心理認(rèn)知視域下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

摘 要：本文從認(rèn)知心理學(xué)的角度出發(fā)，探討高中物理課堂教學(xué)中心理認(rèn)知能力與物理學(xué)科核心素養(yǎng)之間的辯證關(guān)系，進(jìn)而明確心理認(rèn)知能力在促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的重要作用，并提出相應(yīng)的培養(yǎng)策略。這對(duì)于教學(xué)實(shí)踐具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：心理認(rèn)知；核心素養(yǎng)；培養(yǎng)策略

1 引言

認(rèn)知心理學(xué)研究人類的感覺(jué)、知覺(jué)、注意、思維、學(xué)習(xí)、記憶、分析、推理、言語(yǔ)和決策等心理認(rèn)知過(guò)程。它深入探討了認(rèn)知行為背后的思維發(fā)展、邏輯推理、決策制定等心理過(guò)程，以及在這些過(guò)程中的動(dòng)機(jī)產(chǎn)生和情感投入。認(rèn)知心理學(xué)強(qiáng)調(diào)了心理過(guò)程之間的相互聯(lián)系和相互制約。作為關(guān)鍵的認(rèn)知能力，心理認(rèn)知對(duì)學(xué)生在各學(xué)科的學(xué)習(xí)和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。［1］因此，從心理認(rèn)知的角度分析和實(shí)施關(guān)于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略，對(duì)學(xué)生整體素質(zhì)的提升具有重大意義。

2 心理認(rèn)知與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的辯證關(guān)系

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。［2］這些素養(yǎng)的培育都離不開(kāi)心理認(rèn)知的具體活動(dòng)。心理認(rèn)知能力對(duì)學(xué)生在物理學(xué)科中建立物理模型、理解知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)方面具有顯著影響。例如，培養(yǎng)觀察能力和注意力有助于學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和形成物理觀念；提升記憶能力和思維能力有助于學(xué)生更好地識(shí)記與理解物理知識(shí)；培養(yǎng)推理能力和應(yīng)用能力則有助于學(xué)生更好地理解物理規(guī)律并進(jìn)行實(shí)踐操作。這些心理認(rèn)知能力與物理學(xué)科核心素養(yǎng)之間的辯證關(guān)系如圖1所示。因此，提升心理認(rèn)知水平可以有效促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3 心理認(rèn)知在培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)過(guò)程中的作用

心理認(rèn)知相關(guān)內(nèi)容涵蓋了人的思維、學(xué)習(xí)以及信息處理等多個(gè)方面。它對(duì)于高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)理解抽象概念、建構(gòu)理想模型、進(jìn)行邏輯推理、解決問(wèn)題以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等高級(jí)思維活動(dòng)起著至關(guān)重要的作用。因此，心理認(rèn)知在培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的過(guò)程中扮演著重要角色。

3.1 心理認(rèn)知能力促進(jìn)學(xué)習(xí)策略的形成

心理認(rèn)知相關(guān)研究指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)策略對(duì)學(xué)業(yè)成就有重要影響。通過(guò)指導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)科中的認(rèn)知、元認(rèn)知、資源管理等學(xué)習(xí)策略，他們可以更有效地組織和管理學(xué)習(xí)材料；同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力，使他們對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和策略進(jìn)行反思和調(diào)控，從而更好地了解自己的學(xué)習(xí)方式和需求，并據(jù)此靈活地調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效率。

3.2 心理認(rèn)知能力促進(jìn)物理觀念的建立

科學(xué)系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、注意、分析、推理等心理認(rèn)知能力，可以有效提升他們對(duì)物理知識(shí)的理解能力和記憶能力，從而提高其學(xué)習(xí)效率。例如，在講授天體運(yùn)行知識(shí)時(shí)，教師可以教授學(xué)生一些關(guān)于衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)行、變軌方面的記憶技巧和思維方法，如詹姆斯的初級(jí)記憶法和次級(jí)記憶法。這有助于學(xué)生更好地形成物理觀念、建立物理模型、掌握和運(yùn)用物理知識(shí)，進(jìn)而樹立他們?yōu)槿祟惏l(fā)展不斷探索的遠(yuǎn)大理想。在講授質(zhì)點(diǎn)概念時(shí)，教師可以讓同學(xué)們認(rèn)真觀察蝴蝶、籃球的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情景，并提出問(wèn)題：在什么情況下，我們只需關(guān)注物體的整體運(yùn)動(dòng)，而不用考慮物體的大小和形狀，從而可以把物體看作一個(gè)點(diǎn)來(lái)簡(jiǎn)化問(wèn)題呢？通過(guò)這樣的分析與思考，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)概念的理解，使其形成物理觀念，并理解理想模型法在物理學(xué)科中的重要作用。本文關(guān)于質(zhì)點(diǎn)概念的活動(dòng)設(shè)計(jì)如表1所示。

