盧義剛 程萬美

(1. 六合區(qū)金牛湖初級中學(xué),江蘇 南京 211500; 2. 六合區(qū)金陵中學(xué)龍湖分校,江蘇 南京 211500)

1 實踐意義:思維方法在初中物理和小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求

物理思維是指具有意識的人腦對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)部規(guī)律及物理事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的間接的、概括的和能動的反映.物理思維的基本方法包括分析與綜合、比較與分類、抽象與概括、科學(xué)推理、臻美、等效等.[1]

小學(xué)科學(xué)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),并為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)、成為合格公民和終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ).小學(xué)科學(xué)課標(biāo)以“倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)”為基本理念,提出“科學(xué)探究總目標(biāo)”,包含:“初步了解分析、綜合、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法,發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力”.[2]

初中物理課程目標(biāo)明確提出:義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)索養(yǎng),讓學(xué)生學(xué)習(xí)終身發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識和方法,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,在分析問題和解決問題時嘗試運(yùn)用科學(xué)知識和科學(xué)研究方法,有運(yùn)用研究方法的意識;能獨立思考、敢于質(zhì)疑、尊重事實、勇于創(chuàng)新.[3]

可見,小學(xué)科學(xué)和初中物理課程都倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式,提倡在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生主動參與、積極體驗,不僅要“動手”,還要“動腦”.讓學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中不僅能夠獲取科學(xué)知識,更要領(lǐng)悟科學(xué)思維方法,發(fā)展學(xué)習(xí)能力、思維能力.

2 理論研究:思維方法在初中物理和小學(xué)科學(xué)課程銜接的重要性

建構(gòu)主義理論告訴我們:學(xué)習(xí)新的知識、技能必須建立在已有知識、技能的基礎(chǔ)之上.[4]初中物理所學(xué)的聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等知識領(lǐng)域小學(xué)科學(xué)課程均有所涉及,且初中階段用到的歸納法等思維方法在小學(xué)科學(xué)課程中也有所體現(xiàn).若能在學(xué)科知識和思維方法層面對小學(xué)科學(xué)和初中物理教學(xué)進(jìn)行有序銜接,對學(xué)生物理知識結(jié)構(gòu)的建立、物理思維能力的提升將形成積極的影響.

在小學(xué)科學(xué)、初中物理教學(xué)中,若將概念、規(guī)律、結(jié)論直接告訴學(xué)生,不讓學(xué)生參與思維加工活動、掌握思維方法,那么學(xué)生對概念與規(guī)律的認(rèn)識只能是膚淺的、片面的.這是由學(xué)生的思維發(fā)展特征所決定的,即學(xué)生在不同的年齡階段表現(xiàn)出不同的思維特征.如童年期(6、7歲至11、12歲)的學(xué)生的思維特點具有較大的具體性和形象性,抽象思維能力還比較弱,對抽象的道理不易理解.少年期(11、12歲至14、15歲)的學(xué)生,抽象思維已有很大發(fā)展,但經(jīng)常需要具體的感性經(jīng)驗作支持.[5]因此,學(xué)生的思維活動若僅停留在簡單的記憶、練習(xí)的層面,則無法真正理解知識,學(xué)到建立科學(xué)概念、總結(jié)科學(xué)規(guī)律和解決實際問題的思維方法,思維能力也就難以得到提升.

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,適當(dāng)?shù)貙W(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練和思維方法的點撥,不僅可促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識的理解,也有利于學(xué)生進(jìn)入初中階段后物理等學(xué)科的學(xué)習(xí).在初中物理教學(xué)中,更要凸顯思維方法的教學(xué),使學(xué)生真正體會到初中物理在知識技能、思維方法等方面都與小學(xué)科學(xué)存在關(guān)聯(lián),在建立物理概念、總結(jié)物理規(guī)律及解決物理問題時能夠有章可循,將小學(xué)科學(xué)與初中物理的知識結(jié)構(gòu)、思維方法融為一體.

初中物理教學(xué)應(yīng)建立在學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上.教師需了解學(xué)生在小學(xué)階段都學(xué)習(xí)了哪些科學(xué)知識,體驗了哪些科學(xué)探究,運(yùn)用了哪些思維方法.教師要嘗試“喚醒”學(xué)生已有的知識經(jīng)驗、調(diào)動科學(xué)探究過程中運(yùn)用過的思維方法,努力將小學(xué)科學(xué)與初中物理教學(xué)自然、有序地銜接起來.

3 案例分析:思維方法在初中物理教學(xué)實踐中的有序銜接

思維方法是小學(xué)科學(xué)與初中物理銜接的重要紐帶,然而小學(xué)科學(xué)教師往往并不清楚哪些思維方法對未來的初中物理學(xué)習(xí)有用,初中物理教師也不熟知學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課程中都學(xué)到了哪些思維方法,這些思維方法當(dāng)時又是以什么知識為載體呈現(xiàn).為此筆者做了一些整理,望能為有志在此方向上研究的小學(xué)科學(xué)和初中物理教師提供一些思路.

