問題·體悟·想象：轉識成智路徑探幽

陳 斌

（江蘇省靖江高級中學，江蘇 靖江 214500）

1 引言

華東師范大學著名哲學教授馮契先生認為，人類的認識過程會經歷由無知到知、由知識到智慧的兩次飛躍.轉識成智旨在轉知識學習為智慧生長，將學生由“知識受體”轉為“智慧主體”，引領學生渡過浩瀚的知識海洋到達智慧的彼岸.轉識成智的機制是理性的直覺、辯證的綜合、德性的自證.然而，知識并非智慧，知識蘊涵內容、形式和旨趣，智慧關乎能力、德性和創新.因此，轉識成智涵蓋著轉知識為能力、化情意為德性、變傳承為創新.“曲徑通幽處”，探索轉識成智的路徑，應從教師的善教和學生的樂學出發，以“問題·體悟·想象”來立體建構（轉識成智路徑創意圖如圖1所示），由此創設充滿著愛、洋溢著情、體現著樂的教育情境，促進學生自己成長、自然成長、自覺成長，進而培養聰明的、自由的、尚善的、有創造潛能的智慧學生.

圖1 轉識成智路徑創意圖

2 問題：轉識成智之帆

愛因斯坦認為，“在一切偉大的精神創造者身上，都鮮明地保持著兩種特質：一種是神圣的好奇心，一種是內在的自由”.其實，好奇心與生俱來，入學前的孩童誰不是在“是什么呀”、“為什么呢”中自由、快樂地成長，只是上學后面對書山、學海，反而年歲日增，問題日減.這讓我們反觀現實的教育教學：教者大都視學生為裝知識的容器，像貪婪鬼一樣按預設的課本劇拼命地灌輸，抑或用表面上的“偽討論”、形式上的“假探究”來粉飾虛假的繁華，不讓學生暢所欲言.他們剝奪了學生思維的空間和時間，磨滅了學生的問題和興趣，殞滅了學生的愛好和想象.因此，要讓學生在無涯學海中保持神圣的好奇心，需當以快樂作舟、問題作帆.只有當課堂教學氛圍有外在的寬松、自由、民主、平等，當課堂真正成為師生心靈對話的窗口、思維碰撞的平臺、科學探究的場所，學生的內心才能自由、愉悅起來，思維才能活躍、靈動起來，好奇心、求知欲才會神圣持久，想象和創造的羽翼才會豐滿而強勁.

蘇格拉底有句名言“教育不是灌輸，而是點燃火焰”，強調“每個學生身上都有太陽，教育應是能把學生內心太陽釋放出來的努力”，這種努力最有效方法“不是告訴學生答案，而是向學生提問”.提問的藝術和技巧在于創設問題情境，變講授式教學為對話式教學、發現式教學，以問題作為學習出發點和學習的原動力，通過問題來揭示知識要點、點化知識難點，用問題激趣，借問題質疑，帶問題探究，并啟迪學生發現問題、解決問題，進而培養學生的問題意識，促進學生心智水平的提高與創新能力的發展.

2.1 借用問題激趣

近年來，“同課異構”活動有力助推了課堂教學改革，筆者有幸多次作為點評嘉賓觀摩到不少“同課異構”的好課.如課例“渦流”，有位教師以魔術激趣，提出問題，導入新課，很好地調動了課堂氣氛，激發了學生求知熱情.具體過程如下.

魔術表演：如圖2所示，教師手握長約1m的銅管豎直放置，邀請1名學生將1圓柱形的紅色物塊從上管口自由釋放，并要求他從下管口接住，學生操作得手忙腳亂，還是差了半拍，物塊應聲落地.教師對管口吹口“仙”氣，施以魔法，互換角色，“重復”實驗，學生握著銅管，只見教師將紅色物塊從上管口釋放后，拍拍手，做個笑臉，然后很悠閑地從下管口接住了物塊.兩者形成鮮明對比，教師洋洋自得，學生竊竊私語.

圖2

提出問題：魔法的竅門何在呢？

學生猜想.兩次釋放的物塊看似相同，實則不同，第2次的紅色物塊應是磁鐵（釹鐵強磁鐵）.

分析導入：磁鐵的運動使銅管中產生了感應電流，感應電流的磁場阻礙了磁鐵的運動，所以磁鐵下落變慢，由此引出渦流概念.

