初中物理教學(xué)之思維型課堂的研究

郭全洲

(甘肅省天水市武山縣第四中學(xué),甘肅天水 741000)

一、科學(xué)思維與認(rèn)知基礎(chǔ)

在教學(xué)過(guò)程中教師要結(jié)合學(xué)生本身的認(rèn)知水平和習(xí)慣所產(chǎn)生的常識(shí)性知識(shí)基礎(chǔ)，做到深入淺出地講解物理現(xiàn)象和引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)的思考方式對(duì)理論有一個(gè)初步的預(yù)判。皮亞杰講過(guò)學(xué)生的認(rèn)知是逐漸發(fā)展和完善的過(guò)程，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)，進(jìn)而不斷完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)。所謂原始認(rèn)知，是學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的時(shí)候，產(chǎn)生的主觀意識(shí)形態(tài)所謂的想當(dāng)然的想法，可以稱(chēng)之為主觀見(jiàn)解，也就是學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這其實(shí)是一種心理組織，通過(guò)對(duì)客觀事物的感知在大腦中進(jìn)行的信息整理，此時(shí)進(jìn)行認(rèn)知干預(yù)，便會(huì)完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)。而優(yōu)秀的物理課堂的教學(xué)就是一種認(rèn)知干預(yù)，干預(yù)的目的不僅是讓學(xué)生掌握物理知識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣。簡(jiǎn)單的認(rèn)知理論，放在物理課堂，這便是思維型課堂的心理學(xué)基礎(chǔ)。思維型課堂指在學(xué)習(xí)的過(guò)程中通過(guò)與主觀意識(shí)發(fā)生的認(rèn)知沖突去逐步推進(jìn)思維進(jìn)展，從而讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)知識(shí)，還通過(guò)科學(xué)的思維引導(dǎo)，將這種知識(shí)變成自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的一部分。

通過(guò)這種思維型課堂的反復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生便會(huì)對(duì)主觀意識(shí)有所掌握，而不是被主觀意識(shí)影響思維邏輯。結(jié)合課堂中的認(rèn)知診斷和觀察個(gè)體對(duì)物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的思維表露，教師不斷地進(jìn)行調(diào)整和引導(dǎo)，通過(guò)每一節(jié)知識(shí)點(diǎn)的反復(fù)訓(xùn)練，讓學(xué)生形成這種思維習(xí)慣，這便是科學(xué)的思維方式的鍛煉及養(yǎng)成。

二、科學(xué)思維能力與初中物理教學(xué)

縱觀整個(gè)物理學(xué)歷史，在逐漸從無(wú)到有，從零零散散的知識(shí)到枝繁葉茂的體系，都是源自人們對(duì)世界的一步步探索和了解掌握自然規(guī)律的過(guò)程。而科學(xué)的思維在這個(gè)過(guò)程尤為重要，舉個(gè)人們熟知的故事：“牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力是因?yàn)樘O(píng)果砸到了他頭上”。（我們暫且不管這個(gè)事情的真實(shí)性，且當(dāng)寓言故事來(lái)簡(jiǎn)單看其中的科學(xué)思維。）試想如果牛頓沒(méi)有經(jīng)常思考的習(xí)慣，即使蘋(píng)果砸到頭上，和大部分人一樣認(rèn)為這是平常的自然現(xiàn)象而不會(huì)再深究背后的物理理論，那么就有可能不是他發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律了。而在這個(gè)過(guò)程中，牛頓先是問(wèn)了為什么，隨后進(jìn)行了簡(jiǎn)單的思考，進(jìn)而去對(duì)相關(guān)的猜想做驗(yàn)證。這其實(shí)是一個(gè)較為科學(xué)的探究過(guò)程。物理學(xué)的學(xué)習(xí)也是如此。和最初發(fā)現(xiàn)這些理論的科學(xué)家一樣，去探索一個(gè)現(xiàn)象背后的理論和知識(shí)，跟著這種思維去走一遍，不僅真正學(xué)得了知識(shí)，而且還知道根本原理，也可以在這個(gè)過(guò)程中舉一反三，在多問(wèn)幾個(gè)為什么的過(guò)程中，將相關(guān)的知識(shí)都逐一理解，那么物理學(xué)習(xí)還有什么困難呢？

