從認知角度分析物理探究式教學與認知思維模式的結合

劉貴陽

【摘 要】本文基于高中學生物理認知結構的思維能力六要素，從認知發展角度出發， 闡述了物理探究式教學與物理認知思維模式的結合，提出一些理論建議僅供參考，期望提高高中物理課的教學效果。

【關鍵詞】認知發展 物理教學 有效教學

1高中學生物理認知結構的思維能力六要素

①物理抽象能力，即學生根據所出的問題情境建立物理模型和把實際問題轉化為典型物理問題。

②物理判斷能力、推理能力，即學生對物理命題進行合理性的判斷，也就是說，

根據物理現象判斷發生這種現象的條件，或根據給定條件情境來判斷是否滿足定律、公式的適用條件。中學生的物理推理能力主要表現在歸納推理、演繹推理和類比推理上。

③物理綜合分析能力，即學生通過進行整體考慮，先把問題分解成為部分，對部進行研究，接著把各部分再匯集成一個整體，把各部分物理知識進行綜合運用，得出正確結論。

④運用數學解決物理問題的能力，即學生把物理問題轉化為數學問題，運用數學進行推理計算，同時進行物理估算。

⑤物理概括能力，即學生把同類物理事件進行概括得到普遍結論。也就是說，把知識經驗進行系統化，用已知的上位知識得出下位知識，并能與實際問題聯系起來進行遷移。

⑥創造性思維能力，即學生創造思維能力是一種初級層次的創造性思維，是中學生經過自己的智力活動，獲得對本人來說是前所未有的成果。由形象思維向抽象思維的過渡，這是中學生物理思維能力的發展的突出特點。高中學生的物理思維具有更高度的抽象概括性，能夠通過利用理論作為指導，運用辯證思維來分析、綜合各種事實，達到了不斷地擴大自己知識的效果。

2物理探究式教學與物理認知思維模式的結合

通過研究高中生認知發展中的思維過程和探究式教學過程的特點，發現兩者之間有很多的相互交錯之處，所以，筆者就嘗試著：把認知發展中的物理思維過程與探究式教學過程進行有效結合。

2.1物理探究式教學原則

（1）科學性原則

從教育科學的角度出發，教學設計要符合學生的認知規律與實際能力水平。物理教學中的科學探究不同于科學家們的探究活動，那么，教師的引導者、組織者的作用的體現就是，在教學設計過程中要充分考慮教學過程中的可行性問題，同時要考慮個體差異，要面向全體學生，使每個學生在科學探究活動中都能得到成功體驗。從科學方法論角度看，教學內容要科學，要符合科學探究方法的邏輯關系。

（2）問題性原則

提出問題是科學探究的前提，因此，教師要善于創設問題情境，引導學生把新發現的事實與原有認知之間的矛盾展示出來，激起學生進行思考的沖動，培養他們自主提出問題的能力。

[案例]“牛頓第三定律”的引入①普通人與身體強壯的運動員拔河時必輸無疑的原因，是運動員的力氣比普通人的力氣大嗎？②用雞蛋撞石頭，雞蛋碎了，是因為石頭給雞蛋的力大嗎？

（3）選擇性與多樣性原則

學生探究的方法是靈活、多樣的，學生探究的問題是多樣、開放的，學生擁有的物理思維也是多種的。問題可能涉及現實生活的各個方面，在課堂教學中應圍繞物理教學的主要內容進行選擇。當研究問題確定后，在猜想與假設的思維活動中，由于學生原有認知和對客觀事實審視能力不同，猜想與假設的結果也具有多樣性，這就需要讓學生對多種假設進行合理的評價，這樣能增強學生利用已有的知識和經驗分析問題的意識，選擇出幾種合理的猜想與假設。同時，設計實驗、制訂實驗方案也具有多樣性和特殊性。

另外，不同的課題涉及不同的方面，在課堂探究中學生不可能把探究過程的每一步都做應該具有探究過程的選擇性。因此，教師應把握科學探究的本質，而不是將其形式化和程序化。

2.2物理探究式教學與物理認知思維模式的結合策略

（1）創設“物理問題”情境，充分調動學生的物理抽象思維能力，把“機械接受”變為“主動探究”

學生的任何學習愿望都是在一定的問題情境中產生的，“物理問題”情境能夠誘發學生學習物理的需要，極大地促進探究式物理課堂教學的實現。問題作為教學活動的開端，成為貫穿整個教學過程的主線，成為教學活動的歸宿。這就要求教師在對學生的學習能力和認識水平加以考慮，在教學過程中創設一個學生能夠明顯意識到的問題情境，使學生產生認知上的困惑，充分調動學生在物理認知過程中物理抽象思維能力，使學生能夠把教師所提出來的“問題情境”建立物理模型，轉化為典型物理問題，從而激發探究欲望，這就是物理探究式教學與物理認知思維模式的結合取得成功的基本條件之一。同時由形象思維向抽象思維的過渡，這是中學生物理思維能力的發展的突出特點。其中，高中學生的物理思維具有更高度的抽象概括性，能夠通過利用理論作為指導，運用辯證思維來分析、綜合各種事實，達到了不斷地擴大自己知識的效果。

（2）創設“物理想象”情境，充分調動學生的物理判斷、推理和綜合分析的思維能力，從而提高學生的物理創造性思維力，把“單一思維”變為“多向拓展”。

貝弗里奇教授說：“獨創性常常在于發現兩個或兩個以上研究對象之間的相似點，而原來以為這些對象或設想彼此沒有關系?！边@種使兩個本不相干的概念相互接受的能力，一些心理學家稱為“遙遠想象”能力，它是創造力的一項重要指標。讓學生在兩個看似無關的事物之間進行想象，如同給了學生一個馳騁的空間。

因此，在探究式教學過程中，教師創設一定的物理想象情境，通過學生的物理判斷能力，找出發生這種物理現象的條件，通過給定的物理情境條件，來判斷是滿足什么定律、公式；再通過學生的物理推理能力（比如：歸納推理、演繹推理和類比推理），對物理情境進行分析；在學生的物理綜合分析能力作用下，從整體上把問題分解，進行局部研究，接著再把各部分匯總為整體，綜合運用各部分物理知識，得出正確結論；最終，利用學生的創造性思維能力，經過學生自己的智力活動，獲得對學生自身來說是前所未有的成果，實現初級層次的創造。知識結構相對不完善的學生而言，他們在學習實踐中不斷地成長。因此，探究教學主張學生大膽走自主探究之路，積極引導學生在探究過程中不斷自我完善。

【參考文獻】

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[2]余文森.有效教學十講.上海：華東師范大學出版社.2009.