運用思維導(dǎo)學(xué)提升高中生物理解題能力的探索

劉海燕

【摘要】隨著新高考模式的推行，高中學(xué)科教學(xué)改革勢在必行.高中物理教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，領(lǐng)會新高考政策的內(nèi)涵，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，提升課堂教學(xué)效率，實現(xiàn)由傳統(tǒng)的課堂向創(chuàng)新型課堂邁進.高中物理教學(xué)尤其要重視學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，而思維導(dǎo)學(xué)式是一種行之有效的教學(xué)模式.本文立足于教學(xué)實踐，積極探究了如何運用思維導(dǎo)學(xué)方式，提升高中生物理解題能力，以期為一線高中物理教學(xué)工作提供幫助.

【關(guān)鍵詞】思維導(dǎo)學(xué);高中生;物理解題

“思維導(dǎo)學(xué)”從學(xué)生的發(fā)展目標出發(fā)，立足“激活思維、發(fā)展思維、優(yōu)化思維”三個學(xué)習層次，以學(xué)生發(fā)展為中心，以學(xué)習方法為重心，以思維提升為重點，作為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習和自主學(xué)習方向.并且通過“思維可視化，思維建?！钡确绞剑瑢⒊橄?、隱藏、不可觸摸的物理知識形象化、具象化.通過不斷優(yōu)化學(xué)生的思維，為學(xué)生創(chuàng)造出“隱性思維效應(yīng)和思維互動效應(yīng)”，在這兩個效應(yīng)中，學(xué)生不斷提高高層次思維的質(zhì)量，提升解決問題能力，以及知識運用能力.

1 運用思維導(dǎo)學(xué)提升高中生物理解題能力策略

1.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，培養(yǎng)思維之根

在新課標下，教師需要改變保守和過時的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.教學(xué)大綱明確指出：高中物理理解意味著教師必須了解中學(xué)物理知識的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，以及學(xué)生的思維方式和方法.根據(jù)這一目標，教師必須有目的地、系統(tǒng)地規(guī)劃和實施各種探究活動，通過改進教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，提升學(xué)生解決問題的能力.

教師對“思維”的理解，會影響高中物理教育的水平，進而決定學(xué)生學(xué)習的深度，因此，高中物理教師應(yīng)該將如何提高學(xué)生的思維水平作為第一要務(wù).教師要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習或思考的基礎(chǔ)上合作學(xué)習，并不斷找到解決問題的方法，同時，教師必須考慮學(xué)生思維的差異，實現(xiàn)分層教學(xué)，以促進學(xué)生思維的發(fā)展，從而真正實現(xiàn)高中物理教育的價值.

1.2 優(yōu)化思維結(jié)構(gòu)，提升綜合能力

（1）做到思維可視化.思維可視化是一種有效的思維訓(xùn)練技術(shù)，它可以與不同的科目相結(jié)合，并使用一系列圖形技術(shù)和工具，使抽象和隱藏的思維過程具體化、可視化，是公認的有效教學(xué)方法和思維策略，有助于提高學(xué)生的思維效率和深化思維活動.思維可視化可以通過以下方式實現(xiàn)：繪制思維導(dǎo)圖、圖示實驗操作過程等.高中物理允許對知識進行宏觀和微觀解釋，可以使用圖形方法，完成從微觀到宏觀思維的轉(zhuǎn)變，幫助教師了解學(xué)生思維活動，使教師與學(xué)生的思維發(fā)生碰撞，進而改變學(xué)生的思維，開發(fā)和優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能夠創(chuàng)建認知思維模型.

