基于高階思維培養(yǎng)的解決物理學(xué)習(xí)思維障礙的策略研究

錢佳芹

【內(nèi)容摘要】本文主要闡述了學(xué)生由于分析與綜合、比較、抽象與概括能力的欠缺，在物理學(xué)習(xí)中會產(chǎn)生思維障礙，所以在教學(xué)中通過構(gòu)建思維導(dǎo)圖、完善知識體系;借力實(shí)驗(yàn)教學(xué)，認(rèn)識物理本質(zhì);依托微課錄制，類比理解概念;增設(shè)情境教學(xué)，突破思維定式來實(shí)現(xiàn)逐步突破學(xué)生的思維障礙，培養(yǎng)學(xué)生物理思維的整體性、科學(xué)性、對比性和批判性，逐步建立高階思維。

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)習(xí)? 思維障礙? 高階思維

由于學(xué)生思維水平、思考能力、對生活的認(rèn)知、對概念的理解各不相同，所以在學(xué)習(xí)物理的過程中會存在一些思維障礙，這就需要教師在教學(xué)過程中關(guān)注各個(gè)層次的學(xué)生，布魯姆教育目標(biāo)分類理論把人的認(rèn)知思維過程分為六個(gè)層次，包含層次較低的記憶、理解和應(yīng)用的低階思維，主要用于學(xué)習(xí)事實(shí)性知識和簡單任務(wù)的完成，而對于需要高層次認(rèn)知水平為主的綜合能力——高階思維則注重分析、評價(jià)和創(chuàng)造，重在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、構(gòu)建思維導(dǎo)圖，完善知識體系，培養(yǎng)物理思維的整體性

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對學(xué)科產(chǎn)生的困難，畏難情緒以及知識體系混亂，主要原因是對書本概念、公式、原理的不熟悉，不能將這些科學(xué)知識系統(tǒng)化，在教學(xué)過程中我們也能發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生的知識是碎片化的，在大腦中沒有知識網(wǎng)絡(luò)和體系，對于知識的綜合運(yùn)用能力就非常薄弱。所以在課堂教學(xué)過程中，特別是物理復(fù)習(xí)課中采用構(gòu)建思維導(dǎo)圖的方式可以幫助學(xué)生更好地梳理知識體系，比如在固體密度的測量復(fù)習(xí)課中，要求學(xué)生結(jié)合具體的原理，設(shè)計(jì)簡單的測量實(shí)驗(yàn)，明確需要測量的物理量，并能根據(jù)測量的物理量進(jìn)行計(jì)算。采用一種遞進(jìn)的方式帶領(lǐng)學(xué)生一起構(gòu)建思維導(dǎo)圖，理清物理量之間的關(guān)系。

例1：近日，小科買了一盒橡皮泥，標(biāo)簽上寫著橡皮泥的密度大約是1.34×103kg/m3，小科想測試一下拿到手的橡皮泥是否符合標(biāo)準(zhǔn)（假設(shè)橡皮泥不吸水），請你思考：

（1）利用天平，水，量筒，細(xì)線測出橡皮泥的密度。

（2）利用彈簧測力計(jì)，天平，足量的水，燒杯，細(xì)線測出橡皮泥的密度。

這是復(fù)習(xí)課的例1部分，對于大部分學(xué)生來說（1）都能直接運(yùn)用密度的公式進(jìn)行測量，但是在（2）中運(yùn)用阿基米德等知識來解決質(zhì)量、體積的測量時(shí)，學(xué)生的思維就受到了限制，所以在課堂設(shè)計(jì)中就通過思維導(dǎo)圖的構(gòu)建，拓展質(zhì)量的測量方式，最終確認(rèn)不管用任何方法，始終依據(jù)密度測量的原理，也就是如何利用提供的器材測量物體的質(zhì)量和體積，化繁為簡?；谶@個(gè)基礎(chǔ)增加浙教版八年級上17頁的橡皮泥的沉與浮，完全運(yùn)用浮力知識來測質(zhì)量，再根據(jù)測固體體積的方法計(jì)算出橡皮泥的密度。

思維導(dǎo)圖的構(gòu)建對于學(xué)生高階思維的培養(yǎng)是十分有幫助的，學(xué)生的知識不再是簡單的記憶、理解和應(yīng)用，他們的知識會系統(tǒng)化，多元化，慢慢思維就走向分析、評價(jià)和創(chuàng)造。當(dāng)然，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是由低階到高階的一個(gè)過程，我們的思維導(dǎo)圖構(gòu)建也是由一個(gè)章節(jié)到一本書，最后到初中三年的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)階梯式提升，同時(shí)將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到一題多解、舉一反三類題目中，對學(xué)生思維提升也是有很大幫助的。

