李偉才
(襄陽五中,湖北 襄陽 441057)
課程改革背景下,物理教學(xué)面臨著一定的挑戰(zhàn)。而如何有效提升教學(xué)質(zhì)量,需要教師注重學(xué)生能力的培養(yǎng)??紤]到物理學(xué)科所具備的抽象性特征,教師急需提高學(xué)生抽象思維能力,進(jìn)而使其能夠更好地掌握物理概念與相關(guān)定理。對此,文章結(jié)合阻礙學(xué)生抽象思維能力提升的因素與高中物理學(xué)科特征,指出提高學(xué)生抽象思維能力的具體策略,希望能夠為高中物理教學(xué)提供一定的借鑒。
通過對高中物理實驗課題教學(xué)研究,可以了解到高中物理教師對實驗教學(xué)的研究呈現(xiàn)出兩個極端。首先,在高中物理課標(biāo)中非常注重物理實驗教學(xué),而且推崇課堂中采取實驗探究教學(xué)方法。很多高中物理教師也積極落實實驗探究教學(xué)研究,并獲得一定的研究成果。尤其是公開課與評優(yōu)課,很多開課教師都非常注重實驗教學(xué),同時,關(guān)于實驗的優(yōu)化與創(chuàng)新成為物理課堂教學(xué)的亮點所在。其次,另外一部分教師的缺乏專業(yè)發(fā)展的動力,在物理教學(xué)過程中,很少進(jìn)行物理實驗教學(xué)相關(guān)的研究,對實驗教學(xué)與優(yōu)化實驗教學(xué)的積極性比較弱。
物理是一門實驗科學(xué),實驗室物理教學(xué)中的重點內(nèi)容。而從實際的物理教學(xué)來看,部分教師并未真正認(rèn)識到實驗的功能與作用,普遍認(rèn)為物理實驗的作用是鍛煉學(xué)生的實踐操作能力,掌握一些基礎(chǔ)實驗操作方法等。如果課程比較緊張,那么實驗教學(xué)將會被完全取消,取而代之的是多媒體演示物理實驗視頻等。在這一過程中,學(xué)生從動手實驗變成了用眼睛看實驗,導(dǎo)致高中物理新課程目標(biāo)難以實現(xiàn)。
新課程指出,課堂教學(xué)中需要滲透物理實驗為基礎(chǔ)的課堂探究活動,這在一定程度上為物理教學(xué)注入了活力。而如果每一節(jié)課中都采取實驗探究的教學(xué)方式,將實驗探究教學(xué)當(dāng)作評價課堂教學(xué)的唯一指標(biāo),那么物理課堂實驗教學(xué)將逐步趨于形式化。以一次物理公開課教學(xué)為例,教師先把學(xué)生分成兩個組別,其中一組學(xué)生是扮演使用者進(jìn)行提問,這部分學(xué)生提出了很多深層次的問題,而另一組學(xué)生扮演科學(xué)家負(fù)責(zé)回答問題。同時,教師還安排了幾位學(xué)生參與演示實驗,整個課堂氛圍非常的活躍。不可否認(rèn),這節(jié)公開課是成功的,但是在這節(jié)課之前,教師和學(xué)生之間進(jìn)行了多次的排練,顯而易見,這種形式主義問題嚴(yán)重的實驗探究教學(xué)難以幫助學(xué)生得到成長。
在新課程改革之前,部分學(xué)校設(shè)計了理科生實驗技能的考察,這是教育評價方式改革的重要體現(xiàn)。而在新課程改革以后,很多地方取消了理科生實驗?zāi)芰Φ目疾?。在教學(xué)時間比較少的情況下,很多教師不再安排實驗教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生動手實踐的機(jī)會減少。學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣不高,一個重要影響因素就是學(xué)生親自實驗的機(jī)會越來越少,物理課程的趣味性下降,物理的學(xué)習(xí)過程成為一個枯燥乏味的過程。當(dāng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣削弱,在一定程度上將會影響學(xué)習(xí)的物理學(xué)習(xí)效果,而且不利于實驗教學(xué)活動的開展。
