任虎虎

(江蘇省太倉高級(jí)中學(xué),江蘇 太倉 215411)

思維型課堂:培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑

任虎虎

(江蘇省太倉高級(jí)中學(xué),江蘇 太倉 215411)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、理性思維為中心的學(xué)科．思維型課堂是指向能力培養(yǎng)的課堂教學(xué)模式．本文從什么是思維型課堂和物理學(xué)科核心素養(yǎng)?為什么思維型課堂能有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)?怎么樣借助思維型課堂培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)?3個(gè)維度闡述筆者的一點(diǎn)愚見．

思維型課堂;物理學(xué)科核心素養(yǎng);內(nèi)化;應(yīng)用遷移;社會(huì)

1 什么是思維型課堂和物理學(xué)科核心素養(yǎng)

1.1 思維型課堂

思維型課堂的核心是學(xué)生的思維活動(dòng),它強(qiáng)調(diào)以誘發(fā)認(rèn)知沖突為特征的教學(xué)引入、以自主建構(gòu)為特征的教學(xué)過程、以思維監(jiān)控為特征的教學(xué)反思和以靈活運(yùn)用為特征的教學(xué)遷移．

通過認(rèn)知沖突,旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),動(dòng)機(jī)是維持學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的心理動(dòng)因．自主建構(gòu)包括認(rèn)知建構(gòu)和社會(huì)建構(gòu),認(rèn)知建構(gòu)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)建構(gòu)的過程;社會(huì)建構(gòu)強(qiáng)調(diào):師生互動(dòng)、生生互動(dòng)是課堂教學(xué)中最基本、最重要的人際關(guān)系,互動(dòng)不僅應(yīng)關(guān)注情感互動(dòng)、行為互動(dòng),更應(yīng)關(guān)注思維互動(dòng)．思維監(jiān)控是指學(xué)習(xí)者對(duì)自己探究或問題解決的過程進(jìn)行總結(jié)、反思和評(píng)價(jià),思維監(jiān)控有助于控制和規(guī)范學(xué)習(xí)者的思考過程,有助于學(xué)生形成自己的思維策略．應(yīng)用遷移是指將已經(jīng)獲得的知識(shí)、方法應(yīng)用在新的問題情境中,解決新問題的過程．

1.2 物理學(xué)科核心素養(yǎng)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的,適應(yīng)個(gè)人終身學(xué)習(xí)和社會(huì)發(fā)展所需要的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、關(guān)鍵能力,是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)．包括:物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)態(tài)度和責(zé)任四個(gè)方面．物理學(xué)科核心素養(yǎng)是核心素養(yǎng)的重要組成部分,對(duì)其他學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展具有促進(jìn)作用．

2 為什么思維型課堂能有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)

培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)就是要提升學(xué)生未來適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所需要的關(guān)鍵能力,如學(xué)習(xí)能力、問題解決能力、批判性思維能力等．而思維型課堂就是指向能力培養(yǎng)的課堂教學(xué)模式,思維型課堂旨在通過營造富于思考的課堂,教會(huì)學(xué)生如何去思考,而不僅僅是教會(huì)思考的內(nèi)容,促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、創(chuàng)造性思維和批判性思維能力．

學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)最終肯定要落實(shí)到課堂中,思維型課堂可以為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育提供肥沃的土壤．通過認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、思維監(jiān)控和應(yīng)用遷移4個(gè)環(huán)節(jié)可以很好地促進(jìn)物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念等物理觀念的形成,同時(shí)也可以促進(jìn)模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維的發(fā)展．在思維監(jiān)控環(huán)節(jié),教師可以對(duì)學(xué)生的探究或問題解決的過程小結(jié)和評(píng)價(jià),也可以讓學(xué)生相互評(píng)價(jià),更重要的是要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行自我總結(jié)、反思和評(píng)價(jià)．通過師生、生生、自我評(píng)價(jià)內(nèi)化物理觀念和思維方法．在應(yīng)用遷移環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)問題情境,將物理從課堂遷移到社會(huì),從而達(dá)到提升能力,有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的．

