運用思維導學提升高中生物理解題能力的探索

2023-06-09 09:35:01劉海燕

數理天地(高中版) 2023年6期

劉海燕

【摘要】隨著新高考模式的推行，高中學科教學改革勢在必行.高中物理教師必須轉變教學觀念，領會新高考政策的內涵，創新課堂教學模式，提升課堂教學效率，實現由傳統的課堂向創新型課堂邁進.高中物理教學尤其要重視學生思維能力的培養，而思維導學式是一種行之有效的教學模式.本文立足于教學實踐，積極探究了如何運用思維導學方式，提升高中生物理解題能力，以期為一線高中物理教學工作提供幫助.

【關鍵詞】思維導學;高中生;物理解題

“思維導學”從學生的發展目標出發，立足“激活思維、發展思維、優化思維”三個學習層次，以學生發展為中心，以學習方法為重心，以思維提升為重點，作為學生繼續學習和自主學習方向.并且通過“思維可視化，思維建?！钡确绞?，將抽象、隱藏、不可觸摸的物理知識形象化、具象化.通過不斷優化學生的思維，為學生創造出“隱性思維效應和思維互動效應”，在這兩個效應中，學生不斷提高高層次思維的質量，提升解決問題能力，以及知識運用能力.

1 運用思維導學提升高中生物理解題能力策略

1.1 轉變教學觀念，培養思維之根

在新課標下，教師需要改變保守和過時的教學模式，培養學生的思維能力.教學大綱明確指出：高中物理理解意味著教師必須了解中學物理知識的性質和結構，以及學生的思維方式和方法.根據這一目標，教師必須有目的地、系統地規劃和實施各種探究活動，通過改進教學策略，培養學生的物理思維，提升學生解決問題的能力.

教師對“思維”的理解，會影響高中物理教育的水平，進而決定學生學習的深度，因此，高中物理教師應該將如何提高學生的思維水平作為第一要務.教師要引導學生在學習或思考的基礎上合作學習，并不斷找到解決問題的方法，同時，教師必須考慮學生思維的差異，實現分層教學，以促進學生思維的發展，從而真正實現高中物理教育的價值.

1.2 優化思維結構，提升綜合能力

（1）做到思維可視化.思維可視化是一種有效的思維訓練技術，它可以與不同的科目相結合，并使用一系列圖形技術和工具，使抽象和隱藏的思維過程具體化、可視化，是公認的有效教學方法和思維策略，有助于提高學生的思維效率和深化思維活動.思維可視化可以通過以下方式實現：繪制思維導圖、圖示實驗操作過程等.高中物理允許對知識進行宏觀和微觀解釋，可以使用圖形方法，完成從微觀到宏觀思維的轉變，幫助教師了解學生思維活動，使教師與學生的思維發生碰撞，進而改變學生的思維，開發和優化知識結構，使學生能夠創建認知思維模型.

（2）進行思維建模.思維建模在提升學生物理解題能力方面有著重要的作用，它主要是通過思維建模方法，指導和訓練學生在學習過程中積極內省自己的思維過程，并與團隊成員進行比較和討論，以改進他們的思維建模過程.思維建模必須包括三個過程：分析、建模和解模.建模過程是一個抽象的過程，是吸收精華、簡化復雜問題的過程，也是實際解決方案的主要捕獲方式.因此，在學習核心內容時，教師必須引導學生思考，幫助學生更好地理解內化知識，做到遷移和應用相關知識.在學生完成思維建模之后，需要通過有意識的實踐，積極提升思維活動的效果，從而鼓勵學生在常規學習中，更加注重自己的思維訓練方法；也可以在解決復雜問題時，進行多類型的思維模式的優化，在不斷整合的過程中，提升思維能力，優化和創新思維方式，最終促使物理知識的內化和遷移.

1.3 創設有效情境，激發思維火花

新課標非常重視“素養”培育，提倡創造有利于教學的情境創設，最重要的是，創設有效情境，激發思維火花，這對于發展學生的探究能力有著重要作用.高中物理教學的重點是深化學習，同時強調高中物理知識是解決實際問題的手段，需要根據實際情況，評估學生的核心素養.高中物理知識是有生命、力量和思想的，并取決于具體教學中，教師如何創設學習情境.因此，新課標下鼓勵高中物理課堂教學創設情境，引導學生積極開展學習，激發基于學生思維的靈感，并在思維活動的背景下促進深度思考.為此，在學習過程中，需要創造一個能夠激發學生思維的環境，作為學習的起點.如與物理學相關的社團活動、實驗研究、社會實踐等，都是學生運用知識的實驗場所，使學生能夠將個人經驗與物理知識相結合，以獲得全面解決實際問題所需的技能.