首先,實踐性特征,物理學(xué)科與生活與生產(chǎn)存在密切的關(guān)聯(lián),是一門具備極強(qiáng)實踐性的學(xué)科。教材中的多數(shù)知識點都是對實踐活動相關(guān)理論的總結(jié)與歸納。在學(xué)習(xí)物理知識過程中,當(dāng)學(xué)生具備了抽象思維能力,他們才會把理論知識與實踐結(jié)合在一起,進(jìn)而將物理理論知識內(nèi)化為自己的認(rèn)知。其次,多樣化特征,相比初中物理知識,高中階段的物理難度明顯提高,很多物理原理可以直接以文字或者是公式的形式體現(xiàn),也可以通過圖像或者是模型的方式呈現(xiàn)。由于物理語言具備多樣化特征,因而學(xué)生需要具備抽象思維能力,才可以更好地理解與記憶物理知識[1]。
為了更好地達(dá)到提高學(xué)生抽象思維能力的目標(biāo),教師需要深入挖掘物理教材中的內(nèi)容,精心設(shè)計問題,全面分析學(xué)生的心理特征等,進(jìn)而為學(xué)生提供多樣化的抽象思維訓(xùn)練機(jī)會,以此來實現(xiàn)學(xué)生思維的發(fā)展。以下將從多個方面探討學(xué)生抽象思維能力的提升策略。
高中物理知識的抽象性比較強(qiáng),如果只是依賴于教師在課堂上的講解,難以幫助學(xué)生將物理知識內(nèi)化為自己的認(rèn)知。因此,物理教師應(yīng)在教學(xué)中給予學(xué)生一定的自主思考時間,使其能夠更加全面地了解物理知識點。與此同時,物理課前,教師可以設(shè)計一些深度思考的問題,有效地培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維,達(dá)到最佳的教學(xué)效果。在具體實踐中,教師可以結(jié)合物理知識設(shè)計出多樣化類型的問題,以便更好地提高學(xué)生抽象思維能力。以彈力教學(xué)為例,教師可以準(zhǔn)備一塊橡皮泥和一個氣球,然后在課前的三分鐘內(nèi)做一個物理小實驗,“教師一手拿著橡皮泥,另一只手拿著氣球,兩只手同時用力捏,然后再松手”,做完實驗之后,教師可以提出如下問題“通過觀察實驗現(xiàn)象,請描述兩種不同的現(xiàn)象以及其中的原因”。學(xué)生的思考過程,是其思維能力形成的過程。通過實物的方式呈現(xiàn)物理現(xiàn)象,可以為學(xué)生抽象思維能力的培養(yǎng)奠定扎實的基礎(chǔ),與此同時,通過實驗現(xiàn)象可以提高學(xué)生抽象思維能力培養(yǎng)的效果。
教師的任務(wù)不只是教學(xué),還也應(yīng)承擔(dān)起學(xué)生心理發(fā)展的重任,因此,在物理教學(xué)中,教師需要把握好學(xué)生的心理特征,并在此基礎(chǔ)上開展教學(xué)活動,進(jìn)而為學(xué)生的創(chuàng)造能力培養(yǎng)創(chuàng)造機(jī)會。在學(xué)生了解新的物理知識點過程中,可以幫助其將自己已有的知識重新建構(gòu),新知識與舊知識的融合,能夠形成一個新的知識模塊。教師可以結(jié)合學(xué)生的這一心理特征開展教學(xué)活動,有助于學(xué)生抽象思維能力的形成。以電流的熱效應(yīng)教學(xué)為例,教師可以在課前先呈現(xiàn)一張電流的圖片,幫助學(xué)生復(fù)習(xí)之前學(xué)過的電流知識,引發(fā)學(xué)生對電流相關(guān)知識的復(fù)習(xí)與組織。接下來,就是可以再展示一張圖片,圖片的內(nèi)容是一張燒焦的紙和一根電線。圍繞這個圖片,教師可以設(shè)計一個問題“燒焦的紙張和電線之間有什么關(guān)系?”學(xué)生通過回憶之前學(xué)習(xí)的電流知識,思考電流的熱效應(yīng)相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)而增強(qiáng)對電流熱效應(yīng)內(nèi)容的理解與記憶。通過新舊知識的聯(lián)合與碰撞,增強(qiáng)學(xué)生的抽象思維能力。
