指向思維進階的初中物理實驗闖關(guān)教學策略探討

周治軒

摘要：進階思維是學生思維認知模式發(fā)展的客觀情況，也是學生初中物理實驗學習增效的主要手段，實現(xiàn)學生物理實驗知識內(nèi)容的“進階”。而基于進階思維發(fā)展理念，初中物理實驗闖關(guān)教學模式得到了廣泛應用，巧用闖關(guān)關(guān)卡設(shè)計為實驗學習設(shè)置目標，規(guī)范實驗教學各個環(huán)節(jié)，并賦予實驗學習濃厚興趣，發(fā)揮闖關(guān)教學模式驅(qū)動學生物理進階思維的發(fā)展。對此，文章將圍繞初中物理實驗闖關(guān)教學對于學生思維進階的作用展開論述。

關(guān)鍵詞：思維進階；初中物理；實驗闖關(guān)教學；策略

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1673-8918（2023）13-0141-04

物理實驗教學所指向的思維進階主要是指學生從低階思維、經(jīng)驗、具象到高階思維、理論以及抽象的思維認知模式，有利于學生進行物理實驗知識概念的自我轉(zhuǎn)化，深化學生實驗學習收獲所得，避免淺表性學習情況的發(fā)生。而實驗闖關(guān)教學模式能科學合理設(shè)置各個階段細致教學目標，利用關(guān)卡游戲分層設(shè)置合理學習任務(wù)，關(guān)關(guān)遞進式驅(qū)動學生物理實驗思維進階發(fā)展，帶動學生的物理核心素養(yǎng)進階形成。對此，筆者將結(jié)合自身對初中物理闖關(guān)教學模式的認識，淺述其發(fā)展學生進階思維的策略手段，以供相關(guān)教育工作者參考。

一、 現(xiàn)階段影響初中物理思維進階效能的主要因素

（一）學生知識學習缺乏深度

傳統(tǒng)物理實驗教學中，初中生的實驗學習主要以記憶性學習為主，大都是簡單地記憶各種實驗現(xiàn)象及對應的物理實驗結(jié)論，并不需要學生深入探究其中的奧秘。而這種實驗教學模式導致部分初中生的物理實驗學習長期停滯于表面，個人思維能力也難以通過實驗學習由低階思維向高階思維轉(zhuǎn)變。

（二）實驗教學缺乏規(guī)劃方案

初中物理實驗教學長期處于缺乏合理方案規(guī)劃的狀態(tài)，實驗教學活動的開展較為隨意，大都是簡單套用網(wǎng)上經(jīng)典的實驗教學流程，并沒有切實聯(lián)系自身實驗教學的真實情況，因而實驗教學難以做到系統(tǒng)化發(fā)展學生的物理思維。這主要是因為傳統(tǒng)實驗教學深受落后教學理念影響，簡單直接地與日常考核以及期末考試掛鉤，教學活動主旨也局限于學生應試能力的強化，而不會根據(jù)學生思維發(fā)展的需求規(guī)劃設(shè)計實驗教學活動，忽視了實驗教學對學生物理實驗強化的作用，自然而然就不會以學生的物理思維發(fā)展需求導向后續(xù)的實驗教學活動開展。

二、 初中物理實驗闖關(guān)教學培養(yǎng)學生進階思維的重要意義

（一）有利于學生個人思維能力強化

基于進階思維強化所開展的物理實驗闖關(guān)教學活動，能夠?qū)崿F(xiàn)學生物理思維的針對性強化。相較于傳統(tǒng)物理實驗教學模式，闖關(guān)教學模式擁有強烈的思維強化目標，會針對學生的思維發(fā)展狀況設(shè)計特定的關(guān)卡，利用不同實驗關(guān)卡循序漸進帶動學生個人的思維能力發(fā)展，導向?qū)W生由低階思維向高階思維轉(zhuǎn)化，避免學生的思維能力停滯不前的情況發(fā)生，讓學生實現(xiàn)闖關(guān)實驗學習模式發(fā)展個人思維。此外，闖關(guān)式實驗教學模式為學生提供了廣闊的實驗學習空間，便于學生發(fā)散物理實驗思維，不再拘泥于既定的實驗操作流程，而是根據(jù)所積累的物理實驗學習經(jīng)驗大膽地嘗試，有效實現(xiàn)物理經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為對應的物理實驗理論，并在此過程中積累物理實驗探究轉(zhuǎn)化的經(jīng)驗方法，為后續(xù)個人思維進階發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