（2）進行思維建模.思維建模在提升學(xué)生物理解題能力方面有著重要的作用，它主要是通過思維建模方法，指導(dǎo)和訓(xùn)練學(xué)生在學(xué)習過程中積極內(nèi)省自己的思維過程，并與團隊成員進行比較和討論，以改進他們的思維建模過程.思維建模必須包括三個過程：分析、建模和解模.建模過程是一個抽象的過程，是吸收精華、簡化復(fù)雜問題的過程，也是實際解決方案的主要捕獲方式.因此，在學(xué)習核心內(nèi)容時，教師必須引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生更好地理解內(nèi)化知識，做到遷移和應(yīng)用相關(guān)知識.在學(xué)生完成思維建模之后，需要通過有意識的實踐，積極提升思維活動的效果，從而鼓勵學(xué)生在常規(guī)學(xué)習中，更加注重自己的思維訓(xùn)練方法；也可以在解決復(fù)雜問題時，進行多類型的思維模式的優(yōu)化，在不斷整合的過程中，提升思維能力，優(yōu)化和創(chuàng)新思維方式，最終促使物理知識的內(nèi)化和遷移.

1.3 創(chuàng)設(shè)有效情境，激發(fā)思維火花

新課標非常重視“素養(yǎng)”培育，提倡創(chuàng)造有利于教學(xué)的情境創(chuàng)設(shè)，最重要的是，創(chuàng)設(shè)有效情境，激發(fā)思維火花，這對于發(fā)展學(xué)生的探究能力有著重要作用.高中物理教學(xué)的重點是深化學(xué)習，同時強調(diào)高中物理知識是解決實際問題的手段，需要根據(jù)實際情況，評估學(xué)生的核心素養(yǎng).高中物理知識是有生命、力量和思想的，并取決于具體教學(xué)中，教師如何創(chuàng)設(shè)學(xué)習情境.因此，新課標下鼓勵高中物理課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生積極開展學(xué)習，激發(fā)基于學(xué)生思維的靈感，并在思維活動的背景下促進深度思考.為此，在學(xué)習過程中，需要創(chuàng)造一個能夠激發(fā)學(xué)生思維的環(huán)境，作為學(xué)習的起點.如與物理學(xué)相關(guān)的社團活動、實驗研究、社會實踐等，都是學(xué)生運用知識的實驗場所，使學(xué)生能夠?qū)€人經(jīng)驗與物理知識相結(jié)合，以獲得全面解決實際問題所需的技能.

1.4 借助學(xué)習聯(lián)盟，促進思維發(fā)展

這里的學(xué)習聯(lián)盟是一種形象的說法，它指的是一種學(xué)習共同體.在新課標下，借助學(xué)習聯(lián)盟，構(gòu)建學(xué)習共同體，運用小組合作的學(xué)習方式，可以有效促進學(xué)生思維發(fā)展，實現(xiàn)深度學(xué)習，它打破了以往靠記憶和個人機械學(xué)習的淺層學(xué)習狀態(tài)，真正實現(xiàn)了思維的高階發(fā)展.深度學(xué)習特別注重深入思考，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，促進學(xué)生思維的優(yōu)化，以提高他們的思維質(zhì)量.在高中物理課堂上，通過小組合作，以任務(wù)驅(qū)動實現(xiàn)深度學(xué)習，通過互動研究、小組評估和成果分享，指導(dǎo)學(xué)生進行深度思考.在這個學(xué)習共同體里，每一個成員都參與學(xué)習，在每一個環(huán)節(jié)搜索信息，并共享思維結(jié)果，深化學(xué)習過程，通過思維碰撞，提出自己的想法.

2 運用思維導(dǎo)學(xué)提升高中生物理解題能力例談

2.1 運用極限思維，簡化解題過程

“極限思維”是一種假設(shè)性思維，對問題條件的極限先做出假設(shè)，以實現(xiàn)解決問題的目的.首先，需要對題目及其條件進行合理的論證，然后將這種合理的情況外推到問題及其條件的極限，這樣學(xué)生就很容易得到答案.學(xué)生在學(xué)習慣性定律時，首次接觸極限思維，該定律駁斥了之前的結(jié)論，即“力是維持物體運動的原因”這個結(jié)論.用伏安測量燈泡電阻的實驗中，學(xué)生需要選擇一個合適測量儀器——滑動變阻器，此時學(xué)生使用極限思維，預(yù)估所需變阻器的范圍，保護電路防止實驗失誤，因此需要一個合適的滑動變阻器，測試最大值和最小值.

例1 如圖1所示，電源的電動勢能為E，內(nèi)阻是r，R1是可變電阻，若增大R1，以下選項正確的是（? ）

（A）R3的功率會增大.

