指向思維可視化物理課堂的構(gòu)建與探索

胡向華

【摘要】基于核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的自主學(xué)習(xí)型課堂研究，通過物理思維可視化工具的開發(fā)和研究，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。本文以具體課例“電流 電流表的使用”為例，通過思維導(dǎo)圖的逐步構(gòu)建使物理思維可視化、動(dòng)態(tài)化、系統(tǒng)化、聯(lián)結(jié)化并用于課堂教學(xué)實(shí)踐，為一線教師培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)提供可參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】思維導(dǎo)圖 思維可視化 核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）22-0163-02

一、設(shè)計(jì)背景

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，初中物理教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)。

筆者于2017年12月申請(qǐng)了《初中物理思維可視化工具的開發(fā)與應(yīng)用的研究》課題，通過思維導(dǎo)圖的構(gòu)建為工具使物理思維可視化來提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。改進(jìn)初中物理課堂，將學(xué)生的隱性思維顯性化、抽象思維形象化、靜態(tài)思維動(dòng)態(tài)化最終達(dá)到思維的可視化，讓零散的知識(shí)通過思維導(dǎo)圖聯(lián)結(jié)起來。

二、教學(xué)過程

第一塊：用動(dòng)畫視頻“水流類比電流”來認(rèn)識(shí)電流。

設(shè)計(jì)意圖：用水流類比電流，形象地認(rèn)知電流，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第二塊：電流表

（一）讀數(shù)

教師：先給出一張圖，提問電流值？

學(xué)生：0.34A。

教師：你怎么讀出來的？

學(xué)生：先看接線柱——確定量程，再看分度值。

教師：怎樣確定分度值？

學(xué)生：一個(gè)大格子0.2A，被分成10個(gè)小格，每個(gè)小格0.02A。

設(shè)計(jì)意圖：通過提問的手段，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果的檢測(cè)，（1）看接線柱——確定量程；（2）再看分度值。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生觸類旁通的關(guān)鍵能力，在物理中有很多測(cè)量使用的工具，我們都需要準(zhǔn)確的讀數(shù)，所以掌握讀數(shù)方法是關(guān)鍵能力。

（二）使用

（1）看這三張圖，電流表是否串聯(lián)使用？

（2）給出了指針反偏的圖，問為什么指針會(huì)偏向電流表左邊沒有刻度的地方？（學(xué)生：因?yàn)殡娏鞅淼恼M(jìn)負(fù)出接反了。）用電流表演示了電流從電流表的正接線柱流入負(fù)接線柱流出。

（3）禁止電流表直接接在電源的兩極，為什么？（學(xué)生……）

給出電流表的電阻很小，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，電流表直接接在電源的兩級(jí)會(huì)造成電源短路。

（4）給出了電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小和電流表指針偏轉(zhuǎn)到右側(cè)沒有刻度的地方的兩幅圖，問：為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？（學(xué)生：電流在0-0.6A范圍內(nèi)，誤接了0-3A量程和電流在0-3A范圍內(nèi)，誤接了0-0.6A量程）追問：那我也不知道電路中電流大概多大，我該如何選量程呢？（學(xué)生：試觸）

設(shè)計(jì)意圖：通過三張圖來理解“電流表要串聯(lián)使用”不能狹隘地理解“電流表只能用于串聯(lián)電路”，通過“為什么會(huì)出現(xiàn)后面四張圖的現(xiàn)象”提問，來得出電流表的正確使用。培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖的意識(shí)和能力，通過思維導(dǎo)圖找到知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)結(jié)，使知識(shí)形成脈絡(luò)清晰地展現(xiàn)在學(xué)生的頭腦中。這是本節(jié)課要達(dá)到的利用初中物理課堂培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的重要目標(biāo)。

第三塊：探究串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)

（一）探究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)

（1）猜想IA、IB、IC三點(diǎn)的電流有什么關(guān)系？

學(xué)生：相等。

心中的疑惑：越靠近電源正極電流越大，小燈越亮。

通過實(shí)驗(yàn)來解答自己心中的疑惑，我建議三個(gè)人合作IA、IB、IC。

（2）數(shù)據(jù)記錄在表格中。

學(xué)生：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三處電流相等，所以得出結(jié)論。

（3）結(jié)論：串聯(lián)電路中電流處處相等IA=IB=IC。

好不好？（學(xué)生：異口同聲說不好）追問：為什么不好？（學(xué)生：沒有多次實(shí)驗(yàn)得到普遍規(guī)律）

隨后我就三次斷閉開關(guān)問，這樣多次實(shí)驗(yàn)可以了吧？（學(xué)生：不好）

那應(yīng)該怎樣多次實(shí)驗(yàn)得到普遍規(guī)律？（學(xué)生：換用不同規(guī)格的小燈多次實(shí)驗(yàn)）

（4）學(xué)生：換用不同規(guī)格的小燈多次實(shí)驗(yàn)。

（5）發(fā)現(xiàn)：規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)在同一電路中，亮度不同，電流相同。

（6）結(jié)論：串聯(lián)電路中電流處處相等IA=IB=IC。

（7）為什么要換用不同規(guī)格的小燈多次實(shí)驗(yàn)？

確定電流相等，不是由小燈規(guī)格相同導(dǎo)致的，而是由串聯(lián)這種連接方式?jīng)Q定的。

設(shè)計(jì)意圖：自主學(xué)習(xí)型課堂的弊端就在于學(xué)生在自主學(xué)習(xí)時(shí)了解了探究性實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)論，這樣探索性的實(shí)驗(yàn)就變成了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這樣猜想就失去了它原有的意義，這就需要老師在鉆研教材時(shí)挖掘?qū)W生心中的疑惑?！盀槭裁匆獡Q用不同規(guī)格的小燈多次實(shí)驗(yàn)？”是本節(jié)理解上的難點(diǎn)，那么我采用在學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，利用學(xué)生認(rèn)知上的沖突引出三次斷閉開關(guān)達(dá)到多次測(cè)量只能減小讀數(shù)誤差。

（二）探究并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)

學(xué)生：實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論。

第四塊：教學(xué)反思

近年來筆者實(shí)踐于初中物理課堂的第一線，運(yùn)用思維可視化方法及技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可以使知識(shí)更易被理解和記憶，這只是思維可視化的“小用”，其“大用”在于有效發(fā)展學(xué)生的思維能力及學(xué)習(xí)興趣。

2016 年 9 月，教育部下發(fā)的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》指出，物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面構(gòu)成。二者都有關(guān)鍵詞“科學(xué)思維”，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

當(dāng)然，本節(jié)課還有一些地方需要深思或改進(jìn)，進(jìn)一步使課堂教學(xué)得到升華。