立足物理課堂發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

劉佳

摘 要：課堂是學(xué)生在校學(xué)習(xí)的主陣地，學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)直接關(guān)系著學(xué)生思維能力的發(fā)展。因此，為了尋求學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的有效途徑，必須立足課堂。從循序漸進(jìn)、逐步引導(dǎo)、利用認(rèn)知沖突和尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)這四個(gè)方面著手，立足課堂，為學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：循序漸進(jìn)；逐步引導(dǎo)；認(rèn)知沖突；尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)；科學(xué)思維發(fā)展

思維能力是智力和能力的核心，思維能力的發(fā)展是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，也是物理教育的重要內(nèi)容[ 1 ]。古語(yǔ)云：“授人予魚不如授人與漁”，我們向?qū)W生傳授知識(shí)的同時(shí)，更有必要教會(huì)他們思考問題和解決問題的方法，也即是培養(yǎng)學(xué)生良好的思維能力。

心理學(xué)研究表明：青少年思維發(fā)展的一般規(guī)律是：以具體形象的思維為主，逐步過渡到抽象思維為主[ 2 ]。物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，給學(xué)生提供了大量的具體形象思維，如何實(shí)現(xiàn)抽象思維能力的發(fā)展，是物理教學(xué)的重要任務(wù)。筆者從以下幾個(gè)方面入手，立足課堂，提高課堂的效率，幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維。

1 順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知能力，循序漸進(jìn)地推進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展

電學(xué)是初中物理重要的組成部分，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的困難所在。幫助學(xué)生解決這個(gè)困難，是每一位一線物理教師都必須面對(duì)的問題。

初中生的思維能力有限，很多知識(shí)的獲取都依賴于表面直觀的感受。我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)要充分考慮到學(xué)生的認(rèn)知能力，找到最適合他們的方法。如：在電學(xué)的伊始，學(xué)生開始認(rèn)識(shí)兩種基本的電路—串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，學(xué)習(xí)電路圖和實(shí)物圖的相互轉(zhuǎn)化。讓學(xué)生根據(jù)電流的方向來認(rèn)識(shí)電路，即：電流從電源的正極出發(fā)，依次經(jīng)過導(dǎo)線，開關(guān)，用電器回到電源的負(fù)極。將會(huì)給學(xué)生的電學(xué)學(xué)習(xí)減少很多阻礙。學(xué)生能很好地區(qū)分串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，根據(jù)電路圖或?qū)嵨飯D辨別電路的連接方式。此為“循序”所在。

然而，隨著對(duì)電學(xué)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，依據(jù)電流的方向判斷電路連接方式存在困難。如圖1，此時(shí)，學(xué)生對(duì)電路已經(jīng)相對(duì)了解，我們可以從其他方面入手，引導(dǎo)學(xué)生按照等效點(diǎn)的方式來認(rèn)電路，即：A與C為等效點(diǎn)，B與D為等效點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)L1、L2、L3的兩端并列地連在一起，三個(gè)燈泡屬于并聯(lián)。

在這個(gè)過程中，學(xué)生經(jīng)歷了理性思維的分析過程，從更深層次去理解電路的連接方式，此為“漸進(jìn)”所在。

2 逐步引導(dǎo)，完成形象直觀到抽象思維的轉(zhuǎn)變

物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)并由此得出結(jié)論，這本身就是思維能力的發(fā)展過程，也是完成形象直觀到抽象思維的轉(zhuǎn)變過程。然而由于初中生的能力有限，有時(shí)并不能很順利的完成這一過程，這就需要我們?cè)诮虒W(xué)中逐步引導(dǎo)，幫助學(xué)生完成這一轉(zhuǎn)變。如：“連接串聯(lián)電路和并聯(lián)電路”中開關(guān)在串并聯(lián)電路中的作用的實(shí)驗(yàn)探究，采用了表格的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生按照示范設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象并得出相關(guān)的結(jié)論。

具體設(shè)計(jì)如下：

實(shí)驗(yàn)探究

結(jié)論：串聯(lián)電路中， 。

結(jié)論：并聯(lián)電路中， 。

串并聯(lián)電路中開關(guān)的作用是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)所在，也是電學(xué)初學(xué)者經(jīng)常容易混淆的地方。基于這一現(xiàn)象出發(fā)，本表的設(shè)計(jì)采用示范和學(xué)生自主設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式。如表格1和表格2中第二行所示每一種電路開關(guān)的位置和對(duì)應(yīng)電路圖都給出一個(gè)示范，示范學(xué)生用準(zhǔn)確的語(yǔ)言和規(guī)范的電路表述開關(guān)的位置，為學(xué)生后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)，后面改變開關(guān)位置的兩種情況讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)。降低了電學(xué)初學(xué)者設(shè)計(jì)電路的難度，為后續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，分析結(jié)論留下充足的時(shí)間。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程采用表格的形式呈現(xiàn)，條理清晰，既訓(xùn)練了學(xué)生設(shè)計(jì)電路并作出相應(yīng)電路圖的能力，同時(shí)記錄每次的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)當(dāng)次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出初步結(jié)論，利用表格逐步引導(dǎo)，得出在兩種電路中開關(guān)的不同作用。