（二）有助于賦能初中物理實驗教學

闖關(guān)式實驗教學模式能從根本上優(yōu)化創(chuàng)新物理實驗教學，為其具體教學活動的開展實現(xiàn)增效賦能。深入分析闖關(guān)式教學模式其擁有明確的實驗教學規(guī)劃，一一對應設(shè)置具體的實驗教學目標，教師往往只需要按照所設(shè)置的闖關(guān)教學目標設(shè)計實驗教學活動，便可科學合理地導向?qū)W生進行個人思維能力的科學發(fā)展，既便于初中物理教師進行課堂教學時間的優(yōu)化，減少不必要的實驗教學時間浪費，而且還能夠保障所有學生都能在闖關(guān)式實驗“腳手架”上實現(xiàn)個人思維的進階發(fā)展，避免實驗教學效能不一情況的發(fā)生。此外，闖關(guān)式教學模式還能轉(zhuǎn)變物理實驗教學的思想理念，使其更加注重學生個人思維的培養(yǎng)發(fā)展，杜絕應試式實驗教學模式的應用，幫助學生高效地參與物理實驗學習活動之中。

三、 指向進階思維的初中物理實驗闖關(guān)教學策略

（一）初設(shè)實驗觀察大關(guān)，真實實驗現(xiàn)象導向闖關(guān)

學生物理實驗學習大都遵循現(xiàn)象到結(jié)論的客觀規(guī)律，這也是學生思維進階的方式之一，透過直觀真實的物理現(xiàn)象，導向?qū)W生思考假設(shè)，假設(shè)相關(guān)實驗結(jié)論，再設(shè)計出具體可行的實驗探究方案，最終得出相應實驗結(jié)論。透過淺顯的實驗現(xiàn)象導向深層結(jié)論形成，符合學生思維進階發(fā)展的形式特點，因而可作為教師創(chuàng)設(shè)物理實驗闖關(guān)教學模式的切入點。對此，教師可設(shè)計物理實驗觀察大關(guān)，然后按照實驗現(xiàn)象、實驗開展、結(jié)論驗證等環(huán)節(jié)層層遞進設(shè)計小關(guān)，引導學生按照該闖關(guān)學習模式，由表面實驗現(xiàn)象導向個人思考實驗驗證，求得特定實驗現(xiàn)象結(jié)論，解決所遇到的實驗問題，并在闖關(guān)學習過程中指向個人思維的進階發(fā)展，實現(xiàn)實驗現(xiàn)象闖關(guān)教學活動驅(qū)動學生思維進階。如以低壓沸騰實驗闖關(guān)教學為例，流程如下：

實驗現(xiàn)象觀察小關(guān)：

教師先在講臺之上加熱水，直至水達到沸騰，要求學生觀察水逐漸沸騰的現(xiàn)象，并嘗試歸納總結(jié)水逐漸沸騰的特點。然后教師再停止加熱，讓學生觀察停止加熱后水也停止沸騰，利用該實現(xiàn)現(xiàn)象指向“水需要達到沸點才能夠沸騰”。這樣學生就能夠通過實驗現(xiàn)象的觀察對比發(fā)現(xiàn)水的沸騰需要持續(xù)加熱，使學生得到初步實驗結(jié)論。

實驗開展小關(guān)：

教師使用冷水澆剛才加熱的燒瓶，并讓學生觀察先前停止加熱的水發(fā)生了何種變化，學生這時便會發(fā)現(xiàn)剛才停止加熱后不再沸騰的水，經(jīng)過教師的冷水澆灌后重新沸騰起來。然后教師這時再提出問題：“請問為何停止加熱的水能夠重新沸騰起來？是因為冷水澆燒瓶導致其氣壓下降進入沸點降低嗎？”利用這個微妙的冷水使水重新沸騰的實驗現(xiàn)象調(diào)動學生實驗論證的興趣，然后教師再要求學生嘗試運用抽氣筒抽出剛才停止加熱燒瓶中的空氣，觀察停止沸騰的熱水是否發(fā)生什么變化，而學生便根據(jù)自身的猜想，實驗抽出燒瓶中的空氣，驗證氣壓降低是否會降低水的沸點，以此來通過該小關(guān)的實驗探究設(shè)計強化學生的科學探究意識，實現(xiàn)第一關(guān)的科學猜想思維進階到科學探究思維能力。