3.1 控制變量法

控制變量法即用“控制條件”來探索物理問題和物理規(guī)律的方法,是“先分析,后綜合”的思維方法.其思路是每次探究只改變其中一個因素,控制其余幾個因素不變,從而找出被改變的這個因素對研究對象的影響,分別加以研究,最后再對各因素進(jìn)行整合,這種方法叫做控制變量法.[6]

如蘇教版小學(xué)科學(xué)“蒸發(fā)快慢與什么因素有關(guān)”實驗.步驟1:“往兩只大小不同的盤子里倒同樣多的水,放在陽光下曬,觀察水的變化”(如圖1),步驟2:“在黑板上用水涂出兩塊同樣面積的水跡,用扇子扇其中一塊,觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生”(如圖2),觀察蒸發(fā)快慢.本實驗中影響蒸發(fā)快慢的因素主要有:溫度、液面上方空氣流速、表面積等.先分別探究,再加以綜合,最終得出正確結(jié)論.

圖1 蒸發(fā)實驗(只改變液體表面積)

圖2 蒸發(fā)實驗(只改變液面上方空氣流速)

由于一個物理量的影響因素往往不止一個,故控制變量法在初中物理實驗中應(yīng)用更為廣泛.因此,控制變量法是小學(xué)科學(xué)與初中物理進(jìn)行思維方法銜接的最重要紐帶.教師在小學(xué)科學(xué)與初中物理教學(xué)中,做到該思維方法銜接的同時,可適當(dāng)點撥實驗中為什么要采取控制變量法,引導(dǎo)學(xué)生主動思考控制變量法在實驗中的意義和適切性,切不可強(qiáng)記實驗的結(jié)論,而忽略了實驗結(jié)論得出的思維過程與方法.

3.2 比較分類法

比較法是確定事物之間差異點和共同點的抽象思維方法;分類法則是以比較法為基礎(chǔ),根據(jù)研究對象的共同點和差異點,把事物分門別類的思維方法.

小學(xué)科學(xué)中比較法應(yīng)用較多,如:“電與磁”要求學(xué)生思考“電磁鐵和磁鐵有什么相同和不同之處?”通過對兩者進(jìn)行比較,不僅可以深化學(xué)生對磁鐵、電磁鐵的認(rèn)識,也能促進(jìn)學(xué)生在更廣闊的范圍內(nèi)、更深的層次上掌握兩者的內(nèi)在聯(lián)系.

初中物理教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用比較法.相似的物理概念如:蒸發(fā)與沸騰、超聲波與電磁波的特點等;相似的物理規(guī)律有:光的反射定律與光的折射規(guī)律、液體壓強(qiáng)大小的影響因素與浮力大小的影響因素等.分類法的應(yīng)用也比較普遍.如:將水的各種形態(tài)(云、雨、露、霧、霜、雪、雹等)按照物質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行分類、按照物質(zhì)的物理屬性對廚房中的物品進(jìn)行分類等.

比較分類法是建立物理概念和總結(jié)物理規(guī)律的重要思維方法,也是小學(xué)科學(xué)與初中物理銜接的重要途徑.經(jīng)歷比較、分類的思維過程有利于學(xué)生更好地辨別相似物理概念、物理規(guī)律,更準(zhǔn)確把握物理概念、規(guī)律及其內(nèi)涵.

3.3 理想實驗法

“理想實驗”,是以真實物理實驗為基礎(chǔ),以邏輯法則為依據(jù),通過大腦思維來開展實驗過程的思想實驗.[7]理想實驗法利用假想中的“器材”,可以超越當(dāng)前的科技發(fā)展水平,可以超越時間和空間的局限,不受具體條件的限制.

圖3 聲音的傳播

小學(xué)科學(xué)中“聲音的傳播”有個小實驗,如圖3所示,先搖一搖小鈴,聽小鈴的聲音.往燒瓶中加少量水,放在火上燒開,將橡皮管夾緊,再搖小鈴,比較小鈴發(fā)出的聲音.受實驗條件所限,無法使燒瓶內(nèi)部達(dá)到完全真空的狀態(tài).實驗中只有盡可能減少瓶內(nèi)空氣,再根據(jù)鈴聲減小的現(xiàn)象推理得出“真空不能傳聲”的結(jié)論.

初中物理“探究真空能否傳聲”實驗與上述“聲音的傳播”實驗可謂異曲同工,即直接用抽氣機(jī)抽走瓶內(nèi)的空氣,當(dāng)然也只能達(dá)到逼近真空的狀態(tài),也需要在實驗的基礎(chǔ)上推理得出同樣的結(jié)論.理想實驗法是小學(xué)科學(xué)與初中物理在思維方法上的重要銜接點,也是概括和總結(jié)物理規(guī)律的重要思維方法.

