基于融合思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)來提升初中學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的實踐研究

2022-02-18 18:42:05宿萬周

今天 2022年15期

宿萬周

（蘭州市第十一中學(xué) 甘肅蘭州 730000）

1.問題產(chǎn)生的背景

筆者從教多年發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科的過程中靠海量信息灌輸?shù)亩啵克烙浻脖秤浵碌闹R多，靠紙筆強(qiáng)化練習(xí)做的題目多；缺乏對物理概念及規(guī)律生成的思維加工過程，缺乏對碎片化知識的有效建構(gòu)而進(jìn)行知識的內(nèi)化，缺乏對物理問題的解決過程而僅停留在大量“刷題”的解題中。勢必會導(dǎo)致部分初中學(xué)生生對物理這一啟蒙學(xué)科失去學(xué)習(xí)興趣，但又迫于學(xué)業(yè)水平考試而停留在“解題、刷題”中學(xué)物理，這樣很難提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，或許對分?jǐn)?shù)提升有幫助，但這決不是物理學(xué)習(xí)正確的方法，而且缺乏思維操作的規(guī)范性與生成性。

教學(xué)中筆者嘗試從思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)融合的角度來進(jìn)行物理課堂學(xué)習(xí)，發(fā)揮思維導(dǎo)圖對知識體系、知識邏輯的建構(gòu)關(guān)系，使碎片化的物理知識化為學(xué)生的能力基礎(chǔ)。通過建構(gòu)學(xué)習(xí)過程的學(xué)材，使得動態(tài)的物理課堂的核心環(huán)節(jié)生成于紙上，促使學(xué)生對知識的生成過程的在思考和再建構(gòu)，促進(jìn)物理科學(xué)思維的生成，提高學(xué)生物理課程核心素養(yǎng)。

2.教學(xué)中思維導(dǎo)圖的建構(gòu)

2.1 教學(xué)中存有教師思維導(dǎo)圖和學(xué)生思維導(dǎo)圖，教師思維導(dǎo)圖的產(chǎn)生是教師設(shè)計后產(chǎn)生，幫助學(xué)生喚醒遺忘的知識，幫助學(xué)生重新建構(gòu)知識邏輯關(guān)系；學(xué)生思維導(dǎo)圖應(yīng)符合自己的思維特點，繪制的思維導(dǎo)圖應(yīng)具有一定的層次性，建構(gòu)自己的知識邏輯關(guān)系以達(dá)到內(nèi)化的作用。

2.2 現(xiàn)階段信息技術(shù)高速發(fā)展，思維導(dǎo)圖的繪制軟件非常多，其中應(yīng)用廣泛的有：XMind、 Mindmanager、MindMapper、FreeMind 和 NovaMind 、WPS等。其中用WPS的“腦圖”功能較為簡單，點擊“新建空白圖”，選好中心點，按照層級關(guān)系，依次設(shè)計同級主題、子主題、父主題，用不同的顏色呈現(xiàn)層級關(guān)系，不同粗細(xì)的虛實線呈現(xiàn)邏輯遞進(jìn)關(guān)系。

2.3 以《浮力》大單元教學(xué)設(shè)計思維導(dǎo)圖為例分析

（1）浮力概念的建構(gòu)

該教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的知識點多，而且綜合程度高，學(xué)生對基本物理觀念的形成困難大。從現(xiàn)象到本質(zhì)的出發(fā)建構(gòu)，浮沉是現(xiàn)象，浮力是核心本質(zhì)點。浮的產(chǎn)生---原因---決定因素---決定因素的定量關(guān)系（阿基米德原理）作為學(xué)習(xí)的第一條主線，層層遞進(jìn)，尋根刨底，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。其次從一個方面在生活中觀察到的是現(xiàn)象，“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念學(xué)習(xí)，物理知識最終要服務(wù)于社會，如輪船、潛水艇、熱氣球、密度計等應(yīng)用，基于這些生活及社會應(yīng)用，將物理知識導(dǎo)入情境中，學(xué)以致用，格物致理，來解決真實的物理問題。通過大單元學(xué)習(xí)，從而提取出計算浮力的四種方法，進(jìn)行對應(yīng)就近情境的應(yīng)用與交叉使用解決綜合性浮力問題，通過學(xué)習(xí)過程還體會到了物理學(xué)家探究物理規(guī)律的過程--阿基米德原理實驗驗證，乃至掌握科學(xué)探究的方法“探究浮力大小的因素”實驗來獲得。

（2）浮沉條件分析的建構(gòu)

