姜棟強(qiáng)

(江蘇省南通市海門區(qū)中小學(xué)教師研修中心，江蘇 南通 226100)

“思維場”是指思維發(fā)生、運(yùn)行的內(nèi)外部條件及相互作用系統(tǒng)。課堂教學(xué)中的思維場策略是以培育學(xué)生創(chuàng)新思維能力為主線，促進(jìn)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)、從集中性思維到靈活性思維、從低層次基礎(chǔ)思維到高層次深度思維的進(jìn)階。筆者以蘇科版物理九年級上冊“電阻”教學(xué)為例，考察思維場中的科學(xué)思維，探討幫助學(xué)生建構(gòu)和完善“電阻”概念、促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維進(jìn)階的教學(xué)途徑，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1 激趣引思

興趣是最好的老師。在新授課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，以實(shí)驗(yàn)或真實(shí)情境導(dǎo)入新授內(nèi)容，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們盡快主動融入課堂教學(xué)。對于初中生，不僅僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和情景的新奇、有趣，更要有針對現(xiàn)象的思維，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲。比如，在“電阻”教學(xué)中，將問題和魔術(shù)結(jié)合，使學(xué)生興趣和思維并進(jìn)，達(dá)到激趣引思的目的。

教師提問：我們可以吹滅蠟燭，能不能把燈泡吹滅或者吹亮呢？這一問題對接了學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知，又提出了出乎意料的任務(wù)，隨之而來的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象則讓學(xué)生驚訝不已：教師連接一個簡單的電路，如圖1所示(虛線框內(nèi)的蠟燭暫時不讓學(xué)生看到)，閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)出微弱的光，教師輕輕一吹，燈泡變亮了。

圖1

科學(xué)探究是核心素養(yǎng)的重要方面，應(yīng)基于實(shí)際的生活現(xiàn)象，在課堂教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)教師應(yīng)巧妙設(shè)計(jì)，把握時機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生興趣、好奇，積極思維，促使他們自然地采用科學(xué)探究的方式來解決自己的疑惑，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)悄然鋪墊其中。

2 初探啟思

初中物理概念的建構(gòu)、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)大都基于實(shí)驗(yàn)探究，教師要引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的探究和思維過程，讓學(xué)生自主建構(gòu)概念、“發(fā)現(xiàn)”規(guī)律。在“電阻”的教學(xué)中，學(xué)生對電阻這一概念的理解是一個進(jìn)階、深入的過程，需要有一定的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和感悟，教師需要采用巧妙的方法，達(dá)成進(jìn)階效果。

教師展示圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生在兩個鱷魚夾之間接入不同的物品(玻璃棒、鋼皮尺、塑料尺、鉛筆芯等，還有長短、粗細(xì)不一的鋁條、銅絲、不同粗細(xì)的鎳鉻合金絲等)，并把實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)填在記錄表中，再談?wù)勛约旱氖斋@。

圖2

可以把接入的物品分成兩類，一類能使燈泡發(fā)光，說明接入的物品可以導(dǎo)電；另一類不能使燈泡發(fā)光，說明接入的物品不可以導(dǎo)電。實(shí)驗(yàn)把學(xué)生帶入思維場，為電阻教學(xué)奠定了認(rèn)知基礎(chǔ)。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：生活中的物品一般可分為兩類，一類可以導(dǎo)電，另一類不可以導(dǎo)電，在后續(xù)的教學(xué)中要幫學(xué)生精準(zhǔn)建構(gòu)“導(dǎo)體”和“絕緣體”概念。雖然用“可以”和“不可以”區(qū)分“導(dǎo)體”和“絕緣體”是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，但是這種不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼J(rèn)知對接了學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和前概念，這樣的對接可以使學(xué)生參與教學(xué)的興趣得到有效的提升，使他們倍感親切。

在實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過程中，學(xué)生形成了如下的思維鏈接：燈泡發(fā)光，說明被接物品能導(dǎo)電，反之不能導(dǎo)電，即物品是否為導(dǎo)體可以通過燈泡是否發(fā)光來判斷，這為后面的探究奠定了思維基礎(chǔ)。

