張月蘭

(蘇州工業(yè)園區(qū)景城學(xué)校,江蘇 蘇州 215021)

1 問題的提出

人類社會發(fā)展進(jìn)入了對人才素養(yǎng)的新需求、對知識的意義建構(gòu)時代,推動教育實現(xiàn)從學(xué)科本位向人本位的轉(zhuǎn)變,指向人的學(xué)會學(xué)習(xí),其核心在學(xué)會思維.這一說法是從教育、心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等多個領(lǐng)域的研究實踐中逐漸發(fā)展起來,它強(qiáng)調(diào)思維過程的重要性,實現(xiàn)思維能力的提升,達(dá)成學(xué)生思維素養(yǎng)的發(fā)展.實踐表明,創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境對促進(jìn)初中生由“經(jīng)驗”積累形態(tài)向“思維”概括形態(tài)的轉(zhuǎn)化具有明顯的作用.要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會思維,教師應(yīng)具備教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的能力,需要明確“為何”和“何為”的問題.

2 學(xué)會思維與情境創(chuàng)設(shè)的關(guān)系

在傳遞學(xué)生知識和發(fā)展技能過程中,要關(guān)注學(xué)生的發(fā)展性學(xué)力和創(chuàng)造性學(xué)力,使學(xué)生為發(fā)展自己的思維而學(xué),使教師為發(fā)展學(xué)生的思維而教.[1]教學(xué)設(shè)計要以終為始,學(xué)會思維是旨?xì)w,情境創(chuàng)設(shè)是重要的教學(xué)路徑.

2.1 學(xué)會思維的內(nèi)涵

學(xué)會思維,是教學(xué)方法、過程、目的,體現(xiàn)教學(xué)對學(xué)生思維能力和素養(yǎng)提升的積極作用,也是深度學(xué)習(xí)的內(nèi)在要求.學(xué)會思維的過程,體現(xiàn)在思維水平、思維品質(zhì)、思維方法、思維類型、思維內(nèi)容等方面.初中物理教學(xué)以科學(xué)知識為媒介,以科學(xué)思維方法為路徑,指向于對學(xué)生科學(xué)思維提升,獲得品格發(fā)展和素養(yǎng)提升.

思維的內(nèi)涵發(fā)展順應(yīng)時代要求.思維是指人腦進(jìn)行認(rèn)知和推理的過程,涉及知覺、記憶、推理、想象、判斷等多種心理過程,是認(rèn)知活動的基本形式之一.20世紀(jì)50-80年代期間,美國為應(yīng)對經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和文化以及冷戰(zhàn)時期政治形勢的變化,教育界推行思維的教育模式而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、批判性思維和問題解決能力等,先后經(jīng)歷了概念提出、發(fā)展、推廣階段,隨后得到了全球范圍內(nèi)的廣泛認(rèn)可,其內(nèi)涵不斷得到更新和拓展.我國早期從哲學(xué)角度關(guān)注人與世界的關(guān)系并提出“思維”,錢學(xué)森重視思維科學(xué)的研究,提出了抽象思維、形象思維以及靈感思維,[2]并引發(fā)了教育界的積極行動.由于計算機(jī)及人工智能的興起,社會開始關(guān)注思維與技術(shù)發(fā)展的關(guān)系,教育更加關(guān)注思維能力的發(fā)展,也由高等教育逐漸進(jìn)入基礎(chǔ)教育中來.可見,對思維教育的積極響應(yīng)與發(fā)展符合時代發(fā)展要求,也將是未來教育發(fā)展的重要領(lǐng)域.

