基于思維力生長的初中物理教學實踐活動

吳俊杰

摘要：思維力是人腦對客觀事物間接的、概括的反映能力。它是通過分析、綜合、概括、抽象、比較、具體化和系統化等一系列過程，對感性材料進行加工并轉化為理性認識及解決問題的能力。本文解讀了思維力生長的課堂教學模式，并呼吁教師真正把課堂還給學生，讓學生享受學習自主、學習合作和學習快樂。

關鍵詞：思維力;適性課堂;現實構建

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2019）19-106-2

核心素養是指學生所具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。[1]學生核心素養的培養應落實到每一節課的課堂教學中，教師應在每一節課中側重不同方面培養學生的素養。日前，筆者執教了一節模型建構課“機械能與內能的相互轉化”，就是側重于思維力生長的過程。這節課著眼于分析、綜合、概括、具體化的過程，極大地提升了學生物理的思維含量。筆者現結合這節課談幾點思考。

“機械能與內能的相互轉化”的課堂實錄：

一、教學過程

1.創設情境，引入課題

（教師播放汽車發動機工作的視頻，使學生產生好奇，激發學生求知欲。）

師：汽車之所以能運動，是由于發動機提供了連續的機械能，那么這些連續的機械能從哪里來的呢？要想解決這個問題，就必須讓我們共同學習。

（板書第十二章 第四節機械能與內能的相互轉化）

生：（興趣盎然、觀察仔細、小聲討論，想知道其中的奧秘。）

【設計意圖】 從學生生活中常見的汽車發動機入手，設計認知沖突，激發學生的學習興趣，并為后面學生解決問題鋪墊。

2.思考體驗，分析總結（認識做功改變物體的內能）

問題1：要使鐵絲的溫度升高，內能增大，你有哪些辦法？

（學生開始進行探究活動）

【設計意圖】 學生利用已學知識和生活的感受思考改變鐵絲的內能的方法并付諸實踐，從而認識改變物體內能不只有熱傳遞的方式，還有做功的方式。

問題2：你認為要得到“對物體做功，可增加物體內能”的結論，在此基礎上，還需要完成哪些實驗可使結論更具有普遍性？

生：對液態的物體、氣態的物體做功。

【設計意圖】 學生在認識對固體做功，增加固體內能的基礎上，提升學生對研究物體問題過程中的科學思維。

問題3：通過做功能否改變液體（水）的內能呢？你能利用所給實驗器材設計實驗說明嗎？

演示實驗：用電子溫度計測量榨汁機內正在被攪拌的水的溫度。

【設計意圖】 學生通過討論，設計出對水搖晃、攪拌等方法做功時，觀察水的溫度是否發生變化的方案，一方面肯定學生通過觀察水溫變化來驗證水的內能是否改變，同時展示電子溫度計，另一方面學生對用手直接搖晃水的方案提出質疑，從而進一步改進為用榨汁機攪拌水，用電子溫度計測量水溫的方案，并完成實驗，從而認識到對水（液體）做功，可增加水的內能。

問題4：通過做功能否改變氣體的內能呢？展示壓縮引火儀，壓縮筒內空氣，空氣內能會不會變？

（教師演示壓縮引火儀實驗）

【設計意圖】 不斷追問，引導學生演繹所學知識，最后在壓縮引火儀內放入棉花，讓學生領悟，用容易觀察的物理現象來顯示不容易觀察的物理現象是物理學中常用的科學方法.

3.歸納綜合，轉換認知角度（機械能與內能的相互轉化）

問題5：你能用一句話歸納上述三個實驗的結論嗎？

【設計意圖】 提高對所學知識的概括、歸納能力，培養學生用能量的觀點看世界的意識。

（板書：機械能轉化為內能）

問題6：既然機械能能通過做功轉化為內能，那么內能能否通過做功的方式轉化為機械能呢？

學生活動：利用氣球放氣過程，探究內能能否轉化為機械能？

（板書：內能轉化為機械能）

【設計意圖】 在學生認識到機械能可以通過做功轉化為內能后，引導學生從理論分析內能轉化為機械能的可能性和對應的現象，并從實踐角度驗證，引導學生養成理論分析，實踐驗證的科學探究過程。