教學(xué)中比較物體的浮沉是常見的問題，浮沉現(xiàn)象由受力情況來決定，所以從比較浮力和重力大小來分析，經(jīng)過推到亦可以用比較液體密度和物體密度的方法來比較。用思維導(dǎo)圖重新梳理建構(gòu)知識的內(nèi)在關(guān)系發(fā)現(xiàn)，有兩個運動狀態(tài)，三個靜止?fàn)顟B(tài)，兩個動態(tài)的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三個靜止?fàn)顟B(tài)。首先從運動狀態(tài)來觀察，從動態(tài)到靜態(tài)的角度重新認(rèn)識，上浮下沉是動態(tài)的，漂浮、懸浮及沉底是靜態(tài)的。另一個方面從受力的靜態(tài)和動態(tài)來分析，浮力變化的核心因素在于抓住浸入液體的體積大小，從而導(dǎo)致浮力也作為動態(tài)變量，重力作為另一個靜態(tài)變量。把學(xué)生從單一的死記硬背公式，引導(dǎo)到理解物理規(guī)律的內(nèi)在生成過程及變化過程，建構(gòu)學(xué)生的科學(xué)思維，學(xué)會透過現(xiàn)象看本質(zhì)，到研究事物發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律。

（3）浮力計算問題的建構(gòu)

浮力的計算是學(xué)生碰到很棘手的問題，相當(dāng)一部分學(xué)生在浮力計算面前都黯然失色，主要是涉及的物理量多、公式多、公式的選擇和計算能力薄弱。在單一情景的浮力計算問題中，學(xué)生容易解決，因為借助于情景描述的就近物理量，如有提到彈簧測力計示數(shù)的問題，馬上就會用到稱重法計算。但是對于綜合計算問題，往往有部分學(xué)生就不知所措，缺乏對不同方法之間的關(guān)系的建構(gòu)。如下圖先建構(gòu)基本的計算方法，再找基本方法的突破口，最后建構(gòu)不同方法之間的邏輯關(guān)系，確定不同方法之間的差異。如同一狀態(tài)的浮力問題，不論用四種方法中的任何一種方法，其結(jié)果是一樣的，這樣就導(dǎo)致四種方法互相可以等效使用，尋找就近的物理量作為突破口解決，從靜態(tài)的某一狀態(tài)的求解過渡到動態(tài)的多問題的求解，同時抓住在動態(tài)變化中的靜態(tài)物理量和動態(tài)物理量，使得物理量帶入計算的對應(yīng)性法則不要出錯。

3.教學(xué)中的學(xué)材建構(gòu)

3.1 基于概念和規(guī)律生成的學(xué)材建構(gòu)

初中物理學(xué)科中的基本概念和基本規(guī)律是物理觀念的核心組成部分，形成正確的物理觀念是學(xué)好物理的前提，否則學(xué)習(xí)物理就是空中樓閣。而部分中等程度及偏下學(xué)生由于各種自身因素課堂學(xué)習(xí)效率偏低，對物理概念和規(guī)律的理解就不到位，無法解決物理問題。開發(fā)基本概念生成和基本規(guī)律生成的學(xué)材，能幫助學(xué)生回憶動態(tài)的課堂學(xué)習(xí)，使知識的習(xí)得過程再現(xiàn)；對于優(yōu)等生則利用學(xué)材進(jìn)行前置學(xué)習(xí)，使得前置學(xué)習(xí)有任務(wù)有方向，從而發(fā)現(xiàn)前置學(xué)習(xí)的問題，發(fā)揮出學(xué)情診斷的功能。概念性與規(guī)律性學(xué)材的生成要重視描述情景能反映出本質(zhì)特征，引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)特征歸納出共同屬性，進(jìn)行思維加工后形成基本概念和基本規(guī)律。

3.2 基于實驗探究學(xué)材建構(gòu)

