樓松年

（浙江金華第一中學(xué)，浙江 金華 321015）

在教學(xué)實(shí)踐中，教師依據(jù)教材的知識體系進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)是常態(tài)，以知識框架掩蓋學(xué)生思維發(fā)展框架的現(xiàn)象較為普遍.對物理學(xué)習(xí)過程中學(xué)生思維發(fā)展的認(rèn)識不足，針對不同思維水平的學(xué)習(xí)過程涉及不多，以思維為主線的教學(xué)往往處于低水平狀態(tài).因此，依據(jù)學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律，有針對性地通過多種方法培養(yǎng)思維能力，促進(jìn)學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)、思維技巧、思維品質(zhì)和思維方式向高層次發(fā)展，實(shí)現(xiàn)思維能力的進(jìn)階，是提高物理學(xué)習(xí)力、理解力和應(yīng)用力的可行路徑.

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，基于“最近發(fā)展區(qū)”的教學(xué)設(shè)計(jì)才是有意義的，思維進(jìn)階的關(guān)節(jié)點(diǎn)在于“最近發(fā)展區(qū)”.陶西平認(rèn)為思維進(jìn)階課堂應(yīng)立足于改善學(xué)生思維品質(zhì)，提出培養(yǎng)學(xué)生“思路”而不是“套路”的新型課堂設(shè)計(jì)是提高思維品質(zhì)的途徑.為此，以學(xué)生思維發(fā)展為主線的物理教學(xué)，應(yīng)營造有效問題情境，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維的自主建構(gòu)；通過漸進(jìn)的任務(wù)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)思維向深層發(fā)展；通過問題解決，實(shí)現(xiàn)思維層面的深度對話；通過創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物理思維能力向高階發(fā)展.質(zhì)點(diǎn)模型具有很高的抽象性和概括性，對學(xué)生的思維水平提出了很高的要求，強(qiáng)調(diào)突出問題的主要因素、忽略次要因素，體現(xiàn)問題的本質(zhì)，建立理想化的物理模型.如何將傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生對于知識學(xué)習(xí)普遍存在“接受—理解—鞏固—解題”的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皡⑴c—體驗(yàn)—內(nèi)化—外延”的學(xué)習(xí)模式，本文嘗試從思維引導(dǎo)的視角對質(zhì)點(diǎn)模型教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討.

1 基于思維進(jìn)階的物理模型教學(xué)特征與路徑優(yōu)化策略

1.1 思維進(jìn)階的特征和障礙

高中階段物理思維發(fā)展，有這一年齡段的普遍特征.通過分析思維發(fā)展水平的提高過程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生思維層級上有從低階向高階逐步發(fā)展的特征，表現(xiàn)在思維結(jié)構(gòu)上從單點(diǎn)向多點(diǎn)、由多點(diǎn)再向關(guān)聯(lián)、由關(guān)聯(lián)再向拓展抽象的進(jìn)階；在思維方式上，由形象到抽象、由線性到非線性、由正向到逆向的轉(zhuǎn)變，學(xué)生思維受知識生成過程的影響，其思維進(jìn)階的過程表現(xiàn)為遷移復(fù)制、要素轉(zhuǎn)換、時(shí)空轉(zhuǎn)換的發(fā)展過程；在思維品質(zhì)上，需要學(xué)生的思維在深刻性、廣闊性、敏捷性、靈活性、批判性和獨(dú)創(chuàng)性的不斷進(jìn)階，表現(xiàn)出思維的速度和質(zhì)量上的不斷變化，對思維方法的掌握、對問題分析的敏銳度的提升有重大影響.由此可見，學(xué)生物理思維能力是逐級進(jìn)階的，且會在關(guān)鍵點(diǎn)形成思維水平的明顯差異.

影響學(xué)生思維發(fā)展有以下主要障礙，其個(gè)體差異表現(xiàn)得比較明顯.對思維影響顯著的主要有：流暢性障礙，表現(xiàn)為從生活中的實(shí)際問題抽象概括出物理概念能力、建模能力較弱，圖文信息獲取、分析與應(yīng)用流暢性不足；靈活性障礙，受固有經(jīng)驗(yàn)程式的影響大，在要素、時(shí)空變換上，變通思維、發(fā)散思維、創(chuàng)新思維的靈活性差而影響思維能力提升；審辨性障礙，對要素運(yùn)用、正向逆向思維程序的轉(zhuǎn)變、已有經(jīng)驗(yàn)的反思與校正影響思維的進(jìn)階.