給學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)時間和空間，我們能通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和記錄發(fā)現(xiàn)意外的收獲。學(xué)生發(fā)現(xiàn)接入鋁絲、鉛筆芯時燈泡的亮暗程度不一樣，這一發(fā)現(xiàn)會引發(fā)學(xué)生思考：不同的導(dǎo)體使電流通過的能力可能是不同的；也可能不同的導(dǎo)體都對電流有阻礙，而且這種阻礙作用是有差異的。除此之外，學(xué)生還可能產(chǎn)生困惑：接入兩種不同的導(dǎo)體時，燈泡亮暗程度不易區(qū)分，能否有一種更好的方法來顯示電路中的電流呢？這也為后續(xù)進(jìn)一步探究做了思維鋪墊。

在這個環(huán)節(jié)中，隨著學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建構(gòu)“電阻”的初步認(rèn)識，思維也逐漸深入、清晰，學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體有“可以導(dǎo)電”和“不可以導(dǎo)電”兩個種類，從而初步建構(gòu)“導(dǎo)體”和“絕緣體”概念，與此同時，學(xué)生又發(fā)現(xiàn)了不同導(dǎo)體間存在導(dǎo)電能力的差異，存在對電流的阻礙作用，并且這種阻礙作用也存在差異，僅用燈泡亮暗不易區(qū)分。隨著實(shí)驗(yàn)探究的深入，學(xué)生的思維越來越清晰。

3 再究深思

學(xué)生進(jìn)一步的思維源自前面實(shí)驗(yàn)初探的收獲和困惑，在學(xué)生的思維場中無形中多了一些問題：導(dǎo)體的導(dǎo)電能力或者對電流的阻礙作用有大小之分，而且大小與導(dǎo)體材料有關(guān)，還與其他因素有關(guān)嗎？我們能否采用一種更科學(xué)、精準(zhǔn)的方法來顯示電路中電流的大??？這些問題又驅(qū)動學(xué)生進(jìn)一步的思考和探究。此時，在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生開啟再探究的時機(jī)已經(jīng)成熟。

為了進(jìn)一步提升學(xué)生對影響“電阻”大小因素的認(rèn)識深度，教師引導(dǎo)學(xué)生對前面的實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行分析與對比，對“可以導(dǎo)電”物品的導(dǎo)電效果進(jìn)行探索。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：(1) 改變接入銅絲的粗細(xì)或者長度時，燈泡的亮度也會發(fā)生改變。(2) 把兩個鱷魚夾直接夾在一起(中間不接銅絲或鉛筆芯)時，燈泡最亮。此處，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步深入，促進(jìn)了學(xué)生思維的進(jìn)階。

教師提出問題：(1) 結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)，你發(fā)現(xiàn)了什么？(2) 導(dǎo)體能導(dǎo)電，為什么在兩個鱷魚夾之間不接任何導(dǎo)體，直接相接時，燈泡最亮呢？這兩個問題很快讓學(xué)生感受到導(dǎo)體不僅能導(dǎo)電，同時對電流也有一定的阻礙作用，讓學(xué)生認(rèn)識“電阻”，電阻的大小是導(dǎo)致燈泡亮度不一樣的原因，并初步認(rèn)識到：電阻的大小不僅與材料有關(guān)，還可能與長度和橫截面積有關(guān)。

結(jié)合前面的探究和教師的啟發(fā)，教學(xué)達(dá)成了兩個效果：(1) 水到渠成的真猜想。結(jié)合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生鎖定了導(dǎo)體電阻的大小可能與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積有關(guān)。(2) 潤物細(xì)無聲的巧設(shè)計(jì)。學(xué)生想到用電流表來彌補(bǔ)用燈泡亮暗表征電流大小的不足，也想到運(yùn)用控制變量法來探究影響電阻的因素。在整個再探究過程中，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)嘗試，猜想并表達(dá)依據(jù)，利用小組討論、合作探究完成器材選擇、研究方法的確定、數(shù)據(jù)信息的收集，最終得出結(jié)論。讓學(xué)生在親身經(jīng)歷中揭秘電阻的本質(zhì)，提升學(xué)生對電阻的認(rèn)識，達(dá)到新知內(nèi)化、思維進(jìn)階的效果。