在物理教學(xué)中，可以將科學(xué)的思維方式進(jìn)一步分類(lèi)為如下三種思維方式，可以更加具體地讓學(xué)生有跡可循地學(xué)習(xí)訓(xùn)練：逆向思維-反問(wèn)法，發(fā)散性思維-關(guān)聯(lián)法，創(chuàng)新性思維-假設(shè)驗(yàn)證法。通過(guò)具體的方法和思維方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在教學(xué)中便可以更容易引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立科學(xué)思維意識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣。

（一）逆向思維-反問(wèn)法

逆向思維尤其適合在概念和規(guī)律性的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中應(yīng)用，往往會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果，而逆向思維的簡(jiǎn)單執(zhí)行方法就是反問(wèn)，多問(wèn)幾個(gè)為什么，例如，在教學(xué)“電生磁”這節(jié)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候?？拷鼘?dǎo)線的小磁針在導(dǎo)線通斷線時(shí)候會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，那么可以引導(dǎo)學(xué)生來(lái)思考為什么會(huì)產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象呢？學(xué)生因?yàn)橹皩W(xué)了相互作用力的知識(shí)就會(huì)想到，小磁針受到了力的作用，再由控制變量法得知，發(fā)生變化的是導(dǎo)線通電與否，所以可以得到，電流流過(guò)導(dǎo)線，周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁力。這樣便深入淺出地運(yùn)用逆向思維的方式，將電生磁的知識(shí)生動(dòng)形象地講解完成，學(xué)生因此也會(huì)慢慢養(yǎng)成這種思維方式。學(xué)生學(xué)習(xí)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的途徑和方法，非常有利于對(duì)自然科學(xué)的學(xué)習(xí)。

（二）發(fā)散性思維-關(guān)聯(lián)法

進(jìn)一步學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)發(fā)散性思維進(jìn)行講解，這時(shí)候教師可以先讓學(xué)生思考，生活中還有哪些電生磁的例子？將問(wèn)題簡(jiǎn)單化，讓學(xué)生回想腦海里還有什么現(xiàn)象是通了電會(huì)動(dòng)的，然后根據(jù)學(xué)生的回答，老師挑選學(xué)生答對(duì)的例子進(jìn)行詳細(xì)講解。例如，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，與永磁體發(fā)生相互作用力從而形成了轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，從而得知通電線圈所產(chǎn)生的磁力更大，而且可以產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)，同時(shí)可以做實(shí)驗(yàn)得出通電大小和線圈圈數(shù)的不同所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速也不同，自然有這些變量肯定會(huì)影響所產(chǎn)生磁場(chǎng)的大小。再比如前面學(xué)到的電流表，是不是也是通電之后，電流表產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，其根本變量與產(chǎn)生結(jié)果之間是不是也只是通電否和指針擺動(dòng)與否，而擺動(dòng)幅度的大小，就是電流的大小，學(xué)生會(huì)進(jìn)一步想到，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小有關(guān)。這一步已經(jīng)涉及到高中物理知識(shí)了，再如果多問(wèn)幾個(gè)為什么，會(huì)探索到本科電氣工程專(zhuān)業(yè)電機(jī)學(xué)的知識(shí)，考慮到學(xué)生的接受度和教綱范圍由此可以停止更深的引導(dǎo)。但是好學(xué)的學(xué)生會(huì)得益于這種思維方式繼續(xù)學(xué)下去，繼續(xù)思考下去，這不正是我們物理教學(xué)和基礎(chǔ)教育的目的么？這不就是達(dá)到了自主學(xué)習(xí)的目的了么？這不就是新課改的要求所在么？由此可見(jiàn)在物理教學(xué)中，科學(xué)的思維方式培養(yǎng)是多么的重要。

