合理應(yīng)用思維教學(xué)，提高高中物理教學(xué)有效性

魏玉福

摘 要：思維教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)，提高學(xué)生思維能力的有效教學(xué)策略，將思維教學(xué)應(yīng)用到高中物理教學(xué)中，能夠促使物理教學(xué)貫徹落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)，全面實(shí)現(xiàn)物理教育的育人功能，引導(dǎo)學(xué)生掌握終身學(xué)習(xí)的基本技能。本文分析了高中物理思維教學(xué)的內(nèi)涵與方法，并以《牛頓第一定律》為例，分析了思維教學(xué)在高中物理教學(xué)中的合理應(yīng)用策略，期望對(duì)提高高中物理教學(xué)有效性有所幫助。

關(guān)鍵詞：思維教學(xué);高中物理教學(xué);科學(xué)思維

思維是智力與能力的核心構(gòu)成部分，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率起著決定性的作用。新版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出，要將科學(xué)思維素養(yǎng)作為物理學(xué)科的核心素養(yǎng)關(guān)鍵成分，在教學(xué)活動(dòng)中得到落實(shí)到位。隨著新課改的深化推進(jìn)，高中物理教學(xué)要積極應(yīng)用思維教學(xué)策略，采用有效地思維教學(xué)方法，圍繞科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)開展教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維養(yǎng)成和能力發(fā)展，從而提高高中物理教學(xué)的有效性，為新課改在物理課堂教學(xué)中的順利實(shí)施打下基礎(chǔ)。

一、高中物理思維教學(xué)的內(nèi)涵與方法

（一）思維教學(xué)內(nèi)涵

思維教學(xué)是指以提高思維能力為目標(biāo)而開展的一系列教學(xué)活動(dòng)。思維教學(xué)以現(xiàn)代心理學(xué)理論為指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)思維品質(zhì)對(duì)學(xué)習(xí)質(zhì)量的影響，打破了以往智力不可改變的固守觀點(diǎn)，將思維定性為一種技能，使學(xué)習(xí)者能夠掌握有效地學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效果[1]。在學(xué)科核心素養(yǎng)背景下，高中物理課程思維教學(xué)主要圍繞科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)開展教學(xué)活動(dòng)，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)新四個(gè)維度。高中物理新課標(biāo)對(duì)科學(xué)思維劃分為五級(jí)水平，要求教師遵循學(xué)生的科學(xué)思維水平發(fā)展規(guī)律，組織課堂教學(xué)活動(dòng)，以保證物理教學(xué)的有效性[2]。

（二）思維教學(xué)方法

高中物理思維教學(xué)的具體教學(xué)步驟分為情境創(chuàng)設(shè)、問題提出、做出假設(shè)、假設(shè)驗(yàn)證、歸納總結(jié)五個(gè)步驟，在教學(xué)活動(dòng)開展的過程中，教師可以采用問題鏈教學(xué)法，以環(huán)環(huán)相扣、由淺入深的問題為驅(qū)動(dòng)力，拓展學(xué)生的思維深度和廣度，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索解決問題，突破教學(xué)重難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展[3]。對(duì)于問題鏈而言，具體分為以下類型：一是由舊知識(shí)過渡到新知識(shí)的引入性問題鏈，如在情境創(chuàng)設(shè)中提出層層遞進(jìn)式問題;二是在實(shí)驗(yàn)探究中設(shè)置的探究性問題鏈，如在物理實(shí)驗(yàn)中圍繞實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出的問題;三是針對(duì)學(xué)生易犯錯(cuò)、易誤解的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置的診斷性問題鏈，如在課堂練習(xí)階段設(shè)置學(xué)生對(duì)理論概念理解有誤的糾正類問題（詳見2.3.4有例證）;四是結(jié)合生產(chǎn)生活、科技前沿設(shè)置的遷移性問題鏈，如在生活類實(shí)例分析中提出的問題;五是對(duì)分散孤立的知識(shí)進(jìn)行歸集而設(shè)置的總結(jié)性問題鏈，如在課堂小結(jié)中提出的歸納總結(jié)類問題。通過在思維教學(xué)中運(yùn)用問題鏈教學(xué)法，能夠促進(jìn)學(xué)生推斷、比較、分析、應(yīng)用、理解、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造、探究、推理、想象、抽象等多方面思維能力的發(fā)展。