整個(gè)表格的設(shè)計(jì)充分考慮到學(xué)生的能力，將電路中每一次開關(guān)的位置、相應(yīng)的電路、及開關(guān)斷開閉合時(shí)燈的發(fā)光情況記錄下來，這些是學(xué)生的直觀感受。而每次實(shí)驗(yàn)后的初步結(jié)論是學(xué)生理性思維發(fā)展的第一步，最后的結(jié)論進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。整個(gè)表格的設(shè)計(jì)采用逐步深入引導(dǎo)的方式很好地幫助學(xué)生完成形象直觀到理性思維的轉(zhuǎn)變。

3 利用認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生推理性思維的發(fā)展

學(xué)生在日常生活中，形成了自己的知識(shí)體系和認(rèn)知[ 3 ]。通過演示實(shí)驗(yàn)展示跟學(xué)生認(rèn)知有沖突的場(chǎng)景，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望，促使他們利用學(xué)到的物理知識(shí)去尋求導(dǎo)致這些差異的原因，啟發(fā)學(xué)生在今后的物理學(xué)習(xí)乃至今后的生活中學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)去解決問題，利用公式推導(dǎo)，找出問題的本質(zhì)，促進(jìn)推理性思維能力的發(fā)展。

如：在“測(cè)量電功率”一課中，利用自制的教具，創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，得出“220V 100W”的燈比“220V 40W” 的燈要亮。主要源于家庭電路中這兩種燈采用并聯(lián)的方式接入，學(xué)生只有感性認(rèn)知，但對(duì)于燈的亮暗取決于什么物理量沒有更深的思考和認(rèn)知。本實(shí)驗(yàn)先演示家庭電路的接法，與學(xué)生原有認(rèn)知現(xiàn)象一致（如圖2），在此基礎(chǔ)上加入兩燈串聯(lián)的接法，出現(xiàn)了與學(xué)生原有認(rèn)知截然不同的現(xiàn)象——“220V 40W” 的燈比“220V 100W”的燈更亮（如圖3）促使學(xué)生找出原因。

學(xué)生經(jīng)歷測(cè)量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)后，得出燈泡的亮暗取決于燈的實(shí)際功率，燈泡的實(shí)際功率越大，燈越亮。

對(duì)于上述演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行理論推導(dǎo)找出與認(rèn)知發(fā)生沖突的原因。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的基礎(chǔ)上，利用理論推導(dǎo)的方式解決燈泡亮暗的問題，使得學(xué)生對(duì)燈的亮暗取決于燈的實(shí)際功率這一問題認(rèn)識(shí)更加深刻。也教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)用理論推導(dǎo)的方式解決深層次的問題，促使學(xué)生推理性思維的發(fā)展。

4 尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，大膽質(zhì)疑促進(jìn)學(xué)生批判性思維的發(fā)展

由于實(shí)驗(yàn)器材的精確性，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，這時(shí)學(xué)生可能會(huì)為了迎合書本上的結(jié)論去修改數(shù)據(jù)。我們應(yīng)該抓住這些機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，用批判性思維大膽質(zhì)疑，找到背后的原因。在這一過程中促使學(xué)生批判性思維的發(fā)展。

“伏安法測(cè)電阻”這節(jié)課中，實(shí)驗(yàn)部分在教材原有實(shí)驗(yàn)“測(cè)量定值電阻的阻值”的基礎(chǔ)上增加測(cè)量小燈泡的電阻。得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表3、4：

表3數(shù)據(jù)分析：4次電阻的阻值不同，但差距很小，在誤差允許范圍內(nèi)。因此，該定值電阻的阻值應(yīng)該用這4次的電阻取平均值。

表4數(shù)據(jù)分析：4次電阻的差距很大，能否按照上面定值電阻阻值的計(jì)算方法把這4組電阻值求平均值得出小燈泡的電阻呢？

思考發(fā)現(xiàn)：電路連接和讀數(shù)都沒有錯(cuò)誤，這4次的數(shù)據(jù)差距很大，不屬于誤差范圍不能求平均值。到底什么原因?qū)е滤鶞y(cè)4次小燈泡電阻出現(xiàn)較大的差別；讓學(xué)生大膽猜測(cè)，引導(dǎo)得出小燈泡電阻是變化的，結(jié)合實(shí)際得出小燈泡的電阻與溫度有關(guān)。在本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程中，引導(dǎo)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí) ，用批判性思維大膽質(zhì)疑，找出背后的原因，培養(yǎng)了學(xué)生敢于堅(jiān)持真理的科學(xué)精神，學(xué)生的批判性思維得到了很好的發(fā)展。

科學(xué)思維的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)乃至今后的發(fā)展都至關(guān)重要，作為一線教師，我們責(zé)任重大，立足物理課堂，抓住教學(xué)中出現(xiàn)的一切機(jī)會(huì)，為學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展提供助力。

參考文獻(xiàn)：

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