科學(xué)思維的內(nèi)涵發(fā)展指向人的發(fā)展.我國早期意識到科學(xué)發(fā)展要重視人的發(fā)展,[3]逐步開展對科學(xué)思維內(nèi)容的研究：提出發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維的典型途徑是具體與抽象、經(jīng)驗與理論,[4]提出在物理教學(xué)中科學(xué)思維應(yīng)有歸納與演繹的統(tǒng)一、分析與綜合的統(tǒng)一的基本原則,[5]厘清科學(xué)思維不等同于抽象思維,科學(xué)思維不僅僅是能力.隨著《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》的發(fā)布,物理教學(xué)對科學(xué)思維的關(guān)注前所未有,重點在結(jié)構(gòu)、方法、品質(zhì)等方面.胡衛(wèi)平認(rèn)為青少年科學(xué)思維能力是由內(nèi)容、方法和品質(zhì)組成的三維立體結(jié)構(gòu),概括出中學(xué)生科學(xué)思維能力的表現(xiàn).[6]李正福認(rèn)為科學(xué)思維教育內(nèi)容包括思維取向、思維要件、思維方法3個方面.[7]初中物理教學(xué)提出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維主要是模型建構(gòu)、科學(xué)推理、歸納演繹、批判質(zhì)疑,[8]從有意義學(xué)習(xí)理論提出思維素養(yǎng).[9]《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》從模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新4個角度由此對初中物理的科學(xué)思維有了更為具體的闡述和明確的要求.[10]可見,科學(xué)思維內(nèi)容越來越豐富,是指向于人的全面發(fā)展.科學(xué)思維品質(zhì)越來越明晰,是指向于人的品格提升.

2.2 教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的意義

以身體之,以行驗之,以心悟之,教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)幫助學(xué)生實現(xiàn)從形象思維到抽象思維之間的溝通,實現(xiàn)知識體系的意義建構(gòu)、發(fā)展能力、健全人格.教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)符合初中生認(rèn)知水平并促進(jìn)初中生思維認(rèn)知水平,體現(xiàn)物理學(xué)科特點并提升學(xué)生學(xué)科能力,達(dá)成學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展.

教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)符合初中生認(rèn)知水平.我國初中學(xué)生的認(rèn)知水平基本上處于具體運算階段和前運算階段,有極少數(shù)達(dá)到形式運算階段,而現(xiàn)行的課程標(biāo)準(zhǔn)中有一定比例內(nèi)容要求達(dá)到形式運算水平,[11]可見,初中物理教學(xué)內(nèi)容要求的認(rèn)知水平整體上高于學(xué)生的認(rèn)知水平.那么,有效推動學(xué)生認(rèn)知水平的提升就成為了這一階段重要的教學(xué)要求.皮亞杰認(rèn)為處于具體運算階段的學(xué)生能從自己的具體生活經(jīng)驗中進(jìn)行概括,但不能對可能的概念提出假設(shè),也不能處理抽象的變量.處于形式運算階段的學(xué)生能脫離自己的具體生活經(jīng)驗進(jìn)行抽象,能進(jìn)行假設(shè)-演繹推理.因此,初中物理教學(xué)應(yīng)通過情境創(chuàng)設(shè)以提升教學(xué)內(nèi)容具象化程度,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷思維過程,促進(jìn)學(xué)生思維能力的進(jìn)階,獲得認(rèn)知水平整體提升.

教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)提升思維認(rèn)知層級.首先,思維發(fā)生源起直接經(jīng)驗.杜威在著作《經(jīng)驗與教育》中說：“脫離情境的思維是空洞的、無聊的和毫無價值的,情境即是思維的土壤和環(huán)境,只有在情境中,思維才有其創(chuàng)造性和成立性.”其次,情境引發(fā)思維認(rèn)知持續(xù)發(fā)生.思維認(rèn)知是心理學(xué)和邏輯學(xué)的共識,是由感覺、知覺、表象構(gòu)成感性認(rèn)識(心理學(xué)范疇),由概念、判斷、推理構(gòu)成理性認(rèn)識(邏輯學(xué)范疇).[12]思維認(rèn)知不是一蹴而就的,其邏輯過程時常存在偏差,需要持續(xù)發(fā)生的現(xiàn)實支撐.另外,思維認(rèn)知具有間接性和概括性,人腦對事物的反映建立在對事物的感知基礎(chǔ)上,方可較好地達(dá)成認(rèn)知活動的高級階段.實踐表明,教學(xué)創(chuàng)設(shè)真實的問題情境可提升物理學(xué)科能力表現(xiàn),[13]教學(xué)情境能使思維類型明確化、思維過程顯性化,[14]教學(xué)評價也應(yīng)關(guān)注多元情境的創(chuàng)設(shè),突出對科學(xué)思維能力的考查.[15]

