發展學生科學思維的情智物理教學

黃 華

科學思維是物理四大核心素養之一，是指從學科視角對客觀事物本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式。教學中培養科學思維，教會學生如何思考，促使其形成有益的心智習慣，遠比教會學生內容更有價值。那么，如何發展學生的科學思維呢？筆者以初中物理“特殊法測電阻”一課的教學為例，談談自己的情智物理實踐。

一、復習實驗，誘發認知沖突

情智理論提出課堂教學要創設貼近日常生活的真情境，引發具有認知沖突的真問題，才能有效地引導學生投入真探究。“特殊法測電阻”教學中怎樣把空洞的“一個電表壞了”的假設性情境變為真實的、可觸摸的呢？我們進行了以下設計。

師：回顧前面所學，我們可以怎么測量電阻？請畫出電路圖。

生：伏安法。

師：請利用桌面器材連接電路，測量出這個未知電阻的阻值。

（學生動手實驗）

師：同學們，測量遇到困難了嗎？

生：電流表指針幾乎不動。

師：電路中是否發生了短路？你的依據是什么？排除短路，可能是什么原因造成的？……

這樣的設計，教學的起點是學生的知識儲備，學習的展開、思維的積淀扎根于認知的沖突，有利于激發學生的學習興趣。

二、序列提問，促進自主建構

教學中關注學生的思維，不僅是指讓學生知道“是什么、為什么、怎么解題”，更需要教師通過合理的預設，引問、設問、追問、反問、駁問，暴露學生學習的盲點難點，進而為學生鋪設思維的路徑，使學生明白“做什么，怎么做，為什么這么做”。“特殊法測電阻”教學中，學生遇到的最大的困難是：為什么去掉電表后需要加用一個定值電阻？為什么這個電阻會時而串聯時而并聯？設置以下的問題鏈就能很好地幫助學生理解這些問題。

師：只用電壓表能測量嗎？結合測量電阻的原理分析，少了電流表，我們會遇到什么問題？

生：電壓能測，電流難求。

師：依據歐姆定律，電流可以怎么求？還需要知道什么條件？

生：I=U/R。還需要一個已知阻值的定值電阻。

師：可以用計算出的定值電阻的電流取代我們需要的待測大電阻的電流嗎？怎么做到？

生：將兩個電阻串聯，兩者的電流時刻相等。

師：將設計的電路圖畫出來，并嘗試推導出電阻。

（學生畫出電路如圖1、圖2所示）

師：觀察歸納，沒有電流表時，怎樣的組合可以轉化為電流表？

生：電壓表和已知電阻并聯，如圖3所示。

師：（歸納總結）電壓表和定值電阻的組合相當于電流表。我們需要測量兩個電壓值，其中一個電壓的測量，實質是為了求出電流。

（圖1）

（圖2）

（圖3）

教師在學生的“最近發展區”設置序列化問題，既幫助學生撥開云霧，找準思維的切入點，又合理分解學習難點，推理歸納出解決方案。

三、進階拓展，驅動遷移應用

情智課堂提倡創設“樂學善思”的生本課堂。“特殊法測電阻”一課中電路形式多樣，對學生的綜合能力要求高，教師需要引導學生手到、眼到、口到、心到，在觀察、實驗、思考、表達的過程中，主動參與學習，鍛煉科學思維。

師：若只有一個電壓表且不移動電表位置，提供多個開關或單刀雙擲開關，能嘗試完成電阻值的測量嗎？

（學生討論交流后，小組展示設計的電路及實驗步驟）

師：對比幾種設計，你有何發現？……

本節學習的難點是實驗器材多變、電路變式復雜，因此，教師需要弱化講授，將課堂的重點放在促進學生的思維發展上，通過創設真實情境讓學生遷移應用所學知識。

四、整合反思，達成思維提升

情智課堂提出“學科立場與學生立場”融合、“情感與智慧”融合、“創新與審美”融合的觀念。好的物理課堂可以讓知識擁有情感的溫度，引起學習、生活與生命共鳴。

師：回到伏安法電路，如果僅僅拿掉電流表，利用余下器材能測量大電阻的阻值嗎？如圖4所示。

（圖4）

生：閉合開關，滑片移到最左端，電壓表測出Rx的電壓Ux；滑片移到最右端，電壓表測出總電壓U，Rx=UxR0/（U-Ux）。

師：不用電流表，我們依然可以有很多方法來測量出電阻。回顧本課，讓你感觸最深的是什么？

（學生發言）

師：（歸納總結）今天，在伏安法測電阻遇到困境時，我們依靠歐姆定律來轉化解決。歐姆定律就是電路中的交通規則。有規則，出現問題時我們才有解決問題的依據，才能靈活變通。生活中也一樣，規則的制定不是為了限制束縛你，而是生活更安全、更美好的保障。

課堂中引導學生對自己和他人學習過程進行反思、總結、評價，不僅能促進學生理清知識的結構和邏輯，亦能幫助學生更好地把握學科思維，促進學生思維向高階發展。