任虎虎

(江蘇省太倉高級中學(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

(江蘇省太倉高級中學(xué),江蘇 太倉 215411)

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(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個維度闡述筆者的一點愚見．

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

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,它強調(diào)以誘發(fā)認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)反思和以靈活運用為特征的教學(xué)遷移．

通過認知沖突,旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,動機是維持學(xué)生學(xué)習(xí)活動的心理動因．自主建構(gòu)包括認知建構(gòu)和社會建構(gòu),認知建構(gòu)強調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者積極主動建構(gòu)的過程;社會建構(gòu)強調(diào):師生互動、生生互動是課堂教學(xué)中最基本、最重要的人際關(guān)系,互動不僅應(yīng)關(guān)注情感互動、行為互動,更應(yīng)關(guān)注思維互動．思維監(jiān)控是指學(xué)習(xí)者對自己探究或問題解決的過程進行總結(jié)、反思和評價,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、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)個人終身學(xué)習(xí)和社會發(fā)展所需要的科學(xué)基礎(chǔ)知識、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、實驗探究和科學(xué)態(tài)度和責(zé)任四個方面．物理學(xué)科核心素養(yǎng)是核心素養(yǎng)的重要組成部分,對其他學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展具有促進作用．

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,教會學(xué)生如何去思考,而不僅僅是教會思考的內(nèi)容,促進學(xué)生學(xué)會學(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．通過認知沖突、自主建構(gòu)、思維監(jiān)控和應(yīng)用遷移4個環(huán)節(jié)可以很好地促進物質(zhì)觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念等物理觀念的形成,同時也可以促進模型建構(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),教師可以對學(xué)生的探究或問題解決的過程小結(jié)和評價,也可以讓學(xué)生相互評價,更重要的是要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行自我總結(jié)、反思和評價．通過師生、生生、自我評價內(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)待解決的真實問題情境,將物理從課堂遷移到社會,從而達到提升能力,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)模式的四個特征出發(fā):通過認知沖突和自主建構(gòu)促進物理觀念的形成;以學(xué)生的思維活動為中心促進科學(xué)思維的發(fā)展;以思維監(jiān)控為手段促進物理知識和思想的內(nèi)化;通過應(yīng)用遷移達到有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的．

3.1 通過認知沖突和自主建構(gòu)促進物理觀念的形成

認知沖突是學(xué)生已有的認知結(jié)構(gòu)與當(dāng)前學(xué)習(xí)情境之間存在的暫時性矛盾,通常表現(xiàn)為學(xué)生已有的知識經(jīng)驗與新知之間存在某種差距而導(dǎo)致的心理失衡,認知沖突會激起學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)動機．通過認知建構(gòu)可以促進對物理知識的深度理解,讓學(xué)生親歷概念、規(guī)律的探究過程,促進物理觀念的形成．社會建構(gòu)強調(diào)課堂互動,在課堂互動中,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、論證能力都會得到發(fā)展．

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

讓班級體重最大的男生和體重最小的男生在講臺上進行手拉手拔河比賽,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?班級絕大多數(shù)學(xué)生回答:是的．接下來,教師拿出一個四輪的滑板,讓體重大的學(xué)生站在滑板上,重新進行拔河比賽,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?此時學(xué)生陷入認知沖突中．教師接下來引導(dǎo)學(xué)生小組討論,這兩位學(xué)生給對方的力到底什么關(guān)系,提出自己的猜想,然后設(shè)計實驗驗證自己的猜想,進行自主建構(gòu)．從而促進相互作用觀念的形成和發(fā)展．

3.2 以學(xué)生的思維活動為中心促進科學(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)生的思維活動是課堂教學(xué)的中心．在教學(xué)中,要有意識地對學(xué)生進行思維方法訓(xùn)練,提供應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機會,從而改善學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)和思維品質(zhì),促進學(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,對于伽利略的斜面實驗,筆者認為應(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)方法研究問題的機會,讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—分析問題—解決問題”的全過程,促進科學(xué)思維的發(fā)展．

圖1

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

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

生:根據(jù)自由落體運動的知識,小球下落的時間只有0.45 s,而人的反應(yīng)時間要0.2 s左右．

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

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驗的精妙,不愧為世界十大最美麗物理實驗之一,還能更好地體驗和領(lǐng)會到伽利略開創(chuàng)的“實驗+思維+數(shù)學(xué)”的科學(xué)思維．

3.3 以思維監(jiān)控為手段促進物理知識和思想的內(nèi)化

引導(dǎo)學(xué)生對別人、自己探究或問題解決的過程進行總結(jié)、反思和評價,不僅能認清知識脈絡(luò),而且能促進認知圖示的發(fā)展,在探究階段能理清科學(xué)知識的形成過程,而在反思、評價階段能內(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)強度為B的勻強磁場中(方向向里),間距為L,左端電阻為R,其余電阻不計,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,在講評過程中充分利用思維監(jiān)控促進對推理能力、分析能力和問題解決能力的提升．

首先讓一位能解決這個問題的學(xué)生上講臺講解他的方法和解決過程．

其次讓一位之前未能解決這個問題的學(xué)生回答:“剛才這位學(xué)生講的哪一句話或哪一點對你的影響或幫助最大?請說一說”．通過這個問題促進學(xué)生相互間進行正向評價．

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

在探究或問題解決的過程,通過上面的3個過程,不僅能很好地幫助學(xué)生理解知識,還能促進物理思想方法的內(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)待解決的真實問題情境,將物理知識、思維方法從課堂遷移到社會,也只有指向社會,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)電機的原理和研制”,指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱資料和實地考察(本地區(qū)正好有制造風(fēng)力發(fā)電機的上市公司)了解風(fēng)力發(fā)電機的原理和構(gòu)造．在此基礎(chǔ)上,讓學(xué)生利用假期時間制作一個小型風(fēng)力發(fā)電機,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踐課程或研究性學(xué)習(xí)等,創(chuàng)設(shè)待解決的真實問題情境,從而將知識延伸到技術(shù)、將課堂延伸到社會,達到有效培育物理學(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.“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)物理實驗教學(xué)表現(xiàn)性評價[J].物理教師，2016(7)：9-11.

2016-11-28)