陸振華 顧建新

(1. 江蘇省泰興中學，江蘇 泰興 225400； 2. 江蘇省泰興市教師發(fā)展中心，江蘇 泰興 225400)

1 實踐體驗與思維品質

馬克思主義認知理論強調人類的一切認知都源于實踐，實踐是一切認知的前提和重要手段，人類文明的進步都是在不斷的實踐、認知、再實踐、再認知中不斷向前發(fā)展的.

《普通高中物理課程標準(2017年版)》將物理學科的核心素養(yǎng)界定為由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任4大要素構成，[1]它們與教學中的實踐體驗密切相關.物理觀念的形成需要大量實踐案例的積累，物理觀念的應用需要結合實踐情境，模型的建構和應用需要思考實踐情境的特點，質疑和發(fā)現常來自于理性和實踐的沖突，發(fā)現問題和提出問題常來自于對實踐情境的觀察，解釋實際上是理論和實踐的結合，科學結論最終要接受實踐的檢驗；責任感體現在具體實踐情境中的態(tài)度.

思維是人類的靈魂，是在大量實踐體驗的基礎上做出的全面分析、判斷的過程.思維品質是人們在思維活動過程中表現出的不同于其他個體的特點及其差異水平，是人的思維的個性化特征，反映了每個個體智力或思維水平的差異.

物理學科核心素養(yǎng)中培養(yǎng)學生“科學思維”的終極目標是培養(yǎng)學生基于事實證據的分析推理、解釋預測、質疑創(chuàng)新的能力與品質，培養(yǎng)學生高階思維能力和獨特思維品質，培養(yǎng)學生思維的條理性、深刻性、創(chuàng)造性和開放性.

中學物理教學以學科知識的學習為載體，通過情境創(chuàng)設和問題驅動等方式，精心設計系列學習和實踐的體驗活動，讓學生在分析和解決真實情境問題的過程中檢驗固有認知、增強實踐能力、提升思維品質、形成新的觀念、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、發(fā)展核心素養(yǎng).

2 強化實踐體驗，提升思維品質的案例研究

本文以教科版選修3-2“自感”第一課時教學為例，闡述了如何在中學物理教學中創(chuàng)設真情境，引導學生真體驗，感悟真知識，提升真思維，陶冶真性情，更好地落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

2.1 創(chuàng)設真實情境，從舊知到新識，提升思維品質的條理性

創(chuàng)設真實情境，讓學生在多次體驗、認知過程中不斷引發(fā)理性和實踐之間的思維沖突，激發(fā)學生積極思考，通過分析對比、知識遷移，提升思維品質的條理性.

首先，筆者展示1節(jié)干電池，引導學生分析：如果將人體接入，會不會有感覺？為什么？并給學生提供實踐體驗的機會.

圖1

在此基礎上追問：如果在外電路中和人體并聯一個元件，會不會有感覺呢？為什么？學生基于對電路知識的認識，會覺得依然沒有感覺.

筆者展示如圖1所示的電路，先邀請一位學生參與體驗，發(fā)現：在接入線圈，斷開開關時被“電”了.

再從每一活動小組請一位代表(包括剛才參與體驗的同學)體驗，在接入線圈，斷開開關時到底有沒有“電”.在體驗之前，先請學生們思考：如果真的有“電”，這次的感覺會不會有所不同？為什么？學生基本上都覺得會弱一些.但體驗之后，兩次都參與的學生卻覺得感覺差不多.

在這一系列認知和現實的矛盾沖突之后，學生心里就會有很多疑惑，比如：斷開開關時通過人體的電流哪來的？人數不等時，通過人體的電流到底等不等？……

為順利解開這些疑惑，筆者引導學生分析：是哪個元件在什么時候發(fā)生了什么變化？

先給學生30 s的時間獨立思考，再給學生1 min的時間組內討論，最后小組匯報、交流、補充.學生基于楞次定律基本上都會分析出由于線圈上原電流的減小，引發(fā)磁通量的減小，發(fā)生電磁感應現象，產生感應電流，阻礙原電流的減小.

設計理念.俗話說：“好奇心是人類探索未知世界的原動力.”只要我們對新事物保持孩童般探究的欲望，就有無窮無盡的動力.該設計通過“千人震”實驗極大程度地激發(fā)了學生探究的欲望，當學生有了學習的欲望，明白了為什么要學習，就能最大程度地主動學習，創(chuàng)造性地開展研究.在體驗“千人震”的過程中，學生的思維往往都是基于已有的認知水平做出的自然反應，但這種認知往往和實踐體驗的結果相反.這種認知差異上的思維碰撞，會促進學生不斷內省和自我調節(jié)，重新建構新的知識體系，提升思維品質，甚至能激蕩出創(chuàng)新的火花.