教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)物理學(xué)科特色.物理是研究運動規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)科,形成物理觀念,要有從現(xiàn)象找規(guī)律、從外表看本質(zhì)的意識.物理學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,經(jīng)歷科學(xué)探究,在真實情境中觀察和研究是必不可少的過程.“從生活走向物理,從物理走向社會”的學(xué)科特點,形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,經(jīng)歷像科學(xué)家那樣的研究,在社會發(fā)展中認(rèn)清學(xué)科責(zé)任,能實現(xiàn)學(xué)科價值認(rèn)同,更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣并提升學(xué)習(xí)驅(qū)動力,那么,學(xué)習(xí)中要有知識聯(lián)系實際的意識和能力,為以后的學(xué)習(xí)、生活和工作打下基礎(chǔ).

2.3 科學(xué)思維水平層級和情境創(chuàng)設(shè)的關(guān)系

由于初中生認(rèn)知水平、學(xué)業(yè)要求等情況相比較高中生有明顯差異,根據(jù)已有的高中物理將科學(xué)思維分為5個水平層級,[16]對照《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》相關(guān)表述,可將科學(xué)思維水平分成3個層級,并厘清與布魯姆認(rèn)知思維的對應(yīng)關(guān)系,以此進(jìn)一步指導(dǎo)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè),如表1所示.

表1 初中物理科學(xué)思維的水平層級和情境創(chuàng)設(shè)的關(guān)系

參考比格斯SOLO分類法,把情境創(chuàng)設(shè)可對應(yīng)分為單一結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)等4種水平, 其結(jié)構(gòu)特征具體如下：[17]單一結(jié)構(gòu)水平,熟悉、簡單的情境呈現(xiàn),獲得單一知識;多點結(jié)構(gòu)水平,熟悉情境多次呈現(xiàn),獲得多個知識;關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平,情境變化呈現(xiàn),學(xué)習(xí)多個知識及體系;抽象擴(kuò)展水平,基于情境重在聯(lián)想和推理,學(xué)習(xí)多個知識及體系.

3 初中物理教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的策略

課堂教學(xué)的改革與創(chuàng)新,教師的觀念轉(zhuǎn)變和能力提升是第一要義.教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)需要教師富有深度地思考和創(chuàng)造性地實踐,積極創(chuàng)設(shè)“教學(xué)三境”,不斷推動課堂思維持續(xù)發(fā)生.

3.1 教學(xué)有“三境”

以唐代王昌齡提出“詩有三境”之說,從淺到深理解為物境、情境和意境,教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)也是如此.人與物是兩大要素,其融合成為意境亦成為教學(xué)境界,格物致理,見物說理,情境創(chuàng)設(shè)要“見了才行”“做了才好”“說了才對”.以2022年12月在江蘇省教育新時空平臺的“光的色彩 顏色”一課中“光的色散”教學(xué)設(shè)計片段為例.

物境：教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)要“有料”.物境創(chuàng)設(shè)重在呈現(xiàn),可視、可聽、可感是設(shè)計要點,以此提升學(xué)生感知力,容易獲得單一知識.物境創(chuàng)設(shè)側(cè)重人的感性認(rèn)識,情境呈現(xiàn)單一結(jié)構(gòu),情境創(chuàng)設(shè)來源于熟悉的生活場景,或者簡潔明了的實驗,學(xué)生容易從現(xiàn)象觀察中發(fā)現(xiàn)并解決問題,較易實現(xiàn)對知識的獲取和認(rèn)知,如圖1所示.

圖1 “物境”創(chuàng)設(shè)路徑

教學(xué)片段：學(xué)生分組利用三棱鏡、白光手電筒、光屏等器材進(jìn)行光的色散實驗的初體驗,完成尋找多種色光的實驗任務(wù).然后,教師用大型三棱鏡、強(qiáng)光手電筒、大光屏等器材呈現(xiàn)光的色散現(xiàn)象再體驗,通過煙霧呈現(xiàn)光路,引發(fā)學(xué)生對光的色彩變化的強(qiáng)感知,完成對白光、多種色光路徑分析的實驗任務(wù),實驗現(xiàn)象如圖2所示,從而認(rèn)識到：白光可以分解成多種色光.教學(xué)過程中學(xué)生小組和教師演示“光的色散”實驗,并用煙霧顯示光路色彩都成為了學(xué)生認(rèn)知重要的“物料”,鮮明的色彩對比,完整的光路傳播,助力于學(xué)生對“分解”內(nèi)涵的理解.

