初中物理教學中提升學生思維能力的實踐與思考

江德如

摘? ?要：初中物理教學中，常聽學生抱怨“物理難”，究其根源，在于學生沒能跨越“物理現象”與“物理原理”之間的鴻溝，也就是“物理思維”。依據物理核心素養的培養要求，從情境創設、物理建模、科學求證及質疑創新等幾個方面，闡述在初中物理課堂教學中提升學生思維能力的實踐與思考。

關鍵詞：核心素養;思維能力;物理建模;科學求證

引言

“物理難”的原因是多方面的，學生在課堂上看到的是直觀、形象的物理現象，而從“現象”到“原理”還需要“深思熟慮”，這便是“物理思維”。忽略了這一關鍵過程，物理的學習只能停留在表層，不可能達到對知識的理解，更談不上對知識的應用。

“科學思維”是物理核心素養中的重要一環，它包含模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。在初中物理教學中，教師可以通過創設有趣、有意義的情境，融入物理知識，激活思維;然后引導他們進行物理模型建構，顯化思維;再通過實驗探究等方法科學求證，啟發思維;得出物理規律后，用它來解釋自然現象和解決實際問題，拓展思維。

1? 情境創設，激活思維

興趣是最好的老師，初中物理教師不可拘泥于傳統的說教式教學模式，要充分體現學生在課堂的主體地位，重視學生的學習探究和主動參與，讓學生從被動地學習轉變成積極主動地學習，從而充分激發學生的學習興趣。同時，初中學生的思維特點仍然以“具象”為主，教師在教學中要盡可能創設合適的物理情境，將物理知識和實際的情境模式充分聯系，以情境為載體，讓學生見“物”思“理”，提升學生理解物理知識的能力，提高學生的學習效果。例如，在“科學探究：凸透鏡成像規律”一課中，利用課堂上為學生慶祝生日為背景，自制了的一個大型的LED蛋糕，設置了一個“送蛋糕”的情境，讓學生利用手中的凸透鏡和一個紙板承接蛋糕的像，體驗“凸透鏡成像”。為什么和LED蛋糕距離不同的學生承接到的像大小不同？怎樣讓自己承接到的蛋糕的像更大一些？有沒有可能得到比實物更大的像？利用該真實情境貫穿整節課，帶著實際問題進行探究，學生興趣是高漲的，學習任務是明確的，學習思維是活躍的。

2? 模型建構，顯化思維

所謂模型建構，就是以簡化和直觀的形式來顯示復雜事物或過程的手段，是科學研究中常用的重要方法之一，它有助于學生主動構建知識，有助于學生理解復雜的物理概念、物理規律及物理原理。簡而言之，物理模型的建構過程就是從“生活情境”到“物理問題”的過渡，比如以上“科學探究：凸透鏡成像”課例中，從“學生接收蛋糕像”到“體會凸透鏡成像及像的變化”;“光的折射”一課中的“插魚”引課實驗，從“插不到魚”到“光不沿直線傳播、光路發生偏折”等就是物理建模的過程。初中物理教學中，教師可以從以下幾個方面強化模型建構的過程。

2.1? 在概念教學中，體驗建模過程

物理概念是反映物理現象和過程的本質屬性的思維，對許多初中學生而言，不會利用物理知識解決實際問題的根本原因，在于對物理概念的不理解或理解不透。形成物理概念是一個十分復雜的認知過程，教師要充當學生構建物理概念的啟發者、引導者和促進者的角色，使學生在構建物理概念的過程中抓住概念的本質，理解物理概念質與量的關系，從中發展學生思維能力。以“科學探究：杠桿的平衡條件”一課中“力臂”概念的建構為例，也許是考慮到探究的難度，初中物理教材中回避了“力臂”的概念，直接“空降”了“力臂”的定義，這樣做的弊端也是顯而易見的：忽略了學生對“力臂”概念的體驗和思辨過程，造成學生對該概念理解上的“空化”，導致應用上常常出錯。學生一旦遇到較復雜情形，依然會用他們潛在的“前概念”來解決問題，而且屢錯屢犯，這里所說的“前概念”是指，學生原來認知上認為影響杠桿轉動的因素是“力的大小和支點到力的作用點的距離大小”。