3 怎么樣借助思維型課堂培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)

從思維型課堂教學(xué)模式的四個(gè)特征出發(fā):通過認(rèn)知沖突和自主建構(gòu)促進(jìn)物理觀念的形成;以學(xué)生的思維活動(dòng)為中心促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展;以思維監(jiān)控為手段促進(jìn)物理知識(shí)和思想的內(nèi)化;通過應(yīng)用遷移達(dá)到有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的．

3.1 通過認(rèn)知沖突和自主建構(gòu)促進(jìn)物理觀念的形成

認(rèn)知沖突是學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與當(dāng)前學(xué)習(xí)情境之間存在的暫時(shí)性矛盾,通常表現(xiàn)為學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與新知之間存在某種差距而導(dǎo)致的心理失衡,認(rèn)知沖突會(huì)激起學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)．通過認(rèn)知建構(gòu)可以促進(jìn)對(duì)物理知識(shí)的深度理解,讓學(xué)生親歷概念、規(guī)律的探究過程,促進(jìn)物理觀念的形成．社會(huì)建構(gòu)強(qiáng)調(diào)課堂互動(dòng),在課堂互動(dòng)中,通過師生或生生質(zhì)疑、問難、辯論等過程,學(xué)生的推理能力、論證能力都會(huì)得到發(fā)展．

教學(xué)案例:為了促進(jìn)相互作用觀念的形成,筆者創(chuàng)設(shè)了一個(gè)實(shí)際情境,制造認(rèn)知沖突,引發(fā)自主建構(gòu)．

讓班級(jí)體重最大的男生和體重最小的男生在講臺(tái)上進(jìn)行手拉手拔河比賽,結(jié)果體重大的學(xué)生獲得了“勝利”,教師提出問題:是不是體重大的學(xué)生給體重小的學(xué)生的力大呢?班級(jí)絕大多數(shù)學(xué)生回答:是的．接下來,教師拿出一個(gè)四輪的滑板,讓體重大的學(xué)生站在滑板上,重新進(jìn)行拔河比賽,這次發(fā)現(xiàn)體重小的學(xué)生獲得了“勝利”,教師提出問題:是不是體重小的學(xué)生力氣變大了呢?此時(shí)學(xué)生陷入認(rèn)知沖突中．教師接下來引導(dǎo)學(xué)生小組討論,這兩位學(xué)生給對(duì)方的力到底什么關(guān)系,提出自己的猜想,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想,進(jìn)行自主建構(gòu)．從而促進(jìn)相互作用觀念的形成和發(fā)展．

3.2 以學(xué)生的思維活動(dòng)為中心促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展

課堂上,處于教師注意中心的并不是自己的講述,而是學(xué)生的思維發(fā)展情況．學(xué)生的思維活動(dòng)是課堂教學(xué)的中心．在教學(xué)中,要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維方法訓(xùn)練,提供應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機(jī)會(huì),從而改善學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)和思維品質(zhì),促進(jìn)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維的發(fā)展．

教學(xué)案例:如圖1所示,對(duì)于伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),筆者認(rèn)為應(yīng)該讓學(xué)生重演伽利略的思維過程,提供給學(xué)生應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機(jī)會(huì),讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—分析問題—解決問題”的全過程,促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展．

圖1

設(shè)置情景:將一個(gè)小球從離地面1 m的高度自由釋放,讓一個(gè)學(xué)生用秒表記錄小球下落的時(shí)間,重復(fù)做3次實(shí)驗(yàn),并把3次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫在黑板上, 3次的結(jié)果偏差很大,學(xué)生自己進(jìn)而會(huì)提出問題:為什么偏差會(huì)這么大?

師:請(qǐng)小組內(nèi)交流討論產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是什么?