3.3 心理認(rèn)知能力促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展

心理認(rèn)知能力的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。它不僅有助于學(xué)生掌握物理知識(shí)，還能促進(jìn)其科學(xué)思維的發(fā)展。例如，觀察力的培養(yǎng)既是提升心理認(rèn)知能力的基礎(chǔ)，也是學(xué)好高中物理課程的關(guān)鍵，更是培養(yǎng)科學(xué)思維的核心。通過(guò)科學(xué)合理的觀察訓(xùn)練，可以提高學(xué)生對(duì)細(xì)節(jié)的敏感度以及對(duì)問(wèn)題的專注度，使他們能夠深入分析現(xiàn)象的特征，總結(jié)出現(xiàn)象背后的規(guī)律，從而促進(jìn)其科學(xué)思維的發(fā)展。教師在講授“位置變化快慢的描述——速度”這一概念時(shí)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生比較運(yùn)動(dòng)員在比賽中不同時(shí)段的運(yùn)動(dòng)快慢，可以幫助他們分析和理解表象背后的物理內(nèi)涵。這樣的活動(dòng)不僅能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)過(guò)程量和狀態(tài)量的思考，還有利于他們思維的科學(xué)化，促使他們實(shí)現(xiàn)從抽象到形象、從知識(shí)到能力的轉(zhuǎn)變。本文關(guān)于速度概念的活動(dòng)設(shè)計(jì)如表2所示。

3.4 心理認(rèn)知能力促進(jìn)解決問(wèn)題能力的養(yǎng)成

理解和運(yùn)用物理概念與理論，需要經(jīng)歷抽象思維和邏輯推理等高階認(rèn)知心理過(guò)程。這些高階認(rèn)知心理過(guò)程不僅有助于學(xué)生更深入地理解和應(yīng)用高中物理知識(shí)，還能夠促進(jìn)他們解決問(wèn)題技能的發(fā)展，包括問(wèn)題分析、推理和創(chuàng)造性思考等。這樣，學(xué)生就能更有效地應(yīng)對(duì)物理學(xué)科中的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

4 心理認(rèn)知視域下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

顯然，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)生的注意力、觀察力、思維力、推理力、記憶力、實(shí)驗(yàn)技能和問(wèn)題解決等能力，可以顯著提升他們對(duì)物理知識(shí)的掌握程度，從而培養(yǎng)必要品格和關(guān)鍵能力。這有助于實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，并最終將這些素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)大的理想，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的育人功能。本文總結(jié)了心理認(rèn)知視域下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略，如圖2所示。

4.1 調(diào)動(dòng)心理認(rèn)知，優(yōu)先創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

4.1.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的觀察力和注意力

例如，在講授平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)“套圈”游戲。在這個(gè)游戲中，學(xué)生站在固定位置，嘗試將手中的套圈水平拋出以套中地面上的指定物品。這種輕松愉快的物理情境不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好勝心理，還能讓他們?cè)诩?dòng)的心情下調(diào)動(dòng)觀察能力和注意力。通過(guò)這樣的活動(dòng)，學(xué)生能夠在實(shí)踐中鍛煉手腦協(xié)調(diào)的控制能力，并通過(guò)不斷地嘗試和總結(jié)，促進(jìn)自身思維的快速進(jìn)階發(fā)展。

4.1.2 理解內(nèi)涵，幫助學(xué)生建立概念的框架

在講授庫(kù)侖定律時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察一個(gè)帶電小球在另一個(gè)固定帶電小球所產(chǎn)生的電場(chǎng)中的情況。具體來(lái)說(shuō)，教師可以讓學(xué)生觀察懸于絲線上的帶電小球在電場(chǎng)作用下偏離豎直方向的角度變化。通過(guò)這種觀察，學(xué)生可以分析并得出影響靜電力大小的因素。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用受力分析和控制變量等方法，來(lái)建立物理概念和培養(yǎng)科學(xué)思維。這樣的教學(xué)活動(dòng)有助于促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4.2 激發(fā)高階心理認(rèn)知，適時(shí)引導(dǎo)深度思考