3.4 歸納推理法

歸納推理是由一些個別的、特殊的判斷推出一般的判斷的思維方式.它不僅是研究物理實驗、建立物理概念和物理規(guī)律的一種重要的思維方式,也是解決物理問題的重要思維方法.

小學(xué)科學(xué)中“物體的運(yùn)動”概念的建立是典型的歸納推理法的應(yīng)用.教材中列舉了大量圖片、文字信息,包括:汽車、自行車、野鴨、大雁的運(yùn)動;坐在行駛的汽車上感覺路旁的樹木在倒退;拔河比賽輸贏的裁斷等,為學(xué)生“機(jī)械運(yùn)動”概念的建立提供了充分的素材,有利于學(xué)生在教師的引導(dǎo)下嘗試歸納、總結(jié)出判斷物體運(yùn)動或靜止的依據(jù).

初中物理涉及到歸納推理法的知識也很多,除了上述提到的“物體的運(yùn)動”概念的建立外,還包括通過大量的生活實例及實驗現(xiàn)象總結(jié)得出“力是物體對物體的作用”、“力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因”、“物體間力的作用是相互的”等概念或規(guī)律,舉不勝舉.

歸納推理法不論在小學(xué)科學(xué)還是初中物理中都有著廣泛的應(yīng)用.在利用歸納推理法進(jìn)行初小銜接教學(xué)時,重點不是向?qū)W生灌輸“歸納推理法”這一思維方法名稱,而是要讓學(xué)生自己體驗利用這一方法建立物理概念或得出物理規(guī)律的過程,在過程中領(lǐng)悟此思維方法.

3.5 圖像法

圖像法,即假設(shè)某一物理量y隨另一物理量x而變,從實驗和觀察中測出一系列與x相對應(yīng)的y值后,在直角坐標(biāo)系中分別標(biāo)出與各組測量結(jié)果對應(yīng)的點,再用光滑的曲線把各點連接起來(曲線不一定要通過每個點,但要使曲線盡可能靠近各個點)構(gòu)成圖像,然后分析圖像找出規(guī)律.圖像法是研究物理學(xué)、總結(jié)物理規(guī)律的重要方法之一.[7]

圖4 熱水冷卻實驗

例如,小學(xué)科學(xué)中“冷和熱”有個小實驗,要求學(xué)生連續(xù)測量一杯熱水冷卻過程中的溫度,畫出溫度變化曲線圖(如圖4).這就要求學(xué)生不僅要記住水溫變化“先快后慢”這一實驗結(jié)論,更重要的是:明確實驗中需關(guān)注的物理量(時間、水的溫度),知道坐標(biāo)軸代表的物理量,嘗試動手描點、畫圖,并且能在教師的引導(dǎo)下根據(jù)圖像得到水溫變化的規(guī)律.

小學(xué)科學(xué)主要是利用圖像找規(guī)律,即定性研究.初中物理則不僅要求學(xué)生會作圖,還要對圖像的“軸、點、線、面”作全面分析,對物理量間的關(guān)系做定量研究,如:“探究重力與質(zhì)量關(guān)系”、“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”等實驗,對學(xué)生的數(shù)學(xué)能力、圖像的識別與分析能力提出了更高的要求.[8]

圖像法可以幫助學(xué)生得出正確的科學(xué)結(jié)論或物理規(guī)律,同時在大腦中將知識內(nèi)化,并形成物理圖形的表象,能強(qiáng)化學(xué)生對小學(xué)科學(xué)以及初中物理概念、規(guī)律的理解,也是初小銜接的重要渠道.不論在小學(xué)科學(xué)還是初中物理教學(xué)中都要避免直接將實驗結(jié)論告訴學(xué)生,更不能強(qiáng)迫學(xué)生對概念、結(jié)論進(jìn)行機(jī)械識記.要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷利用圖像得出科學(xué)結(jié)論或物理規(guī)律的過程,理解“軸、點、線、面”所代表的物理意義,學(xué)會利用圖像解決物理問題的方法,促進(jìn)由小學(xué)科學(xué)向初中物理教學(xué)的自然過渡與銜接.

4 結(jié)語

綜上所述,在小學(xué)科學(xué)和初中物理教學(xué)中,教師應(yīng)注意讓學(xué)生主動參與到科學(xué)概念的建立、科學(xué)規(guī)律的得出、實際問題的解決過程中,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)與科學(xué)探究的過程中體驗和領(lǐng)悟控制變量法、比較分類法、理想實驗法、歸納推理法、圖像法等物理思維方法,促進(jìn)初中物理與小學(xué)科學(xué)教材中思維方法的有序銜接.