為了突破這個教學難點，上課時做了這樣的處理：在黑板上懸掛一根能繞O點轉動的輕質杠桿（如圖1所示），在左端4格處掛兩個鉤碼，依次利用圖中1、2、3、4四個力使之平衡，觀察力的大小變化。在此過程中引導學生分析影響杠桿平衡的因素，學生會經歷從“支點到作用點距離”到“支點到作用點的距離及力的方向”再到“支點到力的作用線的距離”的猜想與自我否定過程，不斷升華自己觀點，最終得到正確的結論。在這個教學過程中，要給予學生充足的時間和空間，引導其探索并進行有效的思維加工，使學生始終處于對概念的積極建構之中，從而實現概念引入、建立、深化各環節的“動態演繹”，使學生知其然，更知其所以然。

2.2? 在規律教學中，滲透建模思想

物理規律教學是物理教學的核心組成部分，在物理規律的教學過程中，不僅要讓學生掌握規律本身，還要對規律的建立過程，研究問題的科學方法進行深入了解，更重要的是如何應用規律來解決具體問題。

在“光的反射定律”探究實驗教學中，先讓學生感知生活中的反射現象，然后演示直觀的如圖2所示的反射實驗，結合該實驗的現象介紹入射光線、反射光線、入射點、反射面等概念，建立光的反射模型。然后畫出光路，建立圖像模型，為了辨別入射光線和反射光線的位置關系，引入法線這條輔助線，三條線又形成了兩個角，至此完成了從“情境”到“物理”的模型建構過程。

接著，啟發學生思考“兩角的大小關系怎樣？”“三線的位置關系怎樣？”，引導學生設計實驗方案并進行探究實驗，來升華完善這個物理模型，讓靜態的模型“動”起來。在得出“角”與“線”的關系后，再返回去對照之前建立的圖像模型，在原來的基礎上修正模型、完善模型，啟發學生的思維。

得到反射規律后，分別利用文字、圖像及公式三種方式描述光的反射定律，讓學生理解光的反射模型，再回歸到生活實際問題中，應用模型來分析問題、解決問題，拓展學生的思維。

2.3? 在實驗設計中，關注建模過程

引導學生帶著問題主動參與物理實驗的設計過程，讓學生明白實驗的目的。如此這般設計，提高實驗操作的有效性及指向性，從而達到提升學生思維能力的效果，提高學生的學習效果。以“密度”一課為例，本課用“開門七件事，你來試一試”來引課，讓學生辨別柴、米、油、鹽、醬、醋、茶后出示一塊運動會金牌，啟發學生思考“如何辨別它的真偽”。在學生討論之后，提出已知一塊質量為100 g的真金，體積約為5 cm3，以此引導學生從在質量和體積兩個物理量上做對比，由此得出“物體質量與體積成正比”的猜想，以此為鋪墊，后面的整節課的實驗設計就很順利，而且實驗目的也很明確。對“為什么要物體質量和體積？”“為什么去算質量和體積的比值？”“為了結論更具普遍性，需要不同質量和體積的物體，需要不同物質構成的物體”等問題，學生心里很明朗，指向性很明確。

2.4? 在習題教學中，引導學生建模

習題課也是初中物理教學中不可或缺的，在習題教學時，要多引導學生學會經歷從“真實情境”到“物理問題”的建模過程。以一個熱學簡答題為例：“一瓶飲料從冰箱中取出放一會兒，表面會變濕，如果馬上用干布擦，能擦干嗎？為什么？”此題題干描述的“真實情境”轉化成物理問題就是“低溫物體放在室溫下，表面產生小水珠，低溫物體表面為什么有小水珠產生？”讓學生經歷把真實問題情境轉成物理問題，然后在自己腦袋里匹配所學過的物理知識（液化），去檢驗適用條件（遇冷）的過程，最終實現問題解決。

3? 實驗探究，啟發思維

新課程標準提出，物理科學是一門實驗科學，在義務教育階段應讓學生通過觀察、操作、體驗等方式，經歷科學探究過程，逐步學習物理規律，構建物理概念，學習科學方法，逐步樹立科學的世界觀。

3.1? 重視過程性體驗

沒有實驗的物理不是真正的物理，單純講實驗的物理是不完善的物理，只有動手實驗的物理才是豐滿的。物理是一門以實驗為基礎的學科，課程標準和物理核心素養當中明確提到，要重視學生的過程性體驗，開展科學探究活動。多媒體只能把它當作輔助教學手段，不能替代板書、實物、實驗、操作、體驗。我們應該盡可能的為學生提供體驗機會，讓學生在體驗的過程中啟發思維。