實驗教學(xué)中部分學(xué)校停留在紙上談實驗、PPT展示實驗、動畫模擬實驗，這些假實驗雖然在一定程度上解決了考試問題，但是不能提高學(xué)生動手實驗的能力。在新中考納入實驗操作后這些現(xiàn)象得到一定的改善，但是學(xué)生真的動手操作的頻次依然不夠，對實驗操作的設(shè)計還很淺顯。如北師大版第八章第五節(jié)《學(xué)生實驗：探究—影響浮力大小的因素》。教學(xué)中往往忽略了探究浮力大小因素的實驗。而浮力大小的因素實驗作為課標(biāo)要求的必做20個實驗之一，在教學(xué)中的地位卻不高。這就使得學(xué)生基于阿基米德原理的F浮=G排=ρ液gV排，來反推影響浮力大小的因素，沒有發(fā)揮出探究實驗應(yīng)有的功能。實驗中關(guān)于“深度”和“排開液體體積”是學(xué)生容易混淆的點，只有經(jīng)歷實驗操作的全過程，通過記錄的數(shù)據(jù)畫出彈簧測力計示數(shù)與下降高度的圖像才能真正理解。同時將實驗發(fā)散到生活中“將大可樂瓶壓入水中，有什么感受？”等小實驗，讓學(xué)生真實體會浮力大小與什么因素有關(guān)。不但滿足了這個實驗怎么做，這個實驗為什么這么做，還延伸到這個實驗還可以怎么做的高度。對于學(xué)生學(xué)習(xí)而言就是“知其然，知其所以然，知其所以必然。”開闊學(xué)生視野，發(fā)散學(xué)生思維，還體現(xiàn)了動手動腦學(xué)物理的理念。

4.思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)在教學(xué)中的融合策略

4.1 新課教學(xué)中利用思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)突破教學(xué)重點

在物理教學(xué)中，教師往往根據(jù)教輔材料的內(nèi)容，預(yù)習(xí)、上課、講題三環(huán)節(jié)進(jìn)行，預(yù)習(xí)缺乏引導(dǎo)性和驅(qū)動性，課堂教學(xué)兼顧不到所有學(xué)生，這種教學(xué)方式很難讓所有學(xué)生對知識有系統(tǒng)而全面的理解和掌握。教師在課堂上利用思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生把握學(xué)習(xí)的重點，指導(dǎo)學(xué)生找出學(xué)習(xí)的難點，并對學(xué)習(xí)的難點加以強(qiáng)調(diào)和重點講解；利用學(xué)材建構(gòu)把知識的生成過程呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)個性化的需要。

4.2 復(fù)習(xí)課中利用思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)鞏固提升

在以往的中考前物理復(fù)習(xí)課，學(xué)生過度依賴教輔的引導(dǎo)性、補(bǔ)充式填空去復(fù)習(xí)；缺乏完整的思考過程，缺乏知識的有效整合過程，缺乏知識邏輯的建構(gòu)過程，導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)效率十分低下。利用梳理思維導(dǎo)圖學(xué)材建構(gòu)類作業(yè)進(jìn)行復(fù)習(xí)，利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行自我檢測，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)中還沒有掌握的知識點，并加以強(qiáng)化和復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生梳理知識結(jié)構(gòu)的相關(guān)性和邏輯性，將知識結(jié)構(gòu)層次分明地理清建構(gòu)關(guān)系。

4.3 利用思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)的設(shè)計多樣化作業(yè)

基于單元教學(xué)內(nèi)容完成后，讓學(xué)生設(shè)計已掌握知識的思維導(dǎo)圖，檢測與分析學(xué)生認(rèn)知的完善性和正確性，與教師思維導(dǎo)圖比較，尋找差異，建構(gòu)學(xué)生正確的認(rèn)知邏輯關(guān)系，達(dá)到知識的內(nèi)化作用。其次，可以整合課程資源建構(gòu)實踐性作業(yè)，基于任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生嘗試解決生活中的物理問題。

5.思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)在教學(xué)中的融合的意義和價值

5.1 改變學(xué)生“抄概念、背公式”學(xué)習(xí)物理錯誤方法，浪費大量學(xué)習(xí)時間，加重了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，但學(xué)習(xí)效率偏低，與“雙減”政策不符合。將思維導(dǎo)圖運用于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)過程，通過圖文信息刺激大腦的整體功能，學(xué)習(xí)內(nèi)容會在大腦中自我構(gòu)建。幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，而后在聽課的過程中針對問題整合信息理解；還能推動學(xué)生在復(fù)習(xí)的過程中理解相應(yīng)的概念與規(guī)律，形成正確的物理觀念。

5.2 改變“習(xí)題倒逼中考復(fù)習(xí)”的現(xiàn)狀，從依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行學(xué)材建構(gòu)，將思維導(dǎo)圖和學(xué)材建構(gòu)在初中物理教學(xué)中深度融合，形成可行性的教學(xué)設(shè)計。以單元教學(xué)為整合設(shè)計的核心，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容有哪些，優(yōu)化課堂教學(xué)怎么教，減輕學(xué)生過重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。改變目前的“考什么，教什么，學(xué)什么”到依據(jù)課標(biāo)的“教什么，學(xué)什么，考什么”，從而有效提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。