1.4 借助學習聯盟，促進思維發展

這里的學習聯盟是一種形象的說法，它指的是一種學習共同體.在新課標下，借助學習聯盟，構建學習共同體，運用小組合作的學習方式，可以有效促進學生思維發展，實現深度學習，它打破了以往靠記憶和個人機械學習的淺層學習狀態，真正實現了思維的高階發展.深度學習特別注重深入思考，培養學生的理性思維，促進學生思維的優化，以提高他們的思維質量.在高中物理課堂上，通過小組合作，以任務驅動實現深度學習，通過互動研究、小組評估和成果分享，指導學生進行深度思考.在這個學習共同體里，每一個成員都參與學習，在每一個環節搜索信息，并共享思維結果，深化學習過程，通過思維碰撞，提出自己的想法.

2 運用思維導學提升高中生物理解題能力例談

2.1 運用極限思維，簡化解題過程

“極限思維”是一種假設性思維，對問題條件的極限先做出假設，以實現解決問題的目的.首先，需要對題目及其條件進行合理的論證，然后將這種合理的情況外推到問題及其條件的極限，這樣學生就很容易得到答案.學生在學習慣性定律時，首次接觸極限思維，該定律駁斥了之前的結論，即“力是維持物體運動的原因”這個結論.用伏安測量燈泡電阻的實驗中，學生需要選擇一個合適測量儀器——滑動變阻器，此時學生使用極限思維，預估所需變阻器的范圍，保護電路防止實驗失誤，因此需要一個合適的滑動變阻器，測試最大值和最小值.

例1 如圖1所示，電源的電動勢能為E，內阻是r，R1是可變電阻，若增大R1，以下選項正確的是（? ）

（A）R3的功率會增大.

（B）R2的功率隨之增大.

（C）R的功率也會變大.

（D）R0的功率也會增大.

分析結合題目可知，當R1增大時，電路中的電流會隨之發生變化，進而會影響整個電路發生變化.基于此，可得出解題的思路：一是運用常規的串聯和并聯進行計算，但是過程比較繁雜，影響計算結果.二是運用極限思維，將電阻R1進行調節至最小到0，呈現短路狀態；相反將R1進行調節至無限大時，呈現斷路狀態，這樣處理結果很清楚，省略了繁復的計算過程，運用極限思維，很容易地得到了答案為（B）（C）.

2.2 運用逆向思維，提升解題能力

逆向思維與之相對的是正向思維，它是正向思維的逆過程.當遇到非常規問題時，運用普通的方法往往無從下手，這時可以改變思維方向，從不同的角度進行思考，也許會得到不同的結果.在高中物理學中，運用逆向思維能夠顯著提升學生的解題能力，可以達到事半功倍的效果.

例2 如圖2所示，兩小球A和B的水平間距是L，都處于離地面高度為h處，若將A球拋向B時，在相同時間又讓B球自由下落，當兩球發生碰撞時，豎直分速度發生了變化，而水平分速度未變，且方向相反，但是它們的大小不變（因l和h都是定值，其他力和時間可忽略不計），那么下面選項正確的是（? ）

（A）A和B兩小球能否在落地前發生碰撞，取決于A球的初速度大小.

（B）若A和B兩小球在落地前未發生碰撞，那么以后都不會發生碰撞.

（C）A和B兩小球，在最高處不能相遇.

（D）A和B兩小球，無論何種條件下都不能相遇.

分析如果A和B兩小球恰好在落地時第一次發生碰撞，則可得到A的初速度v=l 2gh2h，此時需要分情況進行分析：一是A的初速度v>l 2gh2h時，兩小球能發生碰撞；二是A的初速度v<l 2gh2h時，兩小球則不會在落地前發生碰撞，因為A有水平速度，它們落地之后，出現了平拋運動中的逆運動，兩小球在豎直方向上始終處于同一高度，水平方向上逐漸靠近，為此得出（A）正確.

2.3 利用模型思維，增強推理能力

模型是物理學中的一個重要思想，它是模型思維的主要呈現形式.學生需要學習和理解物理知識中不同類型主題的物理模型，因為不同的物理模型具有不同的特點.

例3 如圖3所示，游樂園中有兩個高度不同的光滑的軌道，兩人同時分別從兩軌道的A點自由滑落到B點，下列說法正確的是（? ）

（A）在自由滑落過程中，乙的切向加速度始終小于甲的切向加速度.

（B）甲乙在同一滑落高度時速度大小相同.

（C）甲乙在同一滑落高度時用時相同.

（D）根據題意乙要比甲晚到B點.

分析加速度與速度變化和發生速度變化的時間長短有關，但與速度的大小無關.結合機械能守恒定律，經過分析得出（B）（D）正確.

3 結語

新課標下的高中物理思維導學，非常注重學生的思維過程，教學中老師需要通過各種渠道，創設真實的教學情境，激發學生的思維活動，引發思維碰撞，產生思維的火花，實現學生和教師思維的同步發展，提升課堂效率，培養學生的學科素養，促進學生的全面發展.

【本文系甘肅省教育科學“十四五”規劃2022年度一般課題研究成果之一，課題名稱《運用思維導學提升高中生物理解題能力的實踐研究》，課題立項號：GS［2022］GHB0568】

參考文獻：