二、高中物理教學(xué)合理應(yīng)用思維教學(xué)的案例分析

下面以人教版高中物理必修一《牛頓第一定律》為例，對(duì)基于問題鏈的思維教學(xué)策略實(shí)施進(jìn)行分析探討，以提高高中物理教學(xué)的有效性。

（一）教學(xué)任務(wù)分析

1.任務(wù)一

通過區(qū)分火車運(yùn)動(dòng)中的不同狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生表述不同物理模型，準(zhǔn)確辨析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，培養(yǎng)學(xué)生分析思維，促進(jìn)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理等科學(xué)思維素養(yǎng)發(fā)展。

2.任務(wù)二

通過組織開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，歸納總結(jié)“力與運(yùn)動(dòng)”的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力、批判性思維和創(chuàng)造性思維;通過帶領(lǐng)學(xué)生分析不同物理學(xué)家對(duì)“力與運(yùn)動(dòng)”的不同觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新素養(yǎng)，使學(xué)生能夠理性評(píng)價(jià)物理學(xué)史的發(fā)展進(jìn)程。

3.任務(wù)三

通過安排課堂練習(xí)活動(dòng)，幫助學(xué)生鞏固牛頓第一定律的概念，提高學(xué)生對(duì)概念的解釋水平和應(yīng)用水平;通過引入生活實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生探索慣性大小影響因素，加深對(duì)慣性知識(shí)點(diǎn)的理解。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)在初中物理課程學(xué)習(xí)中初步認(rèn)識(shí)了牛頓第一定律，為高中階段的知識(shí)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。相比較初中物理教材而言，高中物理教材對(duì)牛頓第一定律的表述更加豐富，強(qiáng)調(diào)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以教師要組織開展表象認(rèn)知、科學(xué)推理、科學(xué)論證、初步歸納、質(zhì)疑評(píng)價(jià)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，要求學(xué)生能夠全面理解牛頓第一定律，并運(yùn)用定律解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象，解決相關(guān)現(xiàn)實(shí)問題。

（三）教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境

情境一

教師利用多媒體教學(xué)設(shè)備創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，播放高鐵停在站臺(tái)、加速出站、勻速轉(zhuǎn)彎、減速進(jìn)站的四段視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀看視頻，并結(jié)合視頻回答以下問題：（1）高鐵經(jīng)歷了什么過程？（2）靜止是哪個(gè)過程？運(yùn)動(dòng)是哪個(gè)過程？靜止是運(yùn)動(dòng)中的一種嗎？（3）哪個(gè)過程運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化？為什么？（4）你對(duì)力的作用是如何理解的？通過創(chuàng)設(shè)多媒體教學(xué)情境，能夠讓學(xué)生在觀察表象之后辨析視頻中信息的相關(guān)性，將運(yùn)動(dòng)過程分解成不同階段，并對(duì)運(yùn)動(dòng)階段的特征進(jìn)行歸納表述。

情境二

教師再引入亞里士多德的觀點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)生活情境，將書放到桌面上，向?qū)W生提問：（1）你能采用什么樣的方法使桌面上的書運(yùn)動(dòng)起來？（2）書的運(yùn)動(dòng)需要力來維持嗎？（3）為什么力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因？通過引入生活情境，使學(xué)生能夠了解生活中常見的物理現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生獨(dú)立完成解決問題的過程，初步歸納總結(jié)出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生表象思維、概括思維、抽象思維發(fā)展[4]。

2.實(shí)驗(yàn)探究

教師讓學(xué)生經(jīng)歷伽利略的思考過程，采用科學(xué)推理與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，分析論證推論與事實(shí)相悖的情況。教師提出以下問題：（1）小球沿著斜面下降會(huì)出現(xiàn)什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化？（2）小球沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化？（3）小球在水平方向勻速運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？（4）運(yùn)動(dòng)速度不變，為什么小球最終會(huì)停下來？（5）在小球運(yùn)動(dòng)中摩擦力產(chǎn)生了什么影響？請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自己的推理。教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，包括小車、毛巾、斜面、木板等，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響，并讓學(xué)生深入思考如何才能使小車獲得相同的水平速度，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理素養(yǎng)，修正和完善學(xué)生對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生假設(shè)、論證思維能力的發(fā)展。