一個設計精當的小實驗，一個“魔術”情境的創設，一個耐人尋味的追問，巧妙地抓住了學生的思維，課堂由此生動起來.

2.2 依托“問題串”助思

再如課例“生活中的圓周運動”，1位教師以“問題串”啟思導疑，由淺入深、由易及難，很好地激活了學生思維，產生了良好的互動效果.其關于火車轉彎問題，設計如下.

問題1：火車在內外軌等高的軌道上勻速行駛時，受到哪些力作用？關系如何？（兩對平衡力作用）

問題2：火車在內外軌等高的軌道上勻速轉彎時，誰提供了向心力？（外軌側壓力）

圖3

問題3：若一節車箱凈重為40T，鐵軌的抗擠壓能力為3×104N，假設彎道半徑是300m，火車的速度最大可達多少？（15m/s）

問題4：用哪些方法可以使火車提速？其中最有效的途徑是什么？（內外軌傾斜）

問題5：內外軌傾斜后（如圖3所示），火車轉彎的軌道平面如何？（仍是水平面）

問題7：討論v＞v0、v＜v0時，火車對輪緣的側壓力情況如何？

教師用一個個遞進的問題將知識要點貫通起來，步步為營、層層深入，師生共同探討、釋疑解惑，提升了學生的思維品質，也讓學生收獲了成功喜悅.

2.3 啟發學生提問

朱熹曾說：“學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進”，愛因斯坦也說：“發現一個問題比解決一個問題更重要”，要想課堂真正成為思維的樂園，啟迪學生自己發現問題、提出問題則更有價值.這就要求教師不僅要在課前精心預設，更要關注課堂的生成性，課堂要在體現學生主體學習的氛圍中自然地流淌，課堂上應允許隨時發生意外的風景，教師要做到心中有“理”、手中有“物”、眼中有學生，適時適度引導點撥，鼓勵學生提問質疑.即便是習題課也不能就題講題，要多設計開放性的問題，引發學生一題多思、一題多變、一題多解、一題多問，以收到舉一反三、舉三反一、觸類旁通之效.這樣的課堂不只是生動、互動的課堂，更是靈動、智慧的課堂.

學起于思，思源于疑，問題可以觸發靈感，引人遐思，激發鮮活的好奇心和強烈的探究欲.問題的思考可讓學生滿腹狐疑、一臉困惑；問題的探索可讓學生如癡如醉、趣味無窮；問題的解決可讓學生如沐春風、心曠神怡.因此，教師的智慧就在于巧設問題來激發學生學習的興趣，點燃學生思維的火花，開啟學生的智力，發展學生的能力.進而欲望得以滿足，思維得以開拓，潛能得到激發.

3 體悟：轉識成智之橋

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，詩人陸游的教子詩句可謂一語道破了千古求學的真諦.智慧的生成、素養的提升離不開親身實踐，離不開體驗感悟，離不開學生在已有經驗習得基礎上的自主建構.有學者認為，現在不少學生厭學，關鍵是體驗不到智力活動的快樂，知識內容“超標”、教學時間“超限”、機械訓練“超量”是導致厭學的重要原因之一.因此，教師的教育不能只停留在知識內容層面上，而要充分挖掘知識形式和知識旨趣中的教育價值，在知識內容、形式、旨趣3個維度上進行整合、改造、轉換，以形成符合學生認知特點的教育的知識形式，因為知識的思維方式和表達方式的學習有助于學生心智的發展，縮小知識學習與智能發展之間的剪刀差，破解高分低能的難題；知識旨趣的學習有助于形成有目的的學習活動，產生持久的學習動力.

人教版必修1在“伽利略對自由落體運動的研究”中論述伽利略科學思想方法時說：“伽利略之前的科學躑躅于泥途荒灘，因而千年徘徊.從伽利略開始，大師輩出，經典如云，近代科學的大門從此打開了”.可見，科學思維方法對研究和學習有多么重要.提升科學素養不僅要讓學生學到科學知識，更重要的是要讓學生經歷科學探究過程，體驗科學探究方法，享受科學探究樂趣，了解科學對技術、社會（STS）發展的影響.因此，讓學生在科學探究活動中體悟，在研究性學習中體悟，在多樣化作業中體悟，可進一步增強學生的學習樂趣，提高學生的學習熱情，促進學生的智慧生長.