生:根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的知識(shí),小球下落的時(shí)間只有0.45 s,而人的反應(yīng)時(shí)間要0.2 s左右．

師:伽利略生活的年代沒有秒表可以用,只能靠滴水計(jì)時(shí)．想象一下,如果你是伽利略,該如何驗(yàn)證小球通過的位移和時(shí)間的平方成正比這一關(guān)系呢?現(xiàn)在再請(qǐng)各小組交流討論．

生:增加下降的高度．

師:很好,這方法可以,在高度確定的情況下,如何來驗(yàn)證呢?大家再討論一下．

接下來學(xué)生開始推理分析:高度確定,要增加時(shí)間,只能減小加速度,需要把斜面．經(jīng)歷這樣的過程,學(xué)生不僅能感受到斜面實(shí)驗(yàn)的精妙,不愧為世界十大最美麗物理實(shí)驗(yàn)之一,還能更好地體驗(yàn)和領(lǐng)會(huì)到伽利略開創(chuàng)的“實(shí)驗(yàn)+思維+數(shù)學(xué)”的科學(xué)思維．

3.3 以思維監(jiān)控為手段促進(jìn)物理知識(shí)和思想的內(nèi)化

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)別人、自己探究或問題解決的過程進(jìn)行總結(jié)、反思和評(píng)價(jià),不僅能認(rèn)清知識(shí)脈絡(luò),而且能促進(jìn)認(rèn)知圖示的發(fā)展,在探究階段能理清科學(xué)知識(shí)的形成過程,而在反思、評(píng)價(jià)階段能內(nèi)化科學(xué)方法、形成學(xué)生自己的思維策略,教會(huì)學(xué)生如何去思考、分析,提升推理、分析等能力．

圖2

案例分析:如圖2所示,平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中(方向向里),間距為L,左端電阻為R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器．現(xiàn)有一長2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上,ab以a為軸順時(shí)針以ω轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過R的電荷量為多少?

這道習(xí)題難度較大,在講評(píng)過程中充分利用思維監(jiān)控促進(jìn)對(duì)推理能力、分析能力和問題解決能力的提升．

首先讓一位能解決這個(gè)問題的學(xué)生上講臺(tái)講解他的方法和解決過程．

其次讓一位之前未能解決這個(gè)問題的學(xué)生回答:“剛才這位學(xué)生講的哪一句話或哪一點(diǎn)對(duì)你的影響或幫助最大?請(qǐng)說一說”．通過這個(gè)問題促進(jìn)學(xué)生相互間進(jìn)行正向評(píng)價(jià)．

最后再引導(dǎo)學(xué)生反思:解決這個(gè)問題的關(guān)鍵性步驟有哪些?你是怎么想到的(對(duì)能解決的學(xué)生)或如何才能想到這些步驟(對(duì)未能解決的學(xué)生)?

在探究或問題解決的過程,通過上面的3個(gè)過程,不僅能很好地幫助學(xué)生理解知識(shí),還能促進(jìn)物理思想方法的內(nèi)化,培養(yǎng)能力．

3.4 通過應(yīng)用遷移達(dá)到有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的

在應(yīng)用遷移環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)問題情境,將物理知識(shí)、思維方法從課堂遷移到社會(huì),也只有指向社會(huì),才能更加有效地培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)．

案例分析:在學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)和交變電流的知識(shí)后,正值學(xué)校研究性學(xué)習(xí)課題的選題階段,于是指導(dǎo)班級(jí)幾名學(xué)生確定了研究性學(xué)習(xí)課題“小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理和研制”,指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱資料和實(shí)地考察(本地區(qū)正好有制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)的上市公司)了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理和構(gòu)造．在此基礎(chǔ)上,讓學(xué)生利用假期時(shí)間制作一個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),帶到學(xué)校來展示,要求能讓額定電壓為1.5V的小燈泡發(fā)光．

物理教師可以通過綜合實(shí)踐課程或研究性學(xué)習(xí)等,創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)問題情境,從而將知識(shí)延伸到技術(shù)、將課堂延伸到社會(huì),達(dá)到有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的．

1 林欽,陳峰,宋靜.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考[J].課程·教材·教法,2015(12)：90-95.

2 任虎虎,趙強(qiáng).“思維型”課堂的基本特征及構(gòu)建策略[J].物理教學(xué),2016(6)：9-11.

3 曹義才.基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)[J].物理教師，2016(7)：9-11.

2016-11-28)