2.2 自主設計實驗，從定性到定量，提升思維品質的深刻性

學生是課堂學習的主體，課堂教學應充分體現學生的主體性、獨立性和能動性，為學生提供體驗探究、評價反思的機會，達到內化提升、主動建構、完善認知和發(fā)展能力的目的.

筆者先引導學生分析：如何觀察斷電時電路中的電流？應該有何現象？再讓各小組學生利用“學生線路實驗板”，自主設計電路，實驗探究，觀察現象，分析原因.學生觀察到：燈泡閃亮后才逐漸熄滅.學生又會疑惑：為什么會先閃亮一下呢？

筆者利用雙電流傳感器，分別測量并記錄線圈和燈泡支路的電流變化I-t圖像( 如圖2)，學生觀察并分析圖像，解開疑惑.

圖2

在這一環(huán)節(jié)中，學生通過自主設計、實踐體驗、觀察分析、邏輯推理等一系列切身體驗的活動，增強了實踐能力，錘煉了邏輯思維，發(fā)展了學生高階思維能力.

圖3

學生經歷了斷電自感的理論和實踐過程分析，為通電自感的分析奠定了良好的基礎.筆者依然先引導學生理論分析，再啟發(fā)學生小組合作，利用“學生線路實驗板” 經歷圖3—圖5逐步完善的設計過程，定性地認識通電自感.

圖4

圖5

為了從定性到定量認識自感，進一步培養(yǎng)學生思維的深刻性，筆者建議學生根據實驗現象和自己對自感的理解作出通電和斷電階段兩支路的I-t圖像，并交流、討論、相互評價.筆者再利用雙電流傳感器，分別測量并記錄兩支路的電流從閉合到斷開的I-t圖像(如圖6、圖7)，引導學生觀察、分析，并對自己做出的I-t圖像作自我評價.

設計理念.科學探究是培養(yǎng)學生物理觀念、科學思維、科學態(tài)度和責任的重要手段和有效載體，也是一種綜合的能力.學生通過自主設計實驗、改進實驗、分析實驗等一些列實踐體驗活動，逐步建立起了能量觀念，提升了科學推理、科學論證和科學探究的能力，認清了科學本質.通過對雙電流傳感器演示實驗的觀察、分析、推理，對通電和斷電自感會由外而內產生更加深刻的認識.從理論到實踐，從現象到本質，從定性到定量，學生的實踐能力得到鍛煉，物理思維得到提升，學科核心素養(yǎng)得到培養(yǎng).

圖6

圖7 通電自感E-t局部放大圖

2.3 尊重學生智慧，從“預設”到“生成”，提升思維品質的創(chuàng)造性

教學的對象是一個個具有獨特智慧的個體，教學的過程也是一個極其復雜的動態(tài)變化的綜合性過程.這就需要教師基于自身的教學經驗、學生特點，在課前對課堂教學的過程做精心而充分的“預設”，同時，也要充分尊重學生在課堂上的偶發(fā)“生成”，讓教學的步伐適當慢下來，把時間還給學生，讓學生有所思、有所悟，一定程度上來講，慢課堂，未嘗不是一件好事.

在筆者演示通電自感階段，調節(jié)滑動變阻器讓兩燈泡正常發(fā)光，然后斷開開關，再合上開關，觀察、分析通電自感過程中的電流隨時間變化I-t圖像時，就有學生提出了幾點疑義：

生1：閉合開關，穩(wěn)定時之后，兩支路電流大小為什么不等？

生2：在研究通電自感的電路中，斷電時也發(fā)生了自感現象，可為什么沒有看到燈泡延遲熄滅？

生3：閉合開關，滑動變阻器支路的電流為什么也是逐漸增大？但又沒有看到燈泡延時變亮？

對于這幾個課前“預設”之外的意外，筆者并沒有立即給出答案，而是引導和啟發(fā)學生獨立思考、自主合作、探究體驗來解決.

對于第1個問題，學生簡單分析就會發(fā)現，其實是因為用滑動變阻器調節(jié)兩支路燈泡亮度相等時，并沒有真正做到電流完全相等，只是感覺上亮度相同，就認為電流相等而已.筆者順勢提問：你能想個什么辦法，調節(jié)滑動變阻器讓兩支路電流相等呢？學生立刻就明白，可以借助電流傳感器.

對于第2個問題，筆者先鼓勵學生小組討論、組間交流，學生的意見基本趨于統一：可能是感應電動勢對電流減小的阻礙比較弱，延時較短，不能觀察到.筆者再將兩次的電流隨時間變化的圖像對比地展示給學生觀察，學生能明顯看出來時間延遲確實比較短.