實驗驗證結(jié)論小關(guān)：

教師再次明確問題：“氣壓的降低是否會對水的沸點產(chǎn)生直接影響？”隨后讓學生再次運用溫度計和氣壓表重復上述實驗流程，測出抽氣前后燒瓶中水沸騰時不同溫度，對比溫度變化探究驗證氣壓變化所帶來的影響，以此來驗證實驗猜想環(huán)節(jié)所提出的問題，加深學生對“氣壓降低會降低水的沸點溫度”實驗結(jié)論的認識，這樣學生就能夠通過環(huán)節(jié)的實驗闖關(guān)學習，實現(xiàn)物理思維由科學探究思維進階到總結(jié)驗證思維能力，達到物理闖關(guān)教學驅(qū)動初中生思維進階。

（二）次設(shè)理論剖析大關(guān)，實驗聯(lián)系生活導向闖關(guān)

物理實驗學習目的是指導學生由理論認知轉(zhuǎn)化為個人實踐能力，服務(wù)學生生活實際，幫助學生處理解決生活問題，實踐應用創(chuàng)新學生思維認知，帶動學生思維能力進階，并帶動物理實驗闖關(guān)教學模式開展，優(yōu)化傳統(tǒng)實驗教學模式。對此，教師不妨根據(jù)學生理論知識儲備情況，聯(lián)系學生生活實際進行物理闖關(guān)教學活動設(shè)計，為學生搭建理論指向應用的闖關(guān)實驗學習模式，讓學生將所掌握的理論知識應用于實際問題處理，而具體的物理實驗闖關(guān)教學流程可按照理論引進、實驗設(shè)計、生活應用等三個小關(guān)，循序漸進引導學生由理論思維認知模式進階到生活應用思維模式，發(fā)揮闖關(guān)物理實驗教學模式驅(qū)動學生個人思維的進階發(fā)展。以“比熱容”實驗闖關(guān)設(shè)計為例：

理論引進小關(guān)：

教師先提出問題：“倘若流經(jīng)電阻的電流大小以及時間均相同，那么電阻產(chǎn)熱量是否與電阻大小成正相關(guān)？”然后要求學生結(jié)合公式Q=cmΔt分析產(chǎn)熱量Δt與Q所存在的關(guān)系，促使學生根據(jù)教師所提出的問題，結(jié)合公式Q=cmΔt進行比熱容基本理論知識概念的分析，得出若c和m一定，那么溫度變化量Δt與Q呈正相關(guān)，然后教師再讓學生結(jié)合自身的知識儲備，嘗試透徹理解分析已得出的實驗理論，實現(xiàn)實驗核心知識概念的轉(zhuǎn)化，完成個人理論思維的有效轉(zhuǎn)化，為后續(xù)通過闖關(guān)實驗學習活動參與帶動思維進階打下基礎(chǔ)。

實驗設(shè)計小關(guān)：

教師要求學生結(jié)合“比熱容”一課所學習掌握的知識內(nèi)容，嘗試運用其他物質(zhì)客觀反映電阻的產(chǎn)熱數(shù)量，而這時學生便會進行實驗設(shè)計，將電阻放進相同液體中，并忽視液體散發(fā)的熱量，那么電阻所產(chǎn)生的熱量Q=液體吸收的熱量Q，然后再在相同的時間內(nèi)把不同電阻大小的電阻分別放在相同的液體中通過相同的大小電流，測定對應的溶液的溫度變化情況。讓學生通過該環(huán)節(jié)實驗設(shè)計，將所掌握的實驗理論知識轉(zhuǎn)化為切實可行的實驗操作過程，導向?qū)W生探究得出“電阻大小對產(chǎn)熱多少的影響”，亦有利于學生個人分析學習公式“Q=cmΔt”并有效得出實驗結(jié)論“液體溫度變化越大，說明該液體吸收的熱量更多，也反映了水中電阻所產(chǎn)生的熱量更多”而學生也通過該環(huán)節(jié)的實驗闖關(guān)學習，帶動了個人的實驗探究思維能力的進階，利于學生由理論導向?qū)嶒炋骄克季S的發(fā)展。