3.1 在科學探究活動中體悟

筆者執教的“楞次定律”一課獲2012年中國教育電視優秀課例一等獎，本節課突出的一個亮點就是讓學生親歷科學探究過程，體悟物理學習的樂趣.做法如下.

提出問題：由已學過的法拉第電磁感應定律知道：穿過閉合回路的磁通量發生變化，回路中會產生感應電流，感應電流方向能確定嗎？

猜想假設：此處可任由學生的思路自由馳騁，答案可五花八門.

設計實驗方案：如圖4所示，讓磁鐵插入、拔出螺線管，用靈敏電流計觀察感應電流的方向.表1在設計時，最后一列暫不出現.

圖4

實驗并記錄結果：（1）指導學生觀察流過靈敏電流計的電流方向與指針偏轉方向的關系；觀察螺線管的線圈繞向.

（2）實驗分4個動作進行，學生每2人為一組，一邊操作，一邊將結果記錄在表1中.

分析論證：此處是探究的重難點，教者要循循善誘，不可操之過急，更不能越俎代庖，為降低難度，在分析過程中將表格最后一列添加出來.

表1 實驗記錄表

總結歸納：增反減同.即磁通量Φ增加時，B′與B0方向相反；磁通量Φ減少時，B′與B0方向相同.

交流分享：學生表述楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.

教師評述：以上規律是物理學家楞次在1834年發現的，一個規律的形成要通過大量可重復的實驗加以證明，本節課我們只是通過一個實驗加以了探究.而像法拉第為了夢圓磁生電，用了10年的時間做了大量的實驗，因此科學探究還需要有不畏艱難、百折不回的科學精神，科學探究過程是科學家們求真、尚善、臻美的追求真理的過程.

科學探究既是學生學習的目標，也是一種重要的學習方式，還是一種科學精神，讓學生親歷科學探究過程，就是要讓學生學到科學探究方法，體驗科學探究樂趣，領悟科學的思想和精神，以受益終生.

3.2 在研究性學習中體悟

體悟更多的還可以從課內延伸到課外，如開展研究性學習活動.在人教版高中物理教材（3-2）“探究電磁感應的產生條件”一節后有一個“做一做”，搖繩能發電嗎？圍繞這一課題，筆者帶領的研究性學習小組進行了如下的研究.

初步實驗：研究小組從實驗室借來了1根約20m長的銅電纜線（測得其電阻為1.4Ω）、1只量程200μA的靈敏電流計和1個指南針，在學校的廣場上進行實驗（如圖5所示）.首先將銅電纜線與靈敏電流計連成閉合電路，接著兩名學生垂直地磁南北方向站立搖動電線，觀察發現靈敏電流計指針有4格左右的來回擺動，搖繩真的發出電來了，學生臉上露出了欣喜的笑容.

圖5

深入探究：（1）電表指針偏角大小即產生的感應電流大小與站立搖繩的方向有沒有關系？若有，沿哪個方向站立，閉合電路中的電流最大？

（2）保持站立方向不變，改變舞動速度和電線長度對產生的感應電流大小有什么影響？

（3）電表指針來回擺動，是不是說明搖繩產生的是交流電？若是交流電，導線運動到什么位置時對應的電流最大？

結果分析：（1）實驗結果表明，不管沿哪個方向站立，搖繩均能發電，只是電流大小有所不同.根據指南針確定的方向，沿地磁南北方向站立搖繩時，電線中產生的電流最??；垂直地磁南北方向站立搖繩時，電流達到最大.究其原因，學生們更清楚地掌握了地磁場的分布，區分了磁偏角和磁傾角不同意義.

（2）搖繩速度、搖繩長度影響電流大小，這一結論恰好印證了電動勢公式E＝BLv，可見，要產生更大的感應電流就要增加繩長、提高轉速、減小回路電阻.

（3）電線搖動過程中，電表指針來回擺動，即使搖繩速度非常均勻也是這樣，無疑說明產生的是交流電.其原因是：搖動繩子時，盡管地磁場的方向不變，但切割速度的方向卻在不斷改變，故產生交流電，電流最大值發生在速度方向與磁場方向相垂直的位置.

延伸研究：通過對搖繩發電的研究，小組成員真切地感受到了產生感應電流的條件和地磁場的存在.但用動力來搖繩發電的可行性太小，因為地磁場只有5×10－5T，產生的電流很微弱.然而，用衛星懸繩發電卻有著廣闊的前景.因衛星的懸繩可以設置的比較長（30km），衛星繞地球運動的速度又快，這種新的發電方式應有極高開發價值.