實驗是高中物理的重點和難點,由于實驗的抽象性比較強(qiáng),因而組織物理實驗,可以更好地提高學(xué)生抽象思維能力。物理教師需要圍繞不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容,設(shè)計出合理的實驗活動,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力與動手能力。通過實驗中的操作與分析,進(jìn)一步提高學(xué)生抽象思維能力。以學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)為例,課前,教師可以用3到5 分鐘的時間演示一個電場,吸引干擾指南針的實驗,并提問學(xué)生實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的具體原因。接下來,教師可以讓學(xué)生自主探究并設(shè)計實驗過程,進(jìn)一步分析電路形成磁場所需要的條件,最后,讓學(xué)生連接一條可以產(chǎn)生磁場的電路。當(dāng)學(xué)生能夠全身心地參與到實驗中,其自主學(xué)習(xí)思維與抽象思維將得到更加有效的提高。
物理與實驗是相輔相成且密不可分的,多數(shù)物理定律都是通過大量的實驗得來的,所以教師需要為學(xué)生提供一個思維發(fā)展的空間,最大程度地為學(xué)生創(chuàng)造實驗的條件,讓學(xué)生可以在實驗中驗證自己的想法和教材中的物理知識點。在組織實驗之前,教師可以讓學(xué)生猜測可能的實驗現(xiàn)象[2],設(shè)計不同種的實驗條件,并通過實驗進(jìn)行驗證,進(jìn)而更好地培養(yǎng)起學(xué)生抽象思維能力。以熱敏電阻以及傳感器的學(xué)習(xí)為例,圍繞教材中的內(nèi)容,教師可以設(shè)計一個探究實驗,并要求學(xué)生設(shè)計出一個自動控制充電器的實驗方法。實驗過程中,學(xué)生需要思考以下幾個問題:熱敏電阻的特性是什么呢?傳感器的主要零部件包含有哪些呢?設(shè)計這個實驗時,導(dǎo)線的電阻或者是組成電路的元素會產(chǎn)生怎樣的變化呢?在問題的引領(lǐng)下,學(xué)生可以設(shè)計出實驗的具體過程。經(jīng)過教師的適當(dāng)點撥,學(xué)生便可以利用已有的教材完成自主實驗。在實驗結(jié)束后,教師可以要求學(xué)生完成一份實驗記錄與實驗總結(jié),并在課堂上將自己的學(xué)習(xí)成果匯報給教師。通過理論與實踐的結(jié)合,可以進(jìn)一步鞏固學(xué)生的物理理論知識基礎(chǔ),與此同時,學(xué)生對實驗的過程也更加的了解。通過實驗驗證物理理論,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力與抽象思維能力。
物理規(guī)律是經(jīng)過大量的實驗與觀察所獲得的結(jié)論,它可以充分體現(xiàn)出物質(zhì)之間所存在的關(guān)聯(lián)。一般情況下,物理規(guī)律是概念組成的,能夠利用文字或者是邏輯傳達(dá)出物理知識之間存在的關(guān)聯(lián)[3]。所以在物理教學(xué)中,教師應(yīng)注重物理規(guī)律的講解,可以幫助學(xué)生更好的理解概念,并形成一個完整的物理知識體系,這對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)具有非常重要的意義。為避免教師在課堂上過于關(guān)注物理概念,教師應(yīng)從主觀意識上認(rèn)識到培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的重要性,并讓學(xué)生注重觀察生活,結(jié)合自己已有的知識框架提出問題,進(jìn)而為今后學(xué)習(xí)與探究物理規(guī)律提供基礎(chǔ)。為更好提高學(xué)生抽象思維能力,教師需要通過實驗或者對理論的深入分析,幫助學(xué)生加深對物理規(guī)律的理解。