情境：教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)要“有事”.情境創(chuàng)設(shè)重在過程,尋關(guān)系、辨真?zhèn)?、析本質(zhì)是設(shè)計要點,以此提升學(xué)生分析能力,逐步獲取多個知識或關(guān)聯(lián)性知識.情境創(chuàng)設(shè)源于生活而高于生活,基于實驗而創(chuàng)新實驗,掌握知識而應(yīng)用知識,人與物的交互關(guān)系增強(qiáng),其探究性、系統(tǒng)性更強(qiáng),情境創(chuàng)設(shè)呈現(xiàn)多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),學(xué)生不易直接發(fā)現(xiàn)并解決問題,經(jīng)歷體驗過程逐步獲取知識或知識體系,如圖3所示.

圖3 “情境”創(chuàng)設(shè)路徑

教學(xué)片段：通過對比學(xué)生小組和教師演示“光的色散”實驗現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)三棱鏡與光屏之間的距離適當(dāng)拉長有助于對光的色彩的觀察,引導(dǎo)學(xué)生對光的路徑的分析,引發(fā)“對其中一種色光是否能色散”的猜想.然后,利用狹縫可獲取其中一個單色光,然后在狹縫和光屏之間放置第2個三棱鏡,發(fā)現(xiàn)單色光經(jīng)過三棱鏡后有偏折,但色彩沒有變化,如圖4所示,從而說明：單色光不能發(fā)生色散.教學(xué)并沒有止步于光的色散實驗,通過對實驗的反思獲得新的問題,創(chuàng)設(shè)新的實驗情境,得出對單色光的研究,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步辨析光的色散現(xiàn)象：白光可以分解成多種色光,而其中一種色光無法分解.

圖4 “單色光無法分解”實驗現(xiàn)象

意境：教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)要“有可能”.意境創(chuàng)設(shè)重在延伸,可想象、可創(chuàng)造是設(shè)計要點,以此提升學(xué)生思維能力,增加持續(xù)思考過程,獲得多個知識體系.意境創(chuàng)設(shè)側(cè)重人對物的再創(chuàng)造和意義建構(gòu),以人的理性認(rèn)識為主,教學(xué)路徑開放多元,學(xué)生需主動尋找認(rèn)知邏輯,將不斷明確問題并解決問題,從而獲得更為綜合的知識,如圖5所示.

教學(xué)片段：教師利用軟性平面鏡將來自三棱鏡的多種色光投射到天花板,平面鏡凸起的同時可以觀察到更為清晰的色光分布情況,引發(fā)學(xué)生猜想并設(shè)計實驗：平面鏡反向凹下時是否可以獲得白光.此過程中,學(xué)生從不同角度觀察光的色散,利用逆向思維實現(xiàn)對光的合成的了解,從而建立白光是由多種色光組成的,如圖6所示.從實驗原理來看,利用軟性平面鏡將多種色光組合成白光,相比較三棱鏡合成白光的做法更為科學(xué);從操作過程來看,由于在動態(tài)變化中呈現(xiàn)對光的色彩變化,學(xué)生更易感知白光;從認(rèn)知角度來看,學(xué)生建立在觀察、分析的基礎(chǔ)上,有助于學(xué)生運用光路建構(gòu)模型,實現(xiàn)創(chuàng)造性的想象與思考,有助于高階思維的達(dá)成;從知識維度來看,學(xué)生運用光的色散、光的反射等知識進(jìn)行綜合分析,可從不同角度來解決物理問題.