3.2? 重視有效性探究

讓學生經歷探究過程是好事，但要講究探究的有效性，不要讓學生不明所以地假探究。盲目實驗、按部就班、只會效果甚微。

在“大氣壓強”一課教學中，由于水銀有毒，不要求演示托里拆利實驗，但為了讓學生明白托里拆利實驗的實驗原理，可以從“覆杯實驗”出發，不斷加大水柱的高度，提出問題：水為什么不落下？什么時候水會落下？如何增大水柱產生的壓強？已經增不了高度了怎么辦？有沒有其它辦法增大液體壓強？影響液體壓強的因素有哪些？液體中密度最大的是什么？層層遞進的追問，在教師引導下激發學生思考，不僅讓學生了解了托里拆利實驗的設計原理，而且還啟發了學生的思維，提高實驗的有效性。

3.3? 重視創新性實驗

實驗的改進和創新能有效提高實驗教學效果，更好地發揮實驗教學的功能，新教具、學具的使用也是為學生創設新氛圍，培養創新意識、創新思維、創新能力，提高科學素質的有效途徑。自制教具和學具，優化實驗方案、改進實驗教具是提高實驗探究有效性的有效手段。

3.4? 重視生成性資源

葉瀾教授曾說過：課堂應是向未知方向挺進的旅程，隨時都有可能發現意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程。課堂意外就是生成性資源的一種，每個教師都或多或少經歷過。比如在上磁現象一課時，磁鐵摔斷是常事，可以因勢利導，提出問題：斷了的磁鐵還有磁性嗎？每段有幾個磁極？原來中間部分沒有磁性，斷了之后依然沒有磁性嗎？借摔斷的磁鐵展開一系列的啟發式探究，讓學生在思考中解決問題，提升思維。教師要合理利用課堂生成性資源，尊重學生的質疑，并引導啟發他們的思維。

4? 課外延伸，拓展思維

課堂的時間是非常有限的，有些動手類、實踐類的小實驗、小制作在課堂內無法開展，可以安排給學生在課后完成，讓他們在制作中創新、操作中釋疑、生活中悟理、平臺中鞏固。

4.1? 讓學生在制作中創新

物理小制作是對理論知識的實踐與彌補。初中階段是形成創新意識與創新能力的關鍵時期，而小制作的過程，能提高學生的動腦與動手能力，讓思維得到拓展。筆者所在學校每年都停課一周舉辦科技文體活動，物理小制作作品展就是其中一個傳統項目，教師先安排專題講座指導，活動布置下去，學生參與熱情高，上交作品不管是從數量還是從質量都會超乎教師的想象。事實證明，物理小制作能讓學生對物理課程的學習投入更多期待的情感，甚至是癡迷的情感，這會使其對物理知識的渴求更主動，其創造的欲望更明顯，物理思維也會得到提升。

4.2? 讓學生在實踐中釋疑

學生在作業或課堂中的疑惑，鼓勵他們自己去實踐，在實踐中解開謎團，比如學生對凸透鏡成像規律中物、像關系的疑惑，在課后時間利用自己購買的簡易器材去操作探究，并拍成視頻與其他學生探討。另有一學生在學習完“質量”一課后，對“質量是物體本身的一種屬性，與狀態無關”進行實驗驗證。他將一瓶礦泉水冰凍前后的質量進行對比，第一次做的時候發現冰凍后的質量變大了，于是來找教師理論，之后在師生共同討論分析下發現了問題所在，原來是瓶子外壁上的小水珠在作祟，建議用一干布包裹后放入冰箱，最后解決了問題。在這一系列實踐、操作、體驗的過程中，學生的思維必能得到提升。

4.3? 讓學生在生活中感悟

改革單一的書面作業形式，讓學生感受生活大物理，引導他關注自然、社會、技術，在觀察和實踐中重新領悟物理原理。比如讓學生從家里的水表、煤氣表、電能表等入手，思考水費、煤氣費及電費的計算，測算家用電器的功率等家庭作業，體驗物理知識的廣泛應用，也體現“從生活走向物理，從物理走向社會”課程理念。在當下“雙減”政策的大背景下，此類作業形式可以大力推廣。

5? 結語

初中物理教學工作，要充分應用科學的措施手段，發揮出良好的學生思維能力提升作用，積極地做好思維層面的培養工作，實現良好的教學效果提升。