（B）R2的功率隨之增大.

（C）R的功率也會變大.

（D）R0的功率也會增大.

分析 結(jié)合題目可知，當R1增大時，電路中的電流會隨之發(fā)生變化，進而會影響整個電路發(fā)生變化.基于此，可得出解題的思路：一是運用常規(guī)的串聯(lián)和并聯(lián)進行計算，但是過程比較繁雜，影響計算結(jié)果.二是運用極限思維，將電阻R1進行調(diào)節(jié)至最小到0，呈現(xiàn)短路狀態(tài)；相反將R1進行調(diào)節(jié)至無限大時，呈現(xiàn)斷路狀態(tài)，這樣處理結(jié)果很清楚，省略了繁復(fù)的計算過程，運用極限思維，很容易地得到了答案為（B）（C）.

2.2 運用逆向思維，提升解題能力

逆向思維與之相對的是正向思維，它是正向思維的逆過程.當遇到非常規(guī)問題時，運用普通的方法往往無從下手，這時可以改變思維方向，從不同的角度進行思考，也許會得到不同的結(jié)果.在高中物理學(xué)中，運用逆向思維能夠顯著提升學(xué)生的解題能力，可以達到事半功倍的效果.

例2 如圖2所示，兩小球A和B的水平間距是L，都處于離地面高度為h處，若將A球拋向B時，在相同時間又讓B球自由下落，當兩球發(fā)生碰撞時，豎直分速度發(fā)生了變化，而水平分速度未變，且方向相反，但是它們的大小不變（因l和h都是定值，其他力和時間可忽略不計），那么下面選項正確的是（? ）

（A）A和B兩小球能否在落地前發(fā)生碰撞，取決于A球的初速度大小.

（B）若A和B兩小球在落地前未發(fā)生碰撞，那么以后都不會發(fā)生碰撞.

（C）A和B兩小球，在最高處不能相遇.

（D）A和B兩小球，無論何種條件下都不能相遇.

分析 如果A和B兩小球恰好在落地時第一次發(fā)生碰撞，則可得到A的初速度v=l 2gh2h，此時需要分情況進行分析：一是A的初速度v>l 2gh2h時，兩小球能發(fā)生碰撞；二是A的初速度v<l 2gh2h時，兩小球則不會在落地前發(fā)生碰撞，因為A有水平速度，它們落地之后，出現(xiàn)了平拋運動中的逆運動，兩小球在豎直方向上始終處于同一高度，水平方向上逐漸靠近，為此得出（A）正確.

2.3 利用模型思維，增強推理能力

模型是物理學(xué)中的一個重要思想，它是模型思維的主要呈現(xiàn)形式.學(xué)生需要學(xué)習和理解物理知識中不同類型主題的物理模型，因為不同的物理模型具有不同的特點.

例3 如圖3所示，游樂園中有兩個高度不同的光滑的軌道，兩人同時分別從兩軌道的A點自由滑落到B點，下列說法正確的是（? ）

（A）在自由滑落過程中，乙的切向加速度始終小于甲的切向加速度.

（B）甲乙在同一滑落高度時速度大小相同.

（C）甲乙在同一滑落高度時用時相同.

（D）根據(jù)題意乙要比甲晚到B點.

分析 加速度與速度變化和發(fā)生速度變化的時間長短有關(guān)，但與速度的大小無關(guān).結(jié)合機械能守恒定律，經(jīng)過分析得出（B）（D）正確.

3 結(jié)語

新課標下的高中物理思維導(dǎo)學(xué)，非常注重學(xué)生的思維過程，教學(xué)中老師需要通過各種渠道，創(chuàng)設(shè)真實的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的思維活動，引發(fā)思維碰撞，產(chǎn)生思維的火花，實現(xiàn)學(xué)生和教師思維的同步發(fā)展，提升課堂效率，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，促進學(xué)生的全面發(fā)展.

【本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度一般課題研究成果之一，課題名稱《運用思維導(dǎo)學(xué)提升高中生物理解題能力的實踐研究》，課題立項號：GS［2022］GHB0568】

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