問題7：（演示實驗）擠壓礦泉水瓶，松開瓶蓋你觀察到什么現象？說明了能量如何轉化？

【設計意圖】 引導學生從生活現象入手，運用能量的觀點解釋生活中的現象。同時為構建熱機做鋪墊。

4.改進實驗，構建熱機模型（瓶蓋如何獲得連續的機械能？）

問題8：要使瓶蓋飛的更遠，獲得更大的機械能，能否對實驗裝置進行改進呢？

（教師演示“點火爆炸”實驗）

【設計意圖】 肯定學生的思考方向，都是增大瓶內氣體的內能，再引導學生用可燃氣體燃燒產生高溫高壓燃氣替代空氣，獲得更大的內能，并演示“點火爆炸”，驗證實驗改進的方案。

問題9：如何讓氣體能不斷對瓶蓋做功，使瓶蓋連續獲得較大的機械能呢？

展示熱機雛形，通過細節討論，逐步改進，最終構建成熱機模型

【設計意圖】 展示“熱機”的雛形，引導學生在瓶口都封閉的情況下，如何逐步構建熱機的模型，從而對熱機的每個沖程的工作行程，有了清晰的認識，學生體驗到利用所學知識結合技術和工程手段，在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現對自然界的控制和利用、解決社會發展過程中遇到的難題，設計創造出熱機的成功感和成就感。

5.閱讀書本，體會應用

問題10：那么熱機的結構和整個工作過程是怎樣的呢？

【設計意圖】 限定時間閱讀，培養學生的閱讀能力，體現從物理走向社會的理念

問題11：如何將活塞的上下往復運動轉變為車輪的圓周運動呢？

（學生活動：觀看汽油機的整個循環微課）

【設計意圖】 通過微課，引導學生形成對熱機整體的印象，特別是曲軸連桿模型的構建。（上下運動→圓周運動）

二、教學評價

在思維力生長教學過程中，教師采用“問題引導，有序啟發;積極思維，鼓勵創新;現場實驗，呈現效果”的教學組織形式，使得課堂亮點紛呈、新穎獨到，頗有一氣呵成之感，整個教學過程設計巧妙、環環相扣。細細品味本節課的教學設計，感覺到了“現實”的味道，“構建”的味道，

三、教學反思

1.適性課堂需要有“現實”的味道

物理知識來源于實踐，又服務于實踐，它與實際生活聯系十分密切?！缎抡n程標準》中明確指出：“物理教學要注意聯系實際，加強實踐活動，使學生更好地理解和掌握物理基礎知識，能夠運用這些知識解決簡單的實際問題?！币虼?，教師要充分利用學生已有的生活經驗，借助他們頭腦中已經積累的生活經驗，從生活實際中引出物理問題，讓學生體會到物理就在身邊，體驗到物理的魅力，感受到物理的趣味和價值，從而強化學生的物理意識。

筆者在引入時，播放了一段汽車發動機工作的動感視頻，在視頻中，學生可以邊觀看汽車發動機內部規律化的運動過程，邊聆聽與之配合的富有節奏感的音樂，當欣賞完后，提出問題“汽車之所以能運動起來，是發動機提供了連續的機械能，那么發動機所提供的連續的機械能又是從何而來的呢？”在熟悉的現象中發掘出感興趣的物理問題，“現實”感爆棚！

2.適性課堂需要有“建構”的味道

建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助學習是獲取知識的過程，在其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助下，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。本節課中在通過壓縮礦泉水瓶后，松動瓶蓋，壓縮的空氣會對瓶蓋做功，瓶蓋迅速飛出，同時可以觀察到瓶內出現白霧，從而引導學生認識內能可以轉化為機械能后，如何幫助學生應用于實踐，建立熱機的模型呢？筆者通過兩個問題逐一構建：

問題1：要使瓶蓋飛得更遠，獲得更大的機械能，能否對實驗裝置進行改進？

問題2：能否再對實驗裝置改進，讓氣體能不斷對瓶蓋做功，使瓶蓋連續獲得較大的機械能？

[參考文獻]

[1]喻平.發展學生學科核心素養的教學目標與策略[J].課程·教材·教法，2017（01）.

（作者單位：南京市竹山中學，江蘇 南京211100）