優化初中物理學習活動培養學生思維能力的策略

肖 俊

(上海閔行顓橋中學 上海 201108)

我國古代大教育家孔子有句名言“學而不思則罔，思而不學則殆”，學和思構成求知活動的兩個必要前提，兩者互為條件，互相促進，又以思為本.中外的教育家總是把對學生思維的培育作為一項十分重要的任務[1].因此我們在物理教學中，精心設計學生的學習活動，豐富學生的學習經歷，引導學生運用分析、綜合、抽象、概括、演繹、類比、等效等思維方法，在學習過程中真正訓練學生的思維，提升學生的思維品質.下面從4個方面闡述如何培養學生的思維能力.

1 開展實踐活動 激發思維的積極性

課前的學習活動是學生獨立的、自我學習的活動，是發現學習，主動學習.也是讓學生在積極的、有準備的、帶著問題的狀態下投入課堂學習.有效的課前學習活動是提高學生的學習興趣，培養學生的動手、動腦、探究能力及觀察能力的一種載體，同時它還可以幫助教師了解學生已有的知識經驗、生活的經歷以及課前儲備的知識和能力.

如在“平面鏡成像”一節的教學中，我們可以根據知識來源于生活，并且與學生的生活息息相關，學生在生活中也有初步的體驗和一定的感性認識.在此基礎上，精心設計課前學習活動，容易激發學生學習的興趣，引發學生積極思考.通過完成一系列的思維活動，促進學生深入思考，對教材上的說法和觀察的現象進行思辨，不斷思考，進而發表自己的觀點.

發現一切你們能“照鏡子”的地方，觀察并拍攝照片.

你發現平面鏡成像有什么特征？請列舉出來.閱讀教材相關章節，看看你所觀察到的與教材上所論述的有什么不同？你是否能夠判斷？將其填入表1.

表1 觀察到的與教材上的對比

要求：照片中有“你”有“像”，能反映你所發現的平面鏡成像特征.

學生在完成活動的過程中觀察到的現象有以下幾種.

學生甲觀察到：我離鏡子越近，鏡子中的我就變大，教材上說,像與物體的大小相等.我認為：親自實驗過了，還拍了視頻，看到了當人向平面鏡靠近，鏡子中的人變大了.像比物體大.

學生乙觀察到：鏡子中的我和我自己一模一樣，像印上去的一樣，教材上說,像與物體的大小相等.我認為,像與物體的大小相等.

學生丙觀察到：當我站在河邊，河里有一個倒著的我，但我早上照鏡子時，鏡子里的我是正立的.教材上說，平面鏡成的像是正立的.我認為,平面鏡有時成正立的像，有時成倒立的像.

學生丁觀察到：鏡子中的右手是我的左手，時鐘上3點，鏡子里讀出來是9點.教材上說，平面鏡所成的像左右相反.我認為,平面鏡所成的像左右相反.

這種精心設計的開放性的學習活動，學生自主選擇生活中的場景或感興趣的生活現象，讓學生在自主的活動中，自然地生成疑惑，并對其進行思考再與教材中的觀點進行對比，在比較的過程中，不斷地質疑，通過一系列思維沖突和認知沖突，產生強烈的想知道正確答案的愿望.這種愿望驅使學生積極思考，產生創新的思維，提升學生的思維能力和思維品質，同時教師還可以根據學生暴露的前概念問題，進行針對性的教學，提高課堂教學的有效性.

2 優化活動的過程 保證思維實效性

正確的思維方法是實現思維目的、保證思維有效性的前提條件[2].荀子曾說：“知通統類，如是則可謂大儒矣.”學習要善于運用邏輯推理能力，找出事物之間的相關聯系，能夠對事物進行分類，這樣才是真正有效的學習.簡單易操作的學習活動，學生既不感興趣，又對思維的訓練沒有太大的提高.難度大的學習活動，學生望而退步.因此適宜的學習活動，顯得非常重要，因此教師要對活動的過程進行優化，在學生的最近發展區，這樣才能保證思維的效能.

如在凸透鏡成像規律的教學中，課程標準要求驗證實驗，學生只是按照活動卡的實驗步驟，按部就班地完成，在學生的頭腦中也許不會留下太深刻的印象，對凸透鏡成像的規律僅僅是簡單的記憶，對規律的來龍去脈并不能真正理解，如果我們把“驗證凸透鏡成像規律”的實驗改成“探究凸透鏡成像規律”的實驗，將整個的實驗過程進行優化，搭建思維的支架，降低分析、歸納的難度，形象呈現，切合初二學生以形象思維為主的特點.

如表2所示，學生記錄凸透鏡成縮小像的實驗現象和實驗數據.

表2凸透鏡成縮小像的實驗現象與實驗數據

f=10 cm

像的大小物距u/cm像距v/cm像的正倒是否在光屏上縮小3813倒是縮小3514倒是縮小2915倒是縮小2516倒是縮小2218.5倒是縮小2119.5倒是

面對6組數據，學生只能分析出：物距變大，像距變小的結論.八年級學生正處于從形象思維過渡的階段，分析歸納數據的能力還比較薄弱.凸透鏡成像規律并不是像反射定律(角度相等)和平面鏡成像特點(距離相等)那樣簡單的等量關系.需要對數據進行一定的分類和歸納才能得出規律.