生活應用小關(guān)：

教師可先提出問題：“微波爐為了更加迅速地加熱食物，應當選擇大電阻產(chǎn)熱還是小電阻產(chǎn)熱？”或者是：“為了降低電線通電時的溫度，應當盡可能減少電線的電阻，還是盡可能增大電線的電阻？”等多種生活化實驗為問題，要求學生聯(lián)系所設(shè)計的實驗，再次分析論證電阻產(chǎn)熱大小對生活實際所產(chǎn)生的利弊，驅(qū)動學生結(jié)合不同生活應用場景，靈活應用實驗設(shè)計所探討得出的實驗理論知識，以此來實現(xiàn)實驗闖關(guān)教學模式驅(qū)動學生理論知識思維進階到生活情境應用思維，達到學生個人思維的進階發(fā)展。

（三）后設(shè)過程體驗大關(guān)，物理實驗體悟?qū)蜿J關(guān)

物理實驗有著豐富的實驗現(xiàn)象，這些各具特色的實驗現(xiàn)象能帶給學生不一樣的物理認知體驗，讓學生透過物理現(xiàn)象體驗感悟?qū)驅(qū)W生物理審美認知形成，促成學生利用物理知識創(chuàng)造“美”的能力，以此來帶動學生的物理知識創(chuàng)造能力的發(fā)展。對此，教師理應透過一些物理特有的物理現(xiàn)象作為引子，指引學生運用物理知識解析所欣賞體驗的物理現(xiàn)象，體悟其中所蘊含的物理現(xiàn)象之美，培養(yǎng)學生運用物理知識解析理解物理現(xiàn)象的能力，而具體的實驗闖關(guān)教學流程可按照物理現(xiàn)象、模擬體驗、物理之美感受流程設(shè)計，逐步引導學生思維在此過程中進階發(fā)展。以“光現(xiàn)象”一課實驗闖關(guān)教學為例：

物理現(xiàn)象小關(guān)：

教師可先利用多媒體技術(shù)展示彩虹、海市蜃樓、日暈等優(yōu)美的物理現(xiàn)象，讓學生觀看這些物理現(xiàn)象獲得良好的審美體驗，然后教師再提出問題：“為什么會產(chǎn)生彩虹現(xiàn)象呢？”驅(qū)使學生產(chǎn)生運用所掌握物理知識論證“物理現(xiàn)象”的興趣，誘導學生將物理現(xiàn)象與實驗探究進行聯(lián)系，為其實驗科學思維的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

模擬體驗小關(guān)：

教師可先讓學生先自行準備一盆清水，然后將一面鏡子豎立放置在水盆的旁邊，并對著一堵墻，觀察墻面便可發(fā)現(xiàn)墻面出現(xiàn)了美麗的彩虹，再要求學生嘗試結(jié)合該實驗的流程，運用光現(xiàn)象對應的知識分析彩虹產(chǎn)生的原因，使學生明白物理知識的有效運用能夠創(chuàng)造“美”，讓學生主動嘗試物理知識內(nèi)容解析生活現(xiàn)象，強化個人物理知識欣賞美的意識思維能力。

物理之美感悟小關(guān)：

該小關(guān)要求學生嘗試同類型的實驗設(shè)計應用，嘗試解析日暈、海市蜃樓等不同光學現(xiàn)象，驅(qū)動學生自主運用實驗分析這些物理現(xiàn)象形成發(fā)生的原因，導向?qū)W生進一步強化個人透過物理知識解析物理現(xiàn)象的思維能力，幫助學生發(fā)展個人運用物理知識認識世界的能力，達到發(fā)揮物理實驗闖關(guān)教學模式幫助學生實現(xiàn)思維進階目的。

（四）巧設(shè)評價分析大關(guān)，實驗分析不足導向闖關(guān)