以學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動規(guī)律為例,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考之前所學(xué)的打點計時器知識點,回憶其中蘊(yùn)含的原理。當(dāng)學(xué)生思考以后,教師可以組織學(xué)生進(jìn)行探究實驗,實驗過程如下:把一個固定有滑輪的長木板放在桌子上,同時,滑輪伸出桌面,把打點計時器放在另一端用于連接電路。然后利用細(xì)繩拴住小車,跨過滑輪,再掛上砝碼,接通電源后,緩慢的釋放小車。在小車運(yùn)動過程中,可以帶動紙帶發(fā)生運(yùn)動。根據(jù)紙帶上形成的點跡畫出對應(yīng)的時間圖像,即為勻速直線運(yùn)動的圖像。學(xué)生通過實驗操作與圖像繪制,可以進(jìn)一步提高自己的抽象思維能力。再比如,教師可以采取概念圖的方式開展物理力學(xué)教學(xué)。以“重力相互作用”教學(xué)為例,在學(xué)習(xí)這一章節(jié)內(nèi)容之前,學(xué)生已經(jīng)掌握了力的基礎(chǔ)知識,包括什么是力,力的三要素等,學(xué)生的思維中已經(jīng)形成了重力知識的相關(guān)概念,這為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)中,教師可以充分借助于信息技術(shù)手段,播放一段視頻“在一個足球比賽中,運(yùn)動員用教練射門”,要求學(xué)生能夠結(jié)合視頻,分析足球運(yùn)動員在這一過程中的運(yùn)動狀態(tài)。然后,教師可以布置實驗任務(wù)“用力壓懸空的直尺”,提出問題“請思考足球的運(yùn)動狀態(tài)為什么會產(chǎn)生變化?直尺為什么會產(chǎn)生形變呢?”學(xué)生完成實驗后,提出“足球的運(yùn)動狀態(tài)產(chǎn)生了變化,是因為受到了力的作用,同時,直尺產(chǎn)生形變的原因也是受到了力的作用”。教師總結(jié)“結(jié)合實驗可以看出,力能夠改變物體的運(yùn)動狀態(tài),還能夠讓物體產(chǎn)生形變?!弊詈螅處煵贾谜n后鞏固作業(yè),結(jié)合本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容,繪制出概念圖。
對高中生來講,構(gòu)建知識框架具有重要意義。物理教師需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)任務(wù)等,對課堂教學(xué)活動進(jìn)行優(yōu)化,幫助學(xué)生建立符合其實際的物理知識框架,進(jìn)而更好地培養(yǎng)其抽象思維能力。在講解物理知識時,教師要充分考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)特征,并以此為依據(jù)整合物理知識點,進(jìn)而幫助學(xué)生搭建一個邏輯科學(xué)的知識框架。以力學(xué)的學(xué)習(xí)為例,就是可以先介紹力的概念,并讓學(xué)生把握其中的重點,包括力的相互性與測量等。然后把力的有關(guān)內(nèi)容分解成多個小的知識點,包括重力、彈力等,再進(jìn)行詳細(xì)的講解,進(jìn)而更好的增強(qiáng)學(xué)生的理解能力,通過知識框架分解教學(xué)的方式,讓學(xué)生形成一個完整的知識體系,進(jìn)而有效地提高學(xué)生抽象思維能力。
綜上所述,提高學(xué)生抽象思維能力,有助于學(xué)生加深對物理定律與概念的理解,教師要靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法,比如:構(gòu)建知識框架、開展物理實驗、分析物理規(guī)律以及學(xué)生心理等,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生抽象思維,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識,最終提升高中物理教學(xué)質(zhì)量。