增強教學關聯(lián)意識 提升學生思維能力 *
——以“曲線運動”教學為例

印曉明

(江蘇省南菁高級中學，江蘇 無錫 214437)

科學思維是物理學科核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容，而在傳統(tǒng)物理教學中豐富的學習內(nèi)容往往與有限的課堂時間相矛盾，為了加快學習的進程，會出現(xiàn)重知識而輕思維的傾向，過多著眼于學習的結(jié)果而不是學習過程。在知識爆炸的信息化時代，知識永遠也學不完，百科全書式的人才并不能適應未來的發(fā)展。正如杜威所言：“對于學校來說，它所能做的或需要做的一切，就是培養(yǎng)學生的思維能力”，而“持久地改進教學方法和學習方法的唯一直接途徑，在于把注意力集中在要求思維、促進思維和檢驗思維的種種條件上”。

1 指向?qū)W生思維發(fā)展的教學設計架構

思維的出發(fā)點與目標是“各種行動、各種事實、各種事件和各種事物的種種關系”，超越基礎學力、圍繞“為思維而教”設計和組織物理教學，需要立足于整體，增強教學過程中的關聯(lián)意識，逐步形成教學的最優(yōu)化路徑。根據(jù)物理學科的本質(zhì)特征和學生思維發(fā)展的一般規(guī)律，以學生已有的知識經(jīng)驗及直觀的表象認識為起點，引導學生通過觀察、實驗、分析等活動，在問題解決中體驗知識獲得和運用的過程，掌握物理學科的“知識結(jié)構框架”及“研究方法框架”，而不僅僅是零碎的、靜態(tài)的知識、經(jīng)驗，可以使學生在獲得知識和技能的同時，得到思維的鍛煉與發(fā)展，在學“會”中生“慧”，體現(xiàn)物理學科的育人價值?；谏鲜鏊伎迹赶?qū)W生思維發(fā)展的教學設計架構如圖1所示。

圖1

2 “曲線運動”的教學實踐

2.1 聯(lián)想與整合：梳理學習內(nèi)容的結(jié)構關聯(lián)

“曲線運動”是人教版高中物理必修2的首章內(nèi)容，在課堂引入時，精心設計系列問題，組織學生回顧必修1中所學的各個章節(jié)的內(nèi)容，梳理章節(jié)間的邏輯關系，學生可以猜測出必修2第一章的學習內(nèi)容，大致梳理出對應的研究思路(圖2)。

圖2

表1

在必修1中主要研究直線運動，學生學習了研究物體運動的一般方法，先從運動學的角度，用位移、速度、加速度等物理量去描述物體運動，再從動力學的角度研究力和運動的關系，分析物體為什么會做這樣的運動，這是由表及里、由現(xiàn)象到本質(zhì)的研究過程。我們也是按照這個思路來研究比直線運動更加復雜的曲線運動。

每一門學科都有自己獨特的結(jié)構，用簡潔、清晰的結(jié)構來統(tǒng)領紛繁復雜的學科內(nèi)容，逐漸達成對知識結(jié)構的體系化，避免知識等在頭腦中的無序化堆積，是學生思維能力得以發(fā)展的前提和基礎。教材作者在編寫教材時，對知識點間的結(jié)構關系、邏輯關系、呈現(xiàn)順序等都已經(jīng)過反復仔細的研究，因此，在教學設計的過程中，需讀懂教材給予的教學暗示，以一種有利于學生學習的方式顯化新舊知識間的結(jié)構關聯(lián)，使前后知識互相蘊含、自然推演，為學生的思維搭建從已知到未知的通路。

2.2 活動與體驗：激活學生的認知系統(tǒng)

在研究曲線運動的速度方向時，為了引導學生經(jīng)歷關鍵知識的形成過程，筆者將學習過程設計為層層深入的如表1所示的4個階段：(1) 引領學生觀察生活中的曲線運動，猜想瞬時速度的方向；(2) 觀察小球沿圓軌道運動的現(xiàn)象；(3) 分組做小球沿曲線軌道運動的實驗；(4) 通過理論分析，得出結(jié)論。用問題鏈創(chuàng)設思維的載體，以學生的感受為出發(fā)點設計實驗與理論探究過程，引導他們合理設計實驗方案，觀察、分析實驗現(xiàn)象，思考實驗現(xiàn)象背后蘊含的物理原理，幫助他們找到用以“踏腳”的動手動腦的“臺階”，充分調(diào)動學生的多維認知系統(tǒng)，為他們思維能力的發(fā)展提供必要的支撐與幫助。