實驗教學評價作為課堂教學總結(jié)，學習流程回顧的主要環(huán)節(jié)，而實驗教學評價的靈活運用能夠指出學生實驗學習漏洞，為學生指出特定知識學習方向，便于學生針對性驅(qū)動個人思維能力發(fā)展，而不是盲目參與實驗學習，同時這也是教師實現(xiàn)物理實驗闖關(guān)教學效能強化的有效手段。對此，教師可針對物理闖關(guān)教學模式進行優(yōu)化創(chuàng)新，靈活運用實驗教學評價給予學生針對性實驗參與的方向，彌補學生實驗學習所存在的缺陷，并高效地進行闖關(guān)實驗教學活動的優(yōu)化，時刻保證物理實驗闖關(guān)教學模式的針對性，切實導向?qū)W生的進階思維能力發(fā)展。而具體的物理實驗闖關(guān)教學模式流程可按照實驗評價、學生反思、實驗改革的模式開展，讓學生通過進階性實驗教學評價鞏固已經(jīng)獲得實驗學習成果，并以實驗闖關(guān)教學評價帶動個人的物理思維針對性強化，為達到學生個人思維模式的進階發(fā)展創(chuàng)設(shè)有利條件，最終實現(xiàn)物理闖關(guān)教學評價強化實驗教學效能。以“熱機”實驗闖關(guān)教學模式應用為例：

實驗評價小關(guān)：

教師完成前部分的實驗闖關(guān)教學之后，需要針對已經(jīng)完成的實驗闖關(guān)學習流程進行教學評價，客觀分析熱機原理認知、實驗現(xiàn)象理解、實驗操作感知等闖關(guān)學習成效，讓學生了解自身在先前“熱機”部分的實驗闖關(guān)學習的真實表現(xiàn)情況，這樣學生由于受到教師的客觀教學評價，便獲得了后續(xù)進階深化學習成果的方向，使學生由已經(jīng)形成的思維認知模式尋找創(chuàng)新突破的方向。

學生反思實驗小關(guān)：

該小關(guān)可讓學生結(jié)合教師所給予的教學評價，回憶自身的實驗闖關(guān)所采取的實驗舉措，并透過教師所播放的實驗操作視頻，檢驗個人實驗闖關(guān)操作上是否存在較大的漏洞，思考能否采取優(yōu)化實驗闖關(guān)舉措，彌補所存在的實驗闖關(guān)操作漏洞。這樣學生就能夠在評價反思闖關(guān)環(huán)節(jié)，明確自身需要采取的實驗操作學習舉措，并轉(zhuǎn)化為具體的“熱機”闖關(guān)實驗學習環(huán)節(jié)，導向?qū)W生參與具體的闖關(guān)實驗學習活動中。

實驗改革小關(guān)：

教師需要協(xié)同學生實驗反思學習成果，轉(zhuǎn)化為具體的實驗改革目標，讓學生自主設(shè)計創(chuàng)新優(yōu)化實驗闖關(guān)活動，針對性完善個人對“熱機”實驗闖關(guān)知識內(nèi)容的掌握程度，并保障實驗闖關(guān)教學驅(qū)動學生的思維個性化進階發(fā)展，以此來通過闖關(guān)教學評價指向?qū)W生思維個性化進階。

四、 結(jié)語

綜上所述，初中物理實驗教學通過闖關(guān)教學模式優(yōu)化傳統(tǒng)實驗教學模式，潛移默化中引導學生思維逐級遞進，嘗試由已知知識概念、經(jīng)驗現(xiàn)象、具象概念遷移到未知知識、理論結(jié)論以及抽象內(nèi)涵，強化學生物理實驗所得，滿足素質(zhì)教育理念對學生抽象思維能力發(fā)展訴求。對此，初中物理教師需掌握學生進階思維發(fā)展訴求，客觀分析物理實驗設(shè)計闖關(guān)教學模式的有效路徑，通過利用學生的物理實踐經(jīng)驗、低階思維、具象知識等巧妙設(shè)計向高階思維遞進，引導學生抽象思維發(fā)展，促進學生物理實踐經(jīng)驗向具體實驗理論轉(zhuǎn)化的高效物理實驗課堂，充分發(fā)揮大小闖關(guān)實驗教學對學生物理實驗學習的驅(qū)動效能，實現(xiàn)初中生的進階思維有效發(fā)展。

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