依據(jù)思維進(jìn)階路徑的物理學(xué)習(xí)過程，是在及時(shí)準(zhǔn)確評價(jià)學(xué)生思維層級基礎(chǔ)上的思維發(fā)展規(guī)劃，是基于大班授課的現(xiàn)狀以及學(xué)生個(gè)性差異的現(xiàn)實(shí)，在尊重學(xué)生思維發(fā)展客觀規(guī)律的前提下，使學(xué)生思維發(fā)展過程外顯并可測的最優(yōu)選擇.因而高中物理思維能力的培養(yǎng)，要綜合考慮物理學(xué)科學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)生思維發(fā)展階段特點(diǎn)和個(gè)性差異，以實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階的路徑優(yōu)化.

1.2 思維進(jìn)階的物理模型教學(xué)路徑優(yōu)化策略

傳統(tǒng)的物理模型教學(xué)主要是直接傳授式的，語言簡潔直白，并未充分考慮學(xué)生思維能力的培養(yǎng).而物理模型的建立與得出正需要學(xué)生大量的思維、歸納、總結(jié)等活動，是提升學(xué)生科學(xué)思維的良好載體.鑒于高中學(xué)生思維發(fā)展是螺旋式上升的這一理念，物理模型的教學(xué)需要基于思維進(jìn)階漸次推進(jìn).教師要以學(xué)生為主體，采用導(dǎo)引式方法培養(yǎng)學(xué)生主動建模能力，在教學(xué)中設(shè)計(jì)系列建模活動的踏腳點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生拾階而上主動參與物理模型的構(gòu)建.其具體教學(xué)流程如圖1所示.

圖1 思維進(jìn)階的物理模型教學(xué)流程圖

思維進(jìn)階的物理模型教學(xué)主要包括問題情境、模型建構(gòu)、模型檢驗(yàn)、模型分析、模型應(yīng)用等環(huán)節(jié).［3］首先利用具體情境，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維抽象，概括建立起相關(guān)模型.其次，在模型初步建立的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生用初始模型解決新問題進(jìn)行思維辨析，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)初始模型的不足，再引導(dǎo)學(xué)生主動修正和改進(jìn)模型.再次，應(yīng)用圖片、視頻、動畫等引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型的分析，明確模型的組成要素、基本結(jié)構(gòu)、適用范圍等，提高學(xué)生對模型的認(rèn)識和理解，這是思維深化的過程.最后，呈現(xiàn)綜合化的創(chuàng)新情境，引導(dǎo)學(xué)生用已有的模型去解決問題，實(shí)現(xiàn)物理知識的整合與融會貫通，在腦海中形成完整而全面的模型建構(gòu)與應(yīng)用的新圖景.

這一系列建模教學(xué)過程通過思維的抽象、辨析、深化和創(chuàng)新，完成了學(xué)生學(xué)習(xí)活動中的概括、論證、總結(jié)與拓展等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了思維進(jìn)階，立足培養(yǎng)學(xué)生思維能力和思維品質(zhì).

2 指向思維進(jìn)階的質(zhì)點(diǎn)模型教學(xué)實(shí)施

“質(zhì)點(diǎn)”模型是高中物理的第一個(gè)理想模型，也是物理學(xué)核心概念之一，該模型的學(xué)習(xí)是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，其滲透的科學(xué)思維是高中階段重要的物理思維，并貫穿整個(gè)高中物理學(xué)習(xí)全過程.

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，激疑引思

用圖片、圖示、視頻等方法營造探究情境能有效引導(dǎo)學(xué)生從直觀思維上升到抽象思維，可以讓學(xué)生在簡單直接的因果關(guān)系思考中開闊思路，形成共同的認(rèn)知.通過角色扮演模仿機(jī)器人跳舞和系列設(shè)問，有目的地創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，有利于學(xué)習(xí)初級階段的“問題發(fā)現(xiàn)”，使學(xué)生思維從單點(diǎn)向多點(diǎn)“發(fā)散”，具體設(shè)計(jì)見表1.

表1 “質(zhì)點(diǎn)”模型教學(xué)之“問題情境”教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2 任務(wù)驅(qū)動，建構(gòu)模型

任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)，是促進(jìn)思維進(jìn)階的可行途徑，根據(jù)奇克森特米海伊（Mihaly Csikszentmihalyi）的沉浸理論（Flow Theory），學(xué)習(xí)任務(wù)要兼顧挑戰(zhàn)與技能的平衡，挑戰(zhàn)過低，則缺乏興趣，挑戰(zhàn)過高，則容易使學(xué)生產(chǎn)生焦慮和挫敗感.奇克森特米海伊認(rèn)為沉浸是學(xué)習(xí)者的最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)，能夠使學(xué)習(xí)者忘記疲勞，獲得滿足感.根據(jù)思維發(fā)展過程，設(shè)計(jì)層級型、開放型和自助型任務(wù)，可以引導(dǎo)學(xué)生思維向高階發(fā)展.采用任務(wù)型或項(xiàng)目性學(xué)習(xí)，要兼顧學(xué)生能力，重點(diǎn)在于讓學(xué)生主動思考和積極行動，及時(shí)對學(xué)生完成任務(wù)情況進(jìn)行評估和調(diào)整.在完成任務(wù)過程中，通過調(diào)動學(xué)生全身心參與，獲得真思考、得到真體驗(yàn)，通過階段目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)獲得滿足感、享受快樂學(xué)習(xí).在階段任務(wù)完成后，追加新的任務(wù)，讓學(xué)生的思維不斷深化，從而促進(jìn)思維向深度發(fā)展，具體設(shè)計(jì)見表2.