圖6 “用軟性平面鏡進(jìn)行光的分解與合成”實驗現(xiàn)象

物境、情境、意境成為教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的三重境界,推動學(xué)生認(rèn)知思維、科學(xué)思維水平發(fā)展.三重境界有其明顯的特點和層級,呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)的特征,引發(fā)思維素養(yǎng)的逐級提升.同時,三者之間相互依存,相互兼容且沒有絕對界限,不同層次的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)指向?qū)W生對知識的意義建構(gòu),因而創(chuàng)設(shè)過程中要考慮教學(xué)目的和學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)等因素.

3.2 教師有“三觀”

教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)是教師思維的顯性過程,是對學(xué)生學(xué)會思維過程的具體化指引.教師能夠從思維邏輯鏈中找到邏輯起點,帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷思維過程、掌握思維技術(shù)、打開思維格局、培育思維素養(yǎng).教師應(yīng)具備思維觀來展開教學(xué)設(shè)計,實施有效思維教學(xué).

系統(tǒng)思維觀：情境創(chuàng)設(shè)要關(guān)注全體學(xué)生的全面素養(yǎng)的提升.要改變知識零散、碎片化的問題,改變唯分?jǐn)?shù)、唯知識等的現(xiàn)象,創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境中系統(tǒng)思維觀要關(guān)注更加上位的目標(biāo)設(shè)定.其中,大觀念、大單元教學(xué)立足學(xué)科知識系統(tǒng),有助于形成學(xué)生的科學(xué)觀念,相比傳統(tǒng)的課時教學(xué),教學(xué)目標(biāo)更加上位,情境創(chuàng)設(shè)更有導(dǎo)向性,實現(xiàn)學(xué)生能力素養(yǎng)的持續(xù)發(fā)展.大任務(wù)、大項目教學(xué)立足實踐系統(tǒng),或是學(xué)科知識融合,或是跨學(xué)科知識融合,強(qiáng)調(diào)知識的綜合運用.相比較傳統(tǒng)課時教學(xué),教學(xué)內(nèi)容更加多元,情境創(chuàng)設(shè)更具內(nèi)涵,在大情境統(tǒng)領(lǐng)下,需要分解成多個關(guān)聯(lián)的小情境,有助于問題解決過程中實現(xiàn)知識體系建構(gòu).

生態(tài)思維觀：情境創(chuàng)設(shè)要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)共同體的建設(shè).人類根植于生態(tài)系統(tǒng)中的觀念愈發(fā)深入人心,教育融于世界生態(tài)系統(tǒng)中的意識日益增強(qiáng),個體置于群體生態(tài)中的發(fā)展更加凸顯.布倫特等人的情境認(rèn)知理論提出,學(xué)習(xí)成果不僅取決于課程內(nèi)容,還受到學(xué)生的認(rèn)知、情感、動機(jī)、文化等方面的情境因素的影響.布魯斯等人先后提出情境管理理論,強(qiáng)調(diào)教師對各種情境因素有效管理.瑞典教授馬尤飛等人建立現(xiàn)象圖式學(xué),提出教學(xué)情境變異理論,強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)調(diào)整教學(xué)情境.可見,有效的情境創(chuàng)設(shè)要關(guān)注并運用群體、環(huán)境、氛圍等因素對個體認(rèn)知的影響,也要處理好教學(xué)中對情境的預(yù)設(shè)和生成的關(guān)系,從而發(fā)揮學(xué)習(xí)共同體的積極作用.

發(fā)展思維觀：情境創(chuàng)設(shè)要關(guān)注學(xué)生發(fā)展指向未來的需求.每一個教師在上課時,不要只看到教了什么樣的知識,而是要在課堂上看見未來學(xué)生的樣子.學(xué)會學(xué)習(xí),是要能夠解決實際問題的,有效開展學(xué)科實踐是重要途徑.物理教學(xué)應(yīng)重視真實情境的創(chuàng)設(shè),身體力行地體驗,經(jīng)歷問題解決的過程,從而獲得學(xué)習(xí)成就體驗和解決問題的能力.學(xué)會思維是要從問題解決開展的,綜合性學(xué)習(xí)是必然的.初中物理教學(xué)應(yīng)重視真實情境中原始問題的發(fā)現(xiàn),簡約、單一性問題的提出,有序、有法地解決問題,達(dá)成處理復(fù)雜化、多樣性的綜合問題的經(jīng)驗積累.