開展多姿多彩的研究性學習活動，不僅能提升學生的科學素養，還能養育學生崇尚自然美、領悟科學美、追求生活美的情懷，豐富學習體驗，陶冶生活情趣.

3.3 在多樣化作業中體悟

如果說課堂是學生智慧生長的第一空間的話，課外活動和社會實踐則是智慧生長的第二和第三空間.為讓學生豐富學習體驗、感受學習快樂，課外作業應在多個層面上設計生發，除一般性的求解習題外，可進行實驗操作、制作科技作品、撰寫科普文章、開展研究性學習、社會實踐等學習活動.學生只有在豐富的體驗性學習活動中體悟、積淀，才能提高運用知識解決實際問題的能力.也只有在實踐活動中才能滿足學生的求知欲，讓學生樂而忘返，進而引發探求興趣，將書本知識轉化為自己的實踐智慧.

學習也如登山，現在的快餐式旅游，大多是坐纜車直達將近山頂處，然后幾步登至山頂，看一看，拍幾張照，其較之自己一步步從前山或后山爬一爬，那體驗感悟自然不同，自己攀爬，體驗辛苦，收獲快樂；且站在不同點，看到的世界也不同，山腳看到幽冥小徑，山腰看到柳暗花明，再到山頂看天廣地清，自然賞心悅目.如果教師違背規律、急功近利、拔苗助長，不讓學生親身體悟，主動建構，這與“坐纜車上山”又有何異？如此學生非但不能產生“一覽眾山小”的豪情，說不定還落下“恐高癥”的病根.

4 想象：轉識成智之翼

“錢學森之問”引起了很多有良知的教育工作者的反思，其核心是我們的教育該如何培養具有創新思想、創造潛能的學生？如何騰飛從“中國制造”到“中國創造”的偉大夢想？列寧說“成功的創造發明離不開想象力”，愛因斯坦則強調“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，想象概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉”.可見，想象是一種重要的思想實驗，是科技創新的助推器，它能開啟和豐富學生創造的心智，喚醒和開發學生創造的潛能.

牛頓曾把自己的科研與畫家的創作相類比，他說：“我始終把思考的主題像一幅畫般擺在面前，再一點一線地去勾勒，直到整幅畫慢慢地凸顯出來”.這說明科學與藝術是交融的，科學研究不僅需要邏輯思維，也要形象思維.同樣，一堂富有詩情畫意的好課也應將教的科學、教的藝術與教的智慧相融合，師生間一個會意的微笑、一輪精彩的問答、一次思維的碰撞都是生命的涌動、智慧的成長.即便一個恰到好處的“留白”設計，也能給學生一個思考和遐想的空間，或讓學生意猶未盡、欲罷不能，或讓學生滿懷好奇、心向探究，或讓學生疑慮重生，浮想聯翩.因此，在教學過程中，教者可以轉換生活情境展開想象力、建構圖景模型豐富想象力、拓展項目活動增強想象力，以此放飛學生心靈，激活創新思維.

4.1 轉換生活情境想象

例如在講“生活中的圓周運動”時，分析汽車過拱形橋，當汽車速度達到v＝時，汽車對橋面壓力為0.

圖6

想象1：假想地球是一個巨大的拱形橋（如圖6所示），橋面半徑即為地球半徑R（約6400km）時，其場景如何呢？這時的汽車是不是就成了宇宙飛船呢？計算一下它的速度.

想象2：在汽車所處的位置架設1門大炮，如果要發射的炮彈不落回地面，炮彈的速度至少多大？

評述：兩次想象有異曲同工之妙，炮彈速度至少都是7.9×103m/s，這個速度正是第一宇宙速度.而想象2就是歷史上有名的“牛頓炮”思想實驗，早在1686年牛頓在其名著《自然哲學的數學原理》中就提出了.

想象源于生活又超越生活，且為人類創造更美好的生活.想象不能完全依賴于教授，它要在自主學習、主動建構的基礎上產生，想象是“眾里尋他千百度”后的一種頓悟，是在問題導航、體悟引路后展開的思維翅膀.