（三）創(chuàng)新性思維-假設(shè)驗(yàn)證法

下面我們還是跟著“電生磁”的知識(shí)點(diǎn)，引入創(chuàng)新性思維-假設(shè)驗(yàn)證法，既然可以電生磁，可以先問(wèn)學(xué)生，電是哪里來(lái)的呢，學(xué)生會(huì)想到是發(fā)電站發(fā)出來(lái)的，那么為什么發(fā)電站可以發(fā)電呢。這時(shí)候就可以利用多媒體等視頻直觀的教學(xué)手段，展現(xiàn)多媒體在物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。播放一段發(fā)電站發(fā)電的視頻，讓學(xué)生了解到發(fā)電站之所以可以發(fā)電是因?yàn)橛幸粋€(gè)叫發(fā)電機(jī)的裝置，而發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)造型以及裝置，和電動(dòng)機(jī)幾乎無(wú)異，此時(shí)聰明的學(xué)生便會(huì)意識(shí)到也就是提出假設(shè)，是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)生的電。學(xué)生繼續(xù)思考為什么發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)生電，此時(shí)給出結(jié)論，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)會(huì)讓線圈切割磁感線，并不是線圈在磁場(chǎng)中的其他運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，“電生磁”和“磁生電”這兩節(jié)課在人教版課本中，是一前一后的知識(shí)點(diǎn)。而通過(guò)創(chuàng)新性的思維方式，使得學(xué)生大膽假設(shè)，從而得出近乎于現(xiàn)有理論的認(rèn)識(shí)，雖然不是非常準(zhǔn)確的概念和理論，但是通過(guò)學(xué)生自己思考到這一步的時(shí)候，教師再進(jìn)行教授成熟的物理理論時(shí)，學(xué)生便無(wú)理解上的困難了，而是知識(shí)點(diǎn)上的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)稍加修正。

（四）培養(yǎng)科學(xué)思維能力的意義

通過(guò)一節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，簡(jiǎn)單進(jìn)行了三個(gè)思維方式的論述，可以看出來(lái)，在具體的思維過(guò)程中，這三種思維方式是你中有我，我中有你的，所以我們統(tǒng)稱(chēng)為科學(xué)的思維方式。掌握了這種思維方式后，可以看出來(lái)，初中物理課堂就不再是以教為主的課堂了，而是以學(xué)為主的課堂。思維型的課堂，不僅對(duì)簡(jiǎn)單知識(shí)點(diǎn)可以有著“拋磚引玉”的作用，即通過(guò)一個(gè)知識(shí)，學(xué)得其他知識(shí)點(diǎn)；通過(guò)淺顯知識(shí)，理解深入的知識(shí)點(diǎn)；通過(guò)生活簡(jiǎn)單例子，學(xué)習(xí)到專(zhuān)業(yè)的物理理論知識(shí)。而且對(duì)較為難的知識(shí)，有著降級(jí)化的處理效果，即教授較難的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以先引入基礎(chǔ)知識(shí)，然后讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)的思維方式引入當(dāng)堂課所要教授的知識(shí)內(nèi)容，這有著出其不意的教學(xué)效果。同時(shí)結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生手腦并用進(jìn)行學(xué)習(xí)和自主探討，通過(guò)“為什么—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)—結(jié)果驗(yàn)證”的流程，進(jìn)行反復(fù)的思維訓(xùn)練。對(duì)于沒(méi)有條件做的實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代教育手段，展現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)效果。這就需要教師在課堂外下功夫，只有通過(guò)教師多下功夫，學(xué)生才能輕松理解，這才是減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)的正確方法，將主要問(wèn)題放在課堂上解決，將學(xué)習(xí)死板知識(shí)變成“登上山頂?shù)囊活w草莓”，而登山的本來(lái)目的就是體驗(yàn)這個(gè)過(guò)程，物理課堂的主要目的，也應(yīng)該是體驗(yàn)整個(gè)課堂的思維訓(xùn)練過(guò)程。知識(shí)永遠(yuǎn)是學(xué)不完的，也不是一勞永逸的，只有科學(xué)的思維方式，對(duì)學(xué)生以后的學(xué)習(xí)乃至整個(gè)人生才是畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。

三、思維型課堂的教學(xué)啟示

思維型課堂很顯然會(huì)讓學(xué)生學(xué)得更加輕松也更加高效，但是要求教師在課前做一些充足的準(zhǔn)備工作，讓教師首先體會(huì)到這種科學(xué)的思維方式，才能夠很好地引導(dǎo)。