4 且行且思

課堂導(dǎo)入的精彩不只是在開始環(huán)節(jié)引入課題和激發(fā)學(xué)生的興趣，還要前后呼應(yīng)，對接學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，養(yǎng)成學(xué)生的良好思維習(xí)慣，提升他們的自主學(xué)習(xí)能力，并順勢對接更多的知識應(yīng)用。對所學(xué)知識的應(yīng)用能進(jìn)一步彰顯物理學(xué)的特色和魅力，學(xué)以致用，用以促學(xué)。

再次觀看導(dǎo)入環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，把原本罩在里面的鎢絲和小蠟燭呈現(xiàn)給大家，此時學(xué)生看到蠟燭正在給鎢絲加熱，燈泡發(fā)出微弱的光，吹滅蠟燭后燈泡變亮了，請學(xué)生分析燈泡變亮的原因。此時，學(xué)生經(jīng)過思考和交流，可以形成一條明晰的思維路徑(圖3)。

圖3

實(shí)驗(yàn)奧秘已經(jīng)揭曉：導(dǎo)體電阻的大小受溫度的影響，但是影響到什么程度？教師此時可以展示不同金屬導(dǎo)線(長均為1 m，橫截面均為1 mm2)在不同溫度時的電阻值(表1)，請學(xué)生結(jié)合表格數(shù)據(jù)談?wù)勛约旱陌l(fā)現(xiàn)。在思考與分析、交流與討論中學(xué)生發(fā)現(xiàn)：(1) 生活中室溫的變化對電阻的影響是微小的，小到可以忽略不計(jì)；(2) 電路中的導(dǎo)線、開關(guān)等的電阻也是非常小的，也可以忽略不計(jì)。至此，進(jìn)一步揭秘了電阻是導(dǎo)體本身的一種物理屬性(圖4)。

表1

圖4

5 進(jìn)階廣思

本課圍繞學(xué)生知識建構(gòu)、能力和素養(yǎng)提升的目標(biāo)，每個目標(biāo)都是循序進(jìn)階、互相滲透，直指學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。如建構(gòu)“電阻”這一概念并不是一蹴而就的，而是經(jīng)歷“物體能否導(dǎo)電”“導(dǎo)體能導(dǎo)電的同時，也對電流具有阻礙作用”“導(dǎo)體的電阻大小還與溫度有關(guān)”“通常室溫的變化對電阻的影響很小”“電阻是導(dǎo)體本身的物理屬性”等，這一系列的過程促進(jìn)了學(xué)生建構(gòu)知識這一關(guān)鍵能力的進(jìn)階提升。

在學(xué)習(xí)的過程中，通過任務(wù)驅(qū)動，使學(xué)生學(xué)習(xí)活動和思維逐步深入。在思維場中，思維空間可以不斷拓展，這意味著思維進(jìn)階還應(yīng)有廣度上的考量。如試著改變電路中的電流、試著細(xì)分接入電路中物體的種類、多次嘗試改變接入導(dǎo)體的長度和粗細(xì)等，系列任務(wù)有利于學(xué)生開闊思維，是思維場的進(jìn)一步延伸。

這節(jié)課不僅僅是讓學(xué)生認(rèn)識和探究電阻的性質(zhì)，更是讓學(xué)生從中感受到在讓導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體和超導(dǎo)體在社會進(jìn)步中的作用，養(yǎng)成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

本節(jié)課教學(xué)的思維導(dǎo)圖如圖5所示，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力通過建構(gòu)電阻概念、探究電阻的影響因素等活動得到了提升，即“為學(xué)”；而在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生應(yīng)用自己的知識儲備和能力完成了各項(xiàng)任務(wù)，這是解決問題的能力，即“為事”；在“為學(xué)”“為事”的深入展開中，注重價(jià)值觀念的正確導(dǎo)向，學(xué)生的“為人”品格也得了真正的提升。

圖5

6 結(jié)語

以課堂為主陣地，深挖教材中的核心素養(yǎng)，對接每一節(jié)課的落腳點(diǎn)，以學(xué)生的思維進(jìn)階為主線，促進(jìn)學(xué)生在知識的自主建構(gòu)和熟練應(yīng)用的基礎(chǔ)上，逐步形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。