對于第3個問題，筆者請學生們自己觀察滑動變阻器的結構特點，學生馬上就明白了：滑動變阻器也是由線圈繞制而成，通電時也會發(fā)生自感現象，但匝數較少，延時不明顯.

設計理念.高中物理課程內容多，課時少，所以很多教師的課堂還是以知識講授為主，想方設法擠時間講習題，但這樣的課堂缺乏生氣，沒有活力，學生被動接受，能力缺乏，思維僵化.新課程理念下的課堂是一個“多元化”的課堂，學生才是課堂活動的主體，學生在課堂上的偶發(fā)“生成”應成為課堂中寶貴的教學財富，有時可能會打亂教學的節(jié)奏，不能完成預設的教學任務，但我們會能讓學生有更多的收獲和驚喜.所以，不能一味排斥與“預設”相背的“生成”， 反而應加以保護和鼓勵，否則，就會極大地抑制學生學習的欲望、主動性和能動性，教學的效果就會大打折扣.所以，課堂教學要精心設計，但又不能排斥生成，“預設”要與“生成”相統一，讓學生在民主、和諧的氛圍中獲得知識、培養(yǎng)思維、提升能力、孕育情感.[2]

2.4 體驗創(chuàng)新設計，從封閉到開放，提升思維品質的開放性

能否運用所學的物理知識和思想方法解決實際問題是檢驗和鍛煉思維品質的重要方法和手段.在解決實際問題的過程中，學生對概念、規(guī)律的理解會更加深刻，同時形成統領這些概念和規(guī)律的大概念——物理觀念，動手能力、創(chuàng)造思維、情感態(tài)度也都能得到有效提升.

圖8

師：請同學們利用提供的1節(jié)干電池，1根導線和1塊鋼絲板(如圖8)，結合所學的物理知識，“制造”電火花.

學生活動.學生在起初的探究過程中就暴露出來很多問題：比如，有些學生覺得一根導線太少，沒法連成回路；有些學生直接把干電池、導線和一塊鋼絲板連接，根本觀察不到電火花……

面對這些問題，筆者鼓勵將組內合作擴展為組間合作，彼此分享成功的經驗、失敗的教訓，最后學生在合作互助中利用導線繞制線圈，讓導線的一端在鋼絲網上劃過，產生電火花.

師：產生電火花的原理是什么？鋼絲板的作用是什么？

生：斷電自感，鋼絲板起到開關的作用.

這樣，不僅培養(yǎng)了學生動手實踐的能力，加深了學生對問題本質的認識，還提升了學生分析、綜合、評價、創(chuàng)造能力.

師：如何能讓產生的電火花更加明顯？

學生活動：學生進一步探究體驗，并提出了很多創(chuàng)造性的方法.

生1：增加干電池的節(jié)數.

生2：增加線圈的匝數.

生3：增大線圈的橫截面積.

生4：讓導線在鋼絲網上劃得更快一些.

……

筆者拓展了科學探究的深度，進一步培養(yǎng)學生的高階思維能力，同時為自感電動勢和自感系數的教學做好了鋪墊.

設計理念.在學習活動中，最重要的并不是學生是否完成了指定的學習任務，而是學生在這個過程中對任務完成所需的認識、理解、分析、綜合、思維判斷等思想方法的反省及在這種反省或討論過程中的再認識和再綜合.[3]在這一教學環(huán)節(jié)中，筆者打破常規(guī)，設置了開放性較高的“真問題”，引導學生在科學探究的過程中像科學家一樣去綜合思考、靈活地解決問題.在解決問題的過程中，加深對基本知識的再認識、基本技能的新體驗，又培養(yǎng)了學生獨特的思維品質和研究方法，提高實踐和創(chuàng)新能力，還讓學生體驗了在探究過程中所經歷的失意、困惑、驚喜等情感，培養(yǎng)學生科學探究中的專注力、意志力，形成積極向上的價值觀念，努力提高科學探究的質量和物理實驗的育人功能.

3 結束語

新課程提倡培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，其核心就是要培養(yǎng)學生的科學思維，培養(yǎng)科學思維中模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新的思維品質.一旦學生的科學思維培養(yǎng)起來了，他們解決問題的能力就提升了，就能夠靈活地解決生產生活中遇到的復雜多變的實際問題.科學思維的培養(yǎng)需要教師創(chuàng)設“真情境”，給學生留足思維發(fā)展的時間和空間，讓學生的思維品質在具體的實踐體驗中逐步提升.