表2

2.3 邏輯與本質(zhì)：揭示研究問題的一般方法

表2展示了探究物體做曲線運動的條件的學習過程設計，在明了曲線運動速度方向的基礎上，通過對層層深入的問題串的思考，可自然過渡到探究“物體做曲線運動的條件”,學生會初步認識到：合力與速度方向不在同一直線上時，物體就要做曲線運動，此后筆者為學生提供了帶有傾斜軌道的木板、白紙、小鐵球、紅墨水、磁鐵等，請學生利用所給的器材設計實驗，讓小球做曲線運動，邀請一組學生利用實物展臺展示探究成果(小球沾上紅墨水，在白紙上留下運動軌跡)。借助學生的實驗演示，教師在實物展臺上用簽字筆與學生一起畫出小球的受力圖，從理論角度分析小球做曲線運動的原因。

在“曲線運動物體的速度方向”“物體做曲線運動的條件”這兩個核心教學內(nèi)容的過程設計中(表1、2)，采用了物理學常規(guī)的研究思路：提出問題、觀測、實驗探究、推測答案、理論分析、得出結(jié)論。在一節(jié)課中，讓兩個不同內(nèi)容體現(xiàn)出相似的研究邏輯，目的是超越課堂教學的“知識裝載”功能，向?qū)W生傳授知識背后更深層次的科學研究方法，讓學生在解決問題的過程中獲得對科學方法的感性認識，體悟到從特殊到一般、從現(xiàn)象到本質(zhì)的研究邏輯，提升學生的科學論證和科學推理能力。

2.4 遷移與應用：重視生活情境的課堂呈現(xiàn)

按照研究機械運動的一般方法，學生用運動量描述曲線運動規(guī)律、用動力學理論解釋曲線運動成因，在本節(jié)課的遷移與應用環(huán)節(jié)，引導學生研究兩個生活實例。

生活實例一：觀看視頻，在建筑工地上用塔吊運送建材，使建材在豎直向上做勻速直線運動的同時水平向外勻速移動，若已知水平、豎直勻速運動的速度分別為vx、vy。(1) 思考與討論：建材運動的軌跡是曲線還是直線？可以用哪些方法判斷？(2) 提出拓展性問題：如果要讓建材的運動軌跡是一條曲線，可以怎么做？

生活實例二：為自行車的前后輪設計擋泥板。重視科學的學習與工程的學習相結(jié)合，提高科學、技術、工程和數(shù)學(STEM)的綜合素養(yǎng)，對于學生的未來發(fā)展有著重要的意義。在課堂教學中，我們需要將物理知識和實際生活情境相關聯(lián)(圖3)，更好地體現(xiàn)知識從建構到應用的整體進程，采用長期的、浸潤式的教學方法，有意識地培養(yǎng)學生建構物理模型的能力和解決實際問題的能力。

圖3

3 教學反思

教學最根本的價值是“育人”，基于核心素養(yǎng)的高中物理教學需立足生命立場，倡導參與體驗，注重思維培育，可從以下方面增強學習內(nèi)容與學生發(fā)展的關聯(lián)度，實現(xiàn)學生高品質(zhì)的學習。

(1) 從知識點教學轉(zhuǎn)向知識結(jié)構教學。圍繞一個知識點或課時的微觀層面教學，需立足整體進行設計，充分體現(xiàn)部分與整體在知識、方法等方面的關聯(lián)度，用簡潔、清晰、進階式的“結(jié)構”來統(tǒng)領教學內(nèi)容，讓學習內(nèi)容和基于學習者體驗的感悟彼此相關、發(fā)生聯(lián)動。

(2) 思維力與實踐力的培養(yǎng)是關鍵。物理教學不能僅僅停留在“博學”這個層面，還需關注“審問、慎思、明辨、篤行”等目標的達成。指向核心素養(yǎng)的教學設計可以挑選思維力和實踐力的培養(yǎng)作為著力點，設計系列化的真實情境與任務，提升學生的核心素養(yǎng)。

(3) 科學性與人文性并重，育“美”的人。任何學習活動都不會是單純的智育過程，都承載了培養(yǎng)“完整的生命個體”的使命，在物理教學中有意識地注重人文精神的關照，可以讓學生在不斷完善自我的同時，也完成對客觀事物的價值判斷、轉(zhuǎn)換，提升學生的價值需求和精神境界。