表2 “質(zhì)點(diǎn)”模型教學(xué)之“模型建構(gòu)”教學(xué)設(shè)計(jì)

圖3 情境1：高鐵調(diào)度中心

圖4 情境2：列車實(shí)時(shí)位置顯示APP

2.3 分析論證，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

教師要發(fā)現(xiàn)并引導(dǎo)學(xué)生突破問題的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以問題為核心構(gòu)建師生對話、生生對話、生本對話，在問題解構(gòu)中實(shí)現(xiàn)知識遷移，逐步形成自主思維能力.基于問題情境引導(dǎo)學(xué)生靈活地進(jìn)行分析論證，使學(xué)生形成并認(rèn)證自己的觀點(diǎn)，有利于其形成對物理概念的適用條件、內(nèi)涵和外延的深度認(rèn)知，擺脫知識體系和方法體系的束縛，逐步形成審辨思維能力和創(chuàng)造思維能力.在教學(xué)中，教師既要創(chuàng)設(shè)適合的問題場景和平等學(xué)習(xí)的氛圍，從學(xué)生的視角引領(lǐng)審辨思維的形成與發(fā)展，逐步形成多角度辨析和嚴(yán)密論證的思維習(xí)慣，以“問”引“思”.如針對本節(jié)教學(xué)中的關(guān)鍵點(diǎn)“是否大的物體一定不可以視為質(zhì)點(diǎn)，小的物體一定可以視為質(zhì)點(diǎn)？”可以借助比值計(jì)算，同時(shí)把列車、地球、病毒3個(gè)探究情境進(jìn)行“縱向看”、“橫向看”的對比分析，依據(jù)學(xué)生思維發(fā)展軌跡，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給予幫助，有助于學(xué)生思維水平的提升，具體教學(xué)設(shè)計(jì)見表3.

表3 “質(zhì)點(diǎn)”模型教學(xué)之“模型檢驗(yàn)與分析”教學(xué)設(shè)計(jì)

2.4 質(zhì)疑創(chuàng)新，應(yīng)用模型

不同學(xué)生的物理思維發(fā)展受自身經(jīng)驗(yàn)、知識結(jié)構(gòu)、理解程度和思維方法等因素影響，在物理邏輯思維、建模思維和創(chuàng)新思維上存在明顯差異.根據(jù)學(xué)生思維差異特點(diǎn)，組建合作學(xué)習(xí)小組，在交流合作中凸顯個(gè)性魅力，發(fā)揮特長，實(shí)現(xiàn)思維水平的整體提升.在合作學(xué)習(xí)教學(xué)組織中，要有明確任務(wù)主線，新穎的組織方式和即時(shí)的評價(jià)手段，防止無效合作.同時(shí)，在合作學(xué)習(xí)中，要注意不同思維角度的引導(dǎo)和學(xué)生思維個(gè)性的彰顯，通過傾聽、思考、交流和展示使學(xué)生思維外顯可視.

圖5 陀螺和彈簧

3 實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階的路徑模型

以高階思維養(yǎng)成為目標(biāo)的物理學(xué)習(xí)過程引導(dǎo)設(shè)計(jì)，通過情境變換、任務(wù)遞進(jìn)、問題探究和創(chuàng)新實(shí)踐等途徑，以課堂為主陣地的同時(shí)，將物理能力成長過程延伸至學(xué)生生活的全時(shí)域，基于學(xué)生思維發(fā)展邏輯，以思維發(fā)展必須的體驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)為支點(diǎn)，尋求最佳教育時(shí)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生思維結(jié)構(gòu)、思維品質(zhì)、思維方式和思維技巧向高層發(fā)展，形成系統(tǒng)的思維培養(yǎng)方法（如圖6）.通過針對性的教學(xué)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化理解能力、推理能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題能力以及分析綜合能力.在教學(xué)中，綜合考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的整體特征和個(gè)性差異，通過不間斷的跟蹤評價(jià)，靈活選擇引導(dǎo)方法，使思維發(fā)展主線更加突出，思維發(fā)展途徑更加高效.為解決學(xué)生思維能力困境，教師需要在現(xiàn)代教育理論支撐下，在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索，不斷完善.

圖6 思維進(jìn)階路徑引導(dǎo)模型

表4 “質(zhì)點(diǎn)”模型教學(xué)之“模型應(yīng)用與創(chuàng)新”教學(xué)設(shè)計(jì)