4.2 建構圖景模型想象

在進行近代物理這類課題教學時，一般不可能讓學生親歷探究過程，此時采用Flash動畫模擬仿真，也能增強學生的學習旨趣.例如進行“原子的核式結構模型”教學時，通過模擬“復演”α粒子散射實驗，再展開豐富想象，一幅原子的核式結構模型的圖景便能生動地呈現出來.

動畫模擬：用Flash動畫模擬“復演”α粒子散射實驗，放射源發射的α粒子（想象用綠色光線來形象顯示徑跡）打到放置在圓盤中心的金箔上，圓盤邊緣設有一個帶有熒光屏的觀測放大鏡，它可繞圓心360°角自由轉動，其觀測結果以正視圖的方式呈現在模擬裝置右下方，用于記錄α粒子散射后的分布情況，用綠色光點的數目“直觀”顯示α粒子數，其顯示狀態與觀測鏡轉動的位置一一對應.

分析討論：（1）為什么湯姆生“棗糕模型”無法解釋α粒子散射實驗？（因α粒子有大角度散射）

（2）如果α粒子打在電子上，能不能發生大角度散射？（不能，質量懸殊太大）

（3）根據α粒子的絕大多數、少數、極小數的散射分布結果，我們可以作出怎樣的解釋？（質量和正電荷高度集中在一處，原子中絕大部分空間都是空的）

想象模型：（1）是否可以將原子想象為一個個核子等間距地分布在空曠的空間里？原子呈電中性如何體現？（原子由帶正電的核和電子組成）

（2）電子既然不能鑲嵌在核中，其結構如何才能穩定？（想象圖景時，類比太陽系的行星運動模型，電子圍繞核做勻速圓周運動）

（3）學生表述想象圖景：原子的核式結構模型.

（4）教師聯系歷史，生動講述盧瑟福的象征“鱷魚”的永不回頭的探究精神，介紹原子結構模型更進一步的研究結果玻爾模型、電子云等，讓學生了解科學想象能孕育新奇的思想，了解科學探究的永無止境和蘊涵的無窮樂趣.

想象的魅力在于能化無形為有形，化虛無縹緲為“直觀可見”，以此來描繪物理圖景或建構物理模型，幫助我們理解物理規律的內涵，推進研究的深入.如電場線、磁感線都是法拉第想象出來的，它們可以形象地描繪空間的電場、磁場的分布情況；而在近代物理中，像黑洞、光電效應、波粒二象性等情境的理解都需要通過想象來呈現.

4.3 拓展項目活動想象

課外拓展文化、藝術、科技創新的項目活動，可以促進想象能力和創新思維的內化創生.表面上看，科學以邏輯思維為主，求真；藝術以形象思維為主，求美.但“科學和藝術是一個硬幣的兩面，誰也離不開誰”（李政道語）.科學的本身是美的，大自然具有簡潔有序、和諧統一之美；科學家的研究方法本質上也是美學的、直觀的，創新科學成果往往需要邏輯思維、形象思維和靈感思維聯合運作.因此，開展社團活動，進行“異想天開”創意設計、機器人大賽、結構大賽（圖7所示為學生對作品進行加載和沖擊試驗的情況）等都能豐富學生想象力.但培養創新人才，絕非一朝一夕之功，“百年樹人”的教育大計期盼創建一個上下聯動的共贏機制.很多學校積極創建初中、高中及大學間的創新人才培養基地，其必將能放飛學生心靈，激活學生的創新潛能.

圖7

美國哈佛大學一位教授研究 了很多諾貝爾自然科學獎的獲獎者，得到的結論是：創新與知識的多少沒有正相關的關系.因此，教育的關鍵不是深掘知識內容，而是點燃創新火焰.只有改變重灌輸輕探究、重理論輕實踐、重傳承輕創新的教學方式，著力開發智慧生長的環境、尋求智慧生長的方式、研究智慧生長的狀態，才能促進學生的主動成長、自由成長、快樂成長，進而化知為能、轉識成智.

5 結語

綜上所述，轉識成智就是要超越知識本位，培育智慧主體，轉識成智就是要激活學生的好奇心、探究性和創造力.本文筆者致力建構了三維立體路徑，即以快樂作舟、問題作帆來揚起求知欲望；以實踐引路、體悟架橋來提升探究能力；以自由當風、想象為翼來騰飛創新夢想.研究表明，這樣的途徑和方法對演繹精彩的物理教學、促進學生的智慧生長有著積極的意義，它能讓學生的好奇心神圣持久，探究性主動深入，想象力自由翱翔.

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