二、借力實(shí)驗(yàn)教學(xué)，認(rèn)識物理本質(zhì)，培養(yǎng)物理思維的科學(xué)性

在物理的學(xué)習(xí)過程中，很多學(xué)生會憑借自己的感覺來學(xué)習(xí)科學(xué)，認(rèn)為“我覺得”是科學(xué)的，殊不知很多時(shí)候憑借感覺來作為評判標(biāo)準(zhǔn)是不可靠的，我們需要借助科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行直接測量，通過數(shù)據(jù)或者現(xiàn)象來全面認(rèn)識事物，掌握物理知識的本質(zhì)。

比如學(xué)生冬天在室外摸鐵塊比木頭涼，就會主觀認(rèn)為這是由于鐵比木頭溫度低。這個(gè)時(shí)候我們就可以借助于實(shí)驗(yàn)展開教學(xué)，利用溫度傳感器測量兩者的溫度，發(fā)現(xiàn)兩者的溫度是一樣的，這就可以帶領(lǐng)學(xué)生一起查閱資料分析出現(xiàn)這種感覺的主要原因是金屬和木材的導(dǎo)熱系數(shù)不同。所以冬天手放在鐵上面，手上的熱量很快被鐵帶走，手感覺冷。木頭傳熱慢，我們就感覺到用手觸摸鐵比木頭冷。如果是炎炎夏日，氣溫高于37℃就會反過來，鐵給你帶來大量的熱，你就會覺得鐵比木頭熱。

學(xué)生認(rèn)為站在水平地面和斜面上的電子秤上時(shí)，電子秤的示數(shù)是一樣的，他認(rèn)為人的重力是不會改變的。在教學(xué)過程中可以借助實(shí)驗(yàn)，將電子秤分別放在水平地面和斜面上，再讓學(xué)生站上去，會發(fā)現(xiàn)水平面上的示數(shù)大于斜面上的示數(shù)，接著引導(dǎo)學(xué)生分析站在電子秤上測出的是人對稱的壓力，我們在水平面上對電子秤的壓力等于人的重力，但是在斜面上對電子秤的壓力為重力的分力，所以要小一些，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯τ趯W(xué)生正確理解壓力和重力的區(qū)別也是非常有幫助的。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。通過直觀的科學(xué)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生明確自己預(yù)認(rèn)知上的偏差，在課堂教學(xué)中直接運(yùn)用實(shí)驗(yàn)道具呈現(xiàn)直觀的數(shù)據(jù)，學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和對比，獲得知識與發(fā)展能力。在學(xué)習(xí)過程中，教師也不再是簡單地說“NO”，而是把知識學(xué)習(xí)的過程還給學(xué)生，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)“感覺”的認(rèn)知是不可靠的，真正延伸知識的深度和廣度。

三、依托微課錄制，類比理解概念，培養(yǎng)物理思維的對比性

物理教學(xué)中的概念教學(xué)不同于其他學(xué)科，不僅要準(zhǔn)確反映物理現(xiàn)象，還需要反映本質(zhì)屬性，所以往往物理的概念描述簡單，但是都是基于物理現(xiàn)象、過程等的觀察、歸納和總結(jié)，很多學(xué)生都覺得物理概念能聽懂，但不會做，而微課以視頻為載體，教師圍繞教學(xué)過程中學(xué)生存在難以理解的知識點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步講解，并且將類比的概念做一個(gè)系統(tǒng)的微課，存于學(xué)生的pad端，這種微課存在隨時(shí)性、方便性、系統(tǒng)性的優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析能力。

在物體的浮沉條件情況中“懸浮”和“漂浮”這兩種狀態(tài)往往是學(xué)生容易混淆的，“懸浮”是指物體能夠在液體中的任意位置停留，保持平衡狀態(tài)，而“漂浮”是“上浮”的最終結(jié)果，一開始由于手的壓力使物體浸沒在液體中，撤除壓力，由于浮力大于重力，所以物體會上浮，最后因?yàn)槭艿狡胶饬Φ淖饔枚幱谄顟B(tài)。這兩種狀態(tài)下，物體的F浮=G，但兩者所受到的浮力的含義是不同的，因?yàn)閼腋∈峭耆]，即V物=V排，漂浮是一部分浸沒，即V物>V排。我們就可以利用錄制微課的方式將物體的浮沉條件中的“上浮”和“下沉”，“漂浮”“懸浮”和“沉底”再做一個(gè)全面的對比，將兩種運(yùn)動過程與三種平衡狀態(tài)做對比，加深學(xué)生對于浮沉條件的理解。