（一）提高自身的科學(xué)素養(yǎng)，加強(qiáng)科學(xué)思維的精神認(rèn)知

通過(guò)了解學(xué)生本身的認(rèn)知基礎(chǔ)，結(jié)合物理學(xué)課本的教學(xué)大綱并提出一套科學(xué)思維方式的備課指南，然后在課堂上有效實(shí)施，這一過(guò)程對(duì)大部分教師并不是經(jīng)常熟練使用的，在課堂上也沒(méi)有意識(shí)到科學(xué)思維方式對(duì)解釋物理現(xiàn)象的重要性，不怎么關(guān)注學(xué)生的物理素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)習(xí)慣的養(yǎng)成。想在物理課堂上有效的實(shí)施科學(xué)思維方式的訓(xùn)練，這就要求教師不僅要熟知學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，而且要持續(xù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)前沿的科學(xué)思維方法的教學(xué)思路，將科學(xué)思維方法合理運(yùn)用進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)中。

（二）結(jié)合課改教學(xué)理念，關(guān)注培養(yǎng)思維能力

筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍的規(guī)律，經(jīng)常發(fā)問(wèn)為什么的學(xué)生也就是善于獨(dú)立思考的學(xué)生，物理成績(jī)優(yōu)異或有大幅度的提升，這些學(xué)生能夠?qū)W會(huì)科學(xué)思維方式并靈活應(yīng)用，感受科學(xué)思考對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題的高效性，使他們更加對(duì)物理學(xué)感興趣，更加喜歡思考物理現(xiàn)象背后的理論。反之，一小部分學(xué)生，在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中喜歡背誦物理概念，他們往往不喜歡思考，在開(kāi)始階段也考出不錯(cuò)成績(jī)，但往往到較難的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，因?yàn)樗麄儧](méi)有理解知識(shí)背后的原理，記憶容易混淆和困難，不會(huì)舉一反三，在考試中成績(jī)會(huì)逐漸下滑。對(duì)這一部分學(xué)生，往往是科學(xué)思維方式教學(xué)的重點(diǎn)對(duì)象，這就要求教師要適當(dāng)?shù)貙?duì)這部分學(xué)生進(jìn)行開(kāi)小灶，多加引導(dǎo)和訓(xùn)練，進(jìn)行循循善誘，讓他們感受到科學(xué)思維方式的重要性和樂(lè)趣，真正掌握這一方法。

作為新課改和新時(shí)代的教師，要緊跟科學(xué)教學(xué)方法，不斷提升和改進(jìn)教學(xué)思路，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的記憶式教學(xué)方法，利用從思維層面培養(yǎng)的教學(xué)方法，完成初中物理教育改革的真正目的。

（三）激勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣

教師在課堂上進(jìn)行思維引導(dǎo)過(guò)程中要多對(duì)學(xué)生進(jìn)行正面激勵(lì)和善意的鼓舞，尤其對(duì)于剛剛接觸物理課程的學(xué)生。常言道：“鼓勵(lì)是一股清泉，激活前進(jìn)的動(dòng)力”，尤其啟蒙階段的學(xué)生，剛剛開(kāi)始接觸抽象的理論難免會(huì)有厭倦心理和思維誤區(qū)，這時(shí)候作為教師，不僅要科學(xué)引導(dǎo)，讓學(xué)生思維更加全面，更重要的是教師一定要善于鼓勵(lì)學(xué)生，給學(xué)生信心，培養(yǎng)他們對(duì)物理學(xué)的興趣，更好地去享受在思維探索的過(guò)程中的樂(lè)趣。

四、結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)思維方式是學(xué)習(xí)過(guò)程和研究過(guò)程中必不可少的一種方法，更是一種能力。在養(yǎng)成這種思維習(xí)慣的時(shí)候，不能排斥其他思維方式的發(fā)展，也不可一概而論，因材施教還是不能省略。在自然科學(xué)里面，尤其物理學(xué)里面，科學(xué)思維方式和其他學(xué)習(xí)方法是相輔相成的，共同影響，共同促進(jìn)的。學(xué)生慢慢通過(guò)物理課堂養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，對(duì)學(xué)習(xí)其他課程以至于今后的工作和生活都是一種很好的習(xí)慣。所謂“少年強(qiáng)則國(guó)強(qiáng)”，在初中階段如果培養(yǎng)了科學(xué)的思維方式，不僅對(duì)學(xué)生的影響是深遠(yuǎn)的，對(duì)國(guó)家未來(lái)科學(xué)事業(yè)也有不容小覷的作用。