3.引入史料

教師向?qū)W生介紹有關(guān)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)，16世紀(jì)之前關(guān)于“運(yùn)動(dòng)”的認(rèn)知一直以亞里士多德的觀念為主導(dǎo)，伽利略運(yùn)用“理想斜面實(shí)驗(yàn)”和科學(xué)推理方法，成了打破亞里士多德錯(cuò)誤觀念的第一人[5]。在講述物理史料之后，教師介紹伽利略理想實(shí)驗(yàn)，即小球從斜面靜止自由下滑，滑上另一斜面。在演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過程中，教師提出以下問題，讓學(xué)生思考回答：（1）伽利略認(rèn)為在斜面無摩擦力的條件下，小球會(huì)回到相同高度，那么在另一斜面傾角減小之后，小球還會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？（2）如果將斜面放平，小球會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？（3）這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明“運(yùn)動(dòng)不需要力來維持”嗎？如果可以證明，那么維持物體運(yùn)動(dòng)的原因到底是什么？通過對(duì)伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的推論進(jìn)行解讀，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，有助于促進(jìn)學(xué)生分析、推理、抽象思維能力發(fā)展。最后，教師提出評(píng)價(jià)性的問題：（4）從亞里士多德的觀點(diǎn)、伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)再到牛頓第一定律，你對(duì)這一物理學(xué)歷史的發(fā)展演變過程有何看法？教師讓學(xué)生各抒己見，敢于提出自己的見解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)史進(jìn)程的理性思維，以及嚴(yán)肅的科學(xué)探究態(tài)度。

4.設(shè)置陷阱

教師在慣性定律講解階段可以設(shè)置錯(cuò)誤陷阱，將學(xué)生理解有誤、易犯錯(cuò)、有深度的問題提出來，讓學(xué)生自主分析解決問題，認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤陷阱的本質(zhì)，從而規(guī)避再次發(fā)生類似錯(cuò)誤，促進(jìn)學(xué)生思維深刻性發(fā)展[6]。關(guān)于錯(cuò)誤陷阱的問題如下：（1）某同學(xué)認(rèn)為，真空是完全不受力的情況，你認(rèn)為這名同學(xué)的觀點(diǎn)正確嗎？（2）某同學(xué)認(rèn)為，被向上拋出的物體，在空中向上運(yùn)動(dòng)，一定是受到空中的作用力。你認(rèn)為這名同學(xué)的觀點(diǎn)正確嗎？為什么？（3）某同學(xué)認(rèn)為速度越大，加速度越大，你認(rèn)為正確嗎？為什么？（4）某同學(xué)認(rèn)為，速度大小與慣性之間存在絕對(duì)關(guān)系，你認(rèn)為正確嗎？通過在慣性定律理解與應(yīng)用中層層設(shè)置陷阱，能夠讓學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，達(dá)到“知其然知其所以然”的教學(xué)效果，有助于加深學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生批判性思維發(fā)展。

5.應(yīng)用舉例

在課堂小結(jié)階段，教師可以引入實(shí)際生活中的現(xiàn)象開動(dòng)學(xué)生腦筋，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入深度思維、深度學(xué)習(xí)狀態(tài)[7]。教師安排撕紙條實(shí)驗(yàn)，設(shè)置三種實(shí)驗(yàn)條件，分別為：（1）用剪刀剪開紙張上一個(gè)開口，開口處不斷裂，用力撕開紙張，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？（2）用剪刀剪開紙上兩個(gè)開口，開口處不斷裂，用力撕開紙張，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？（3）在實(shí)驗(yàn)條件（2）的基礎(chǔ)上，于紙張中間處夾上夾子，用力撕開紙張，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？請(qǐng)同學(xué)們解釋一下為什么（2）與（3）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同？通過讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)習(xí)的牛頓第一定律知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較與剖析，能夠使學(xué)生自主探索慣性大小的影響因素，得出“質(zhì)量越大，慣性越大”的結(jié)論。之后，教師再讓學(xué)生列舉出生產(chǎn)生活中有關(guān)慣性的實(shí)際例子，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新思維發(fā)展。

結(jié)束語

在高中物理教學(xué)中要合理應(yīng)用思維教學(xué)策略，重視學(xué)生思維能力發(fā)展，不斷提高學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。思維教學(xué)要靈活設(shè)置多種類型的問題鏈，將問題鏈融入情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、史料分析、陷阱設(shè)置以及應(yīng)用舉例等教學(xué)環(huán)節(jié)，以思維能力培養(yǎng)為主線，通過問題的逐一解決，促進(jìn)學(xué)生綜合思維能力全面發(fā)展，從而提高物理教學(xué)的有效性。

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