和方向表示出來；合力與分力的關(guān)系有無規(guī)律可循；如何探究合力與分力間關(guān)系的規(guī)律。最終學生自主確立探究力的合成的實驗探究方案，并進行自主探究。通過對實驗結(jié)果的討論交流，總結(jié)出力的合成的平行四邊形定則。

（2）練習互評提升

練習1：圖3所示的彈簧受到的合力是零嗎？說說你的理由。

練習2：一根繩繞在定滑輪上，繩兩端的拉力分別為F1和F2，如圖4所示，這兩個力是共點力嗎？

練習3：力F1=9 N，方向水平向左，力F2=12 N，方向豎直向上。求這兩個力的合力F的大小和方向。

練習4：共點力F1=F2=10 N，兩個力的夾角為60 °。求這兩個力的合力F的大小。

練習5：若三個共點力大小均為10 N，互成120 °夾角。求這三個力的合力F的大小。

參考文獻：

[1]吳繼閣，王洋.初中物理“翻轉(zhuǎn)課堂”模式及其應(yīng)用[J].中學物理教學參考，2014，44（4）：18—19.

[2]常曉慧，侯恕.基于高中生科學思維培養(yǎng)的探究式教學——以“楞次定律”為例[J].物理教學探討，2016，33（5）：6—8.

[3]張杰，馬宇澄.適時適度地參與學生的科學探究活動——“力的合成”教學設(shè)計[J].中學物理教學參考，2011，40（1-2）：20—22.

[4]趙曉丹，洪正平.從認識論角度分析《力的合成》教學[J].中學物理，2015，33（9）：4—5.（欄目編輯 趙保鋼）