如何再引導學生進行深入的分析數據，得出物距、像距在一個區間范圍內,思維的難度很大，從數據上幾乎找不出任何規律.此時可以添加一個活動：讓學生借助圖像來尋找凸透鏡成像的規律，用紙條代替物與像(事先剪好的“物”“像”黑色)，貼在主光軸上，通過紙條的長度和倒正以及粘貼的位置形象直觀展示出來，如圖1所示.同時將實驗過程中每一次成像的痕跡都保留在刻度紙條上，優化后的活動幫助學生從紙條的粘貼位置和長短及倒正等信息，學生仔細觀察就分析出凸透鏡成縮小實像的規律.

圖1 凸透鏡成像規律活動

說明：在黑板上提前畫好刻度，從0(凸透鏡的位置)向左右兩邊增加，如果像(或物)是正立的將紙條箭頭向上，倒立的則將紙條箭頭向下，粘貼.用紙條的長度代表像或物的大小，用紙條對齊像(或物)剪下，當研究放大像時，為了區別像的放大或縮小情況，用黑色代表縮小的物和像，用紅色代表放大的像與物.最后用序號表明物與像的一一對應.

優化后學習活動，猶如數學中添加輔助線，不僅保證了學生思維的流暢性，增加了思維的效能，同時也教會學生一種科學的思維方法.

3 充實活動的內容 提高思維豐富性

在物理教學中，教師往往關注學生活動中正確的實驗現象，而對實驗過程中產生的錯誤現象往往認為學生沒有按照正確的實驗步驟操作，缺乏深入的分析，導致學生的思維受阻[3]，對所學知識理解不到位.久而久之，學生的思維就會出現“營養不良”.

在“電路的動態變化”一節的教學中，在電源電壓不變時，學生在移動滑片過程中先直接觀察到3個電表的變化情況，然后再進行理論分析也可以得出電流表、電壓表的變化情況，與之前觀察到的現象一致.為了培養學生的思維能力可以增加一個探究實驗活動：即通過觀察計算兩個電壓表的變化量與電流表變化量的比值大小.可以得出兩個電阻R1,R2兩端電壓的變化量與電流變化量的比值是相等的.這與他們之前的固有思維有沖突，認為是不相等的.

解決方法：可用定值電阻的U-I圖像分析解決.定值電阻R1的數值等于兩端的電壓與通過電流的比值，因為在U-I圖上是一條經過原點的傾斜直線，阻值就是斜線的斜率，其大小也等于其兩端電壓變化量與電流變化量的比值，如圖2(b)所示.

圖2 定值電阻U-I圖像分析

即

又因為

ΔU2=ΔU1

所以

通過增加這樣學習活動的內容，既拓展了學生的思維深度，又通過數理結合分析，進一步增加了思維的廣度與難度，強化了學生的立體思維能力.

4 創設開放活動 提高思維發散性

發散思維是物理學習中一種重要的思維方式，它是由一個基點向不同的方向去選取信息、材料，進行重組、整合，提出多種解決問題的方案，使思維呈現出多維發散狀.同時發散思維能力也是工作和學習中不可或缺的能力.在課堂教學的各個環節中，我們可以創設開放情境，促進學生多方位思考，培養學生的發散思維.

如在“壓強變化”一節的教學中，在新課引入環節，我們可以創設一個這樣的開放情境：帶有蓋子的輕質柱形容器中盛有水，放在水平桌面上，將一個玻璃板置于容器上.玻璃板上面放置一塊正方體.怎樣操作可以改變桌面受到的壓強？如圖3所示.

學生依據創設的情境從各個方向、多種角度拓展思考，想到不僅僅是圖3中6種改變桌面受到的壓強的方法.最后我們又引導學生對以上方法進行梳理，分類歸納得出改變壓強的方法有：(1)壓力F不變時，改變受力面積S;(2)在受力面積S不變時，改變壓力F;(3)改變壓力F的同時改變受力面積S.幫助學生透過現象看本質，加深對知識的理解，同時提高學生綜合分析歸納的能力.

圖3 “壓強變化”教學中創設的開放情境

學生從不同的角度思考，思維活動多向發展，學生由尋找唯一正確答案的集中思維，拓展轉變為多方位的發散思維，訓練中如果形成的發散思維鏈越多，培養學生發散思維能力的效果就越好.

同樣，在習題的教學中，教師可以采用一題多用、一題多解、一題多變，多層次、多角度、多方法、多方位，用不同的思維方法進行因果分析，有助于培養學生的發散思維能力,進而使學生對物理問題分析的更全面、更深刻.

物理學習的過程，實際上就是思維能力養成的過程，無論是概念還是規律的學習，都是學生積極參與思維的過程；因為人的思維能力不是憑空而來的，一個人的思維能力只有在學習知識的過程和解決問題的過程中，不斷完善知識和經驗才能得以提升.