在發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的學(xué)習(xí)中，可以發(fā)現(xiàn)兩者的內(nèi)部構(gòu)造是非常相似的，甚至是相同的，學(xué)生在學(xué)習(xí)新課后，往往會覺得很難分辨。利用微課錄制的方式，將電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的原理模型圖放進(jìn)去，從原理、能量轉(zhuǎn)化、發(fā)現(xiàn)者、外部結(jié)構(gòu)等角度展開類比，將兩者進(jìn)行有效對比，利于學(xué)生更好地理解發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的相關(guān)知識。其實(shí)物理微課在類比概念辨析上是非常有幫助的。對有相同或相似特征的不同物體、物理現(xiàn)象、物理過程、物理?xiàng)l件和物理方法，通過聯(lián)系、區(qū)分與發(fā)展的思維視角對它們的屬性、特征、運(yùn)動規(guī)律等進(jìn)行分析和總結(jié)，指向高階思維發(fā)展，學(xué)生習(xí)得本真。

四、增設(shè)情境教學(xué)，突破思維定式，培養(yǎng)物理思維的批判性

生活在大自然這個(gè)環(huán)境中，學(xué)生能夠獲得許多生活經(jīng)驗(yàn)，從而感性地認(rèn)識很多物理現(xiàn)象，這是學(xué)生在接觸物理之前對物理學(xué)科的初認(rèn)識。學(xué)生積累的有些生活經(jīng)驗(yàn)是符合科學(xué)邏輯的，這就會觸動學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)更多學(xué)習(xí)潛能，在外界環(huán)境條件不變的情況下，定式使人能夠應(yīng)用已掌握的方法迅速解決問題。很多同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中，會習(xí)慣地將已經(jīng)熟練掌握的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到現(xiàn)有的學(xué)習(xí)中，從而形成對學(xué)習(xí)物理知識的干擾和影響，甚至產(chǎn)生一些錯(cuò)誤的認(rèn)識或理解。在物理的教學(xué)過程中，可以增設(shè)一些情境式體驗(yàn)來打破固化思維。

在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，為了讓學(xué)生更好地理解力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，往往會讓學(xué)生思考：“亞里士多德的‘力是維持物體運(yùn)動的原因”這句話是否正確，學(xué)生會根據(jù)生活中的經(jīng)驗(yàn)手推箱子，箱子運(yùn)動，手不推箱子，箱子就停止運(yùn)動，認(rèn)為這句話非常合理，而且很長一段時(shí)間，學(xué)生始終會認(rèn)為，生活中明明就是這樣告訴我們的，為什么亞里士多德這句話是錯(cuò)誤的。這時(shí)，教師可以增設(shè)一個(gè)教學(xué)情境，讓學(xué)生用力推一下橡皮，觀察橡皮的運(yùn)動狀態(tài)，學(xué)生的闡述是：“橡皮在桌面上運(yùn)動一小段距離之后停止運(yùn)動了?！崩蠋熣f“那請問當(dāng)你手離開之后，橡皮還在運(yùn)動嗎？”學(xué)生會回答在運(yùn)動中，這時(shí)學(xué)生的思維就會產(chǎn)生沖突，進(jìn)而思考為什么是運(yùn)動一段距離之后才停下，是因?yàn)槭艿侥Σ亮Φ淖饔?，說明在手推箱子的時(shí)候，除了受到推力的作用，還受到阻力的作用，撤離拉力之后，箱子在阻力作用下速度會越來越小，最終停止。如果箱子不受阻力的作用，撤去拉力箱子將保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。在這種情況下，車的運(yùn)動并沒有力去維持。所以，物體的運(yùn)動并不需要力來維持，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。在這個(gè)過程中我們只是增設(shè)了一個(gè)小小的情境，讓學(xué)生明白箱子的運(yùn)動實(shí)際上是推力和阻力共同作用的結(jié)果。

對于初中生來說，他們的邏輯思維本身非常容易受定式的影響，會和人們最初認(rèn)識世界的思維模式相似，所以在教學(xué)過程中需要不斷增設(shè)情境教學(xué)，沖破固有思維模式，時(shí)刻保持批判性思維，這是一種思維技能，也是思維傾向?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生在認(rèn)知世界的過程中，不斷思考問題所在，審慎地作出判斷，或暫不下判斷，或修改已有判斷，以理由和證據(jù)去理解癥結(jié)和預(yù)計(jì)后果，在不斷探究的過程中形成屬于自己的思維方式和能力。

“授人以魚不如授人以漁”，學(xué)生物理學(xué)習(xí)的思維障礙形成的原因有很多，我們需要不斷改變自己的教學(xué)方式，不斷整合教學(xué)資源，通過有意識地培養(yǎng)和訓(xùn)練，不斷尋找學(xué)生思維障礙的問題區(qū)域，并想方設(shè)法去突破這些問題，將高階思維的培養(yǎng)滲透在平時(shí)的教學(xué)活動中，培養(yǎng)真正適應(yīng)社會發(fā)展的高階人才。

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（作者單位：浙江省杭州市丁蘭實(shí)驗(yàn)中學(xué)）