4.2.1 引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

在講授天體運(yùn)行時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入分析太陽(yáng)系中的行星究竟受到哪些力的作用。如果將天體運(yùn)行的軌道近似地看作圓周，那么此時(shí)向心力的來(lái)源是什么？如果萬(wàn)有引力提供了向心力，那么我們可以建立怎樣的方程？通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生逐步體會(huì)浩瀚宇宙中蘊(yùn)含的物理規(guī)律和科學(xué)知識(shí)的巨大魅力，從而為后續(xù)衛(wèi)星的發(fā)射、變軌、回收等知識(shí)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。當(dāng)學(xué)生的知識(shí)足夠豐富、心理認(rèn)知趨于穩(wěn)定后，他們自然而然能夠深入思考天體運(yùn)行的奧秘，并將原本抽象難懂的問(wèn)題融入到對(duì)知識(shí)的探索過(guò)程中。

4.2.2 設(shè)計(jì)啟發(fā)性學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生充分調(diào)動(dòng)感覺(jué)、知覺(jué)、思維、判斷和決策等心理活動(dòng)，通過(guò)讓學(xué)生親身體驗(yàn)和探索物理現(xiàn)象的過(guò)程，來(lái)培養(yǎng)自身的觀察力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和問(wèn)題解決能力，從而更有效地在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如，在講授電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，以優(yōu)化學(xué)生的心理認(rèn)知過(guò)程，促進(jìn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。同時(shí)，教師可以提供多樣化的學(xué)習(xí)資源，包括科普讀物、科學(xué)網(wǎng)站和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。這樣做可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們主動(dòng)探究和自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。

4.3 綜合運(yùn)用心理認(rèn)知，高效進(jìn)行科學(xué)探究

4.3.1 提供實(shí)踐探究的機(jī)會(huì)，組織學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)

為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用心理認(rèn)知的能力，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生將抽象的物理知識(shí)應(yīng)用于具體的實(shí)踐環(huán)境，以加深對(duì)物理學(xué)科核心規(guī)律的理解和掌握。同時(shí)，通過(guò)讓學(xué)生親自設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)，能夠促進(jìn)他們物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。例如，在講授加速度概念時(shí)，盡管高一學(xué)生已經(jīng)掌握了力、質(zhì)量、慣性、速度等基本概念，能夠理解力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并且已經(jīng)學(xué)會(huì)分析物體的受力情況，但他們對(duì)加速度這一概念的理解可能仍然不夠深入。

4.3.2 創(chuàng)設(shè)合作學(xué)習(xí)的氛圍，促進(jìn)學(xué)生思維的碰撞

教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的心理認(rèn)知功能，引導(dǎo)學(xué)生與同伴積極互動(dòng)和交流，這一方法能夠有效地激發(fā)學(xué)生的探索熱情，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力和合作能力，為科學(xué)探究打下堅(jiān)定的思維基礎(chǔ)。隨后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，從而突破實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，讓心理認(rèn)知活動(dòng)得到升華，讓核心素養(yǎng)得到有力培養(yǎng)。因此，教材中專門安排了一節(jié)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。這一實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)對(duì)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析和邏輯思維等心理認(rèn)知能力的進(jìn)一步運(yùn)用，讓學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中深刻領(lǐng)會(huì)加速度的實(shí)質(zhì)，實(shí)現(xiàn)物理觀念的建構(gòu)與科學(xué)探究方法的辯證融合。

4.4 反思評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生形成關(guān)鍵能力與必備品格

教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行反思和自我評(píng)價(jià)，幫助他們分析自己的學(xué)習(xí)策略和過(guò)程。這可以更有效地調(diào)節(jié)學(xué)生基于心理認(rèn)知的學(xué)習(xí)行為。這樣的做法能夠提高學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)新意識(shí)和問(wèn)題解決技巧，培養(yǎng)必備品格和關(guān)鍵能力，從而全面提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。同時(shí)，教師在教學(xué)過(guò)程中也應(yīng)不斷更新教育理念和教學(xué)方法，以更好地契合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)。

5 結(jié)論

心理認(rèn)知能力在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)與發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色。因此，為了在教育實(shí)踐中更有效地培養(yǎng)高中學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，教師應(yīng)當(dāng)重視去激發(fā)學(xué)生的心理認(rèn)知潛能，并持續(xù)探索與創(chuàng)新教學(xué)方法。這樣做可以為學(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)空間和更多的發(fā)展機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)其物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］易楷昊，李汶錦.物理學(xué)科核心素養(yǎng)指向下的學(xué)生認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力診斷及教學(xué)建議［J］.中學(xué)物理，2024，42（11）：45-48.

［2］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：4.