指向思維可視化物理課堂的構建與探索

胡向華

【摘要】基于核心素養和關鍵能力的自主學習型課堂研究，通過物理思維可視化工具的開發和研究，提高學生的思維品質。本文以具體課例“電流 電流表的使用”為例，通過思維導圖的逐步構建使物理思維可視化、動態化、系統化、聯結化并用于課堂教學實踐，為一線教師培養學生物理學科核心素養提供可參考依據。

【關鍵詞】思維導圖 思維可視化 核心素養

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）22-0163-02

一、設計背景

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，初中物理教學以培養學生核心素養為目標。

筆者于2017年12月申請了《初中物理思維可視化工具的開發與應用的研究》課題，通過思維導圖的構建為工具使物理思維可視化來提升學生的核心素養，培養關鍵能力。改進初中物理課堂，將學生的隱性思維顯性化、抽象思維形象化、靜態思維動態化最終達到思維的可視化，讓零散的知識通過思維導圖聯結起來。

二、教學過程

第一塊：用動畫視頻“水流類比電流”來認識電流。

設計意圖：用水流類比電流，形象地認知電流，符合學生的認知規律，提升學生的學習興趣。

第二塊：電流表

（一）讀數

教師：先給出一張圖，提問電流值？

學生：0.34A。

教師：你怎么讀出來的？

學生：先看接線柱——確定量程，再看分度值。

教師：怎樣確定分度值？

學生：一個大格子0.2A，被分成10個小格，每個小格0.02A。

設計意圖：通過提問的手段，對學生自主學習效果的檢測，（1）看接線柱——確定量程；（2）再看分度值。同時培養學生觸類旁通的關鍵能力，在物理中有很多測量使用的工具，我們都需要準確的讀數，所以掌握讀數方法是關鍵能力。

（二）使用

（1）看這三張圖，電流表是否串聯使用？

（2）給出了指針反偏的圖，問為什么指針會偏向電流表左邊沒有刻度的地方？（學生：因為電流表的正進負出接反了。）用電流表演示了電流從電流表的正接線柱流入負接線柱流出。

（3）禁止電流表直接接在電源的兩極，為什么？（學生……）

給出電流表的電阻很小，相當于一根導線，電流表直接接在電源的兩級會造成電源短路。

（4）給出了電流表指針偏轉角度很小和電流表指針偏轉到右側沒有刻度的地方的兩幅圖，問：為什么會出現這種情況？（學生：電流在0-0.6A范圍內，誤接了0-3A量程和電流在0-3A范圍內，誤接了0-0.6A量程）追問：那我也不知道電路中電流大概多大，我該如何選量程呢？（學生：試觸）

設計意圖：通過三張圖來理解“電流表要串聯使用”不能狹隘地理解“電流表只能用于串聯電路”，通過“為什么會出現后面四張圖的現象”提問，來得出電流表的正確使用。培養學生構建思維導圖的意識和能力，通過思維導圖找到知識點與知識點之間的聯結，使知識形成脈絡清晰地展現在學生的頭腦中。這是本節課要達到的利用初中物理課堂培養學生核心素養和關鍵能力的重要目標。

第三塊：探究串聯電路和并聯電路中電流的特點

（一）探究串聯電路的電流特點

（1）猜想IA、IB、IC三點的電流有什么關系？

學生：相等。

心中的疑惑：越靠近電源正極電流越大，小燈越亮。

通過實驗來解答自己心中的疑惑，我建議三個人合作IA、IB、IC。

（2）數據記錄在表格中。

學生：實驗發現，三處電流相等，所以得出結論。

（3）結論：串聯電路中電流處處相等IA=IB=IC。

好不好？（學生：異口同聲說不好）追問：為什么不好？（學生：沒有多次實驗得到普遍規律）

隨后我就三次斷閉開關問，這樣多次實驗可以了吧？（學生：不好）

那應該怎樣多次實驗得到普遍規律？（學生：換用不同規格的小燈多次實驗）

（4）學生：換用不同規格的小燈多次實驗。

（5）發現：規格不同的燈泡串聯在同一電路中，亮度不同，電流相同。

（6）結論：串聯電路中電流處處相等IA=IB=IC。

（7）為什么要換用不同規格的小燈多次實驗？

確定電流相等，不是由小燈規格相同導致的，而是由串聯這種連接方式決定的。

設計意圖：自主學習型課堂的弊端就在于學生在自主學習時了解了探究性實驗的過程和結論，這樣探索性的實驗就變成了驗證性實驗。這樣猜想就失去了它原有的意義，這就需要老師在鉆研教材時挖掘學生心中的疑惑。“為什么要換用不同規格的小燈多次實驗？”是本節理解上的難點，那么我采用在學生看到實驗現象的基礎上，利用學生認知上的沖突引出三次斷閉開關達到多次測量只能減小讀數誤差。

（二）探究并聯電路的電流特點

學生：實驗探究，得出結論。

第四塊：教學反思

近年來筆者實踐于初中物理課堂的第一線，運用思維可視化方法及技術進行教學可以使知識更易被理解和記憶，這只是思維可視化的“小用”，其“大用”在于有效發展學生的思維能力及學習興趣。

2016 年 9 月，教育部下發的《普通高中物理課程標準（征求意見稿）》指出，物理核心素養主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面構成。二者都有關鍵詞“科學思維”，主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。

當然，本節課還有一些地方需要深思或改進，進一步使課堂教學得到升華。