“知行合一”導向的初中物理思維實驗項目建設探索

馬兵

［摘 要］文章以物理思維作為初中物理學科育人的突破點，開展“知行合一”導向的初中物理思維實驗項目研究，從搭建物理思維框架、建構思維實驗項目體系、打造思維實驗室平臺、開展深度教學實踐探索、落實思維實驗過程評價等方面進行初中物理學科育人的實踐創新探索。

［關鍵詞］知行合一；物理思維；物理實驗；學科育人

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）11-0046-03

初中教育是基礎教育中承上啟下的關鍵教育，從教育的過程來看，初中教育是連接小學教育和高中教育的橋梁；從學生的發展來看，初中是青少年思維成長、能力培養、品格形成的重要時期。現代學者普遍認為，學科育人的本質是學科教育教學對學生的發展性，其意在促進學生作為人的社會本質、文化本質和精神本質的生成，發展學生新時代所必需的學科核心素養，發揮學科教學的育人功能，實現學科育人價值，落實立德樹人根本任務。

物理思維既是學生的學習目標，又是重要的學習工具和方法。筆者通過文獻查找及問卷設計對初中生的物理思維進行調查，得出初中生的物理思維有如下特征：一是形象思維多于抽象思維，邏輯思維能力不強，具體表現為存在用生活經驗代替物理知識等直觀思維；二是孤立片面多于整體聯系，具體表現為只能理解平面關系，理解不了立體關系；三是創造性思維散而亂，具體表現為漫無邊際的猜想或違反科學規律的異想天開。

基于以上分析，筆者認為選取物理思維作為初中物理學科育人的突破點，開展“知行合一”導向的初中物理思維實驗項目研究，進行初中物理學科育人的實踐創新探索，優化課程設計開發，落實基礎教育課程標準，進行學生核心素養培育，可以實現學科育人價值在工具層、意義層、生命層的不斷深入。下面筆者就從搭建物理思維內容框架、建構思維實驗項目體系、打造思維實驗空間平臺、開展深度教學實踐探索、落實思維實驗過程評價等方面談談如何不斷地進行實踐聚焦、優化、創新。

一、梳理學科育人價值體系，搭建物理思維框架

（一）物理學科的育人價值體系梳理

物理學科的育人價值體系梳理如圖1所示。

只有“以立德為核心，以樹人為根本”進行樹人育心，才能實現“知行合一”，豐富人的精神世界和提高人的品德修養，形成學科育人的價值系統，促使人有德性的發展；以學科育人價值的內涵為基礎將知識的理解與運用貫穿于學科教學的各階段、各環節以及各方面，使學科教學有序地、系統地進行，實現系統性的發展；學生的個體需求和差異性決定了學科育人價值的多樣性，也由此實現了學生的多樣性發展；關注每一個學生的健康、主動發展，能讓教育成為促進個人成長的力量，成為個人生命歷程中的有機構成，從而實現學科教育在個體生命中的持續性發展。依據義務教育物理課程標準，初中物理課程內容分為科學探究和科學內容兩個部分，而物理思維既是學生的學習目標，又是重要的學習工具和方法。

因此，筆者認為，要在初中物理學科育人視域下搭建初中物理思維框架，架接學習思維橋梁，從立德樹人的立場上解決“培養什么人”的問題和解決“怎樣培養人”即“如何培養學生的綜合素養”的問題。

（二）初中物理思維框架搭建

基于初中生的思維特征，筆者對初中物理新課標、教材及拓展實驗中的思維進行了歸納和分析，選擇了三大初中物理思維（如圖2）進行選點和框架設計。

推理與想象：推理與想象是初中物理思維發展的“兩翼”。邏輯思維是指在物理學習中歸納、總結一般規律以及運用規律解決問題的必備思維，是初中生分析問題的關鍵能力；形象思維是學習微觀物理世界所需的一種想象力，能促進學生對微觀物理世界的理解。

整體與隔離：整體與隔離是初中物理思維發展的“基石”。辯證思維是指在物理學習中學會用聯系和發展的觀點看待問題，用內外因的觀點分析問題；系統思維是指在分析和處理問題的過程中，思考問題的方向始終對準了全局和整體，并從全局和整體出發，利用整體法、結構法、要素法、功能法對系統內各組成部分間的有機聯系進行研究。

求異與創新：求異與創新是初中物理思維發展的“達成”。創造性思維具有廣闊性、深刻性、獨特性、批判性、敏捷性和靈活性等特點，它是從多角度、多側面、多層次、多結構去思考，去尋找答案，既不受現有知識的限制，也不受傳統方法的束縛。其思維路線是開放性、擴散性的，它解決問題的方法更不是單一的，而是在多種方案、多種途徑中去探索、去選擇。

二、建構思維實驗項目體系，挖掘學科育人價值內涵

（一）初中物理思維實驗梳理

筆者按照項目研究的三大初中物理思維實驗對初中物理教材及拓展實驗進行了梳理和項目設計，從課標、教材中探尋與初中物理知識對應和適切的物理思維與方法，找到物理思維內容和實施方法。

（二）建構初中物理思維實驗項目體系

實驗是物理的靈魂，是物理教育教學的核心。筆者根據學生物理思維水平從低到高發展的規律，建構具有五個層次的“初中物理思維實驗項目體系”：體驗性項目、實證性項目、探究性項目、拓展性項目、創造性項目。

教師可通過模型法、類比法、轉換法、演繹推理法、控制變量法等方法進行體驗性實驗、探究性實驗、實證性實驗等，從而提高學生發現問題、認清問題、提出假設、驗證假設、得出結論的能力，進而發展學生的高階思維。

（三）深化初中物理思維實驗進階

通過研究，筆者對物理實驗教學有了進一步的理解，對初中物理思維實驗的創新實踐路徑越來越聚焦，實現了初中物理實驗1.0（學生自主實驗）、初中物理實驗2.0（學生思維實驗）、初中物理實驗3.0（學生思維實驗項目化）、初中物理實驗4.0（學生自主創新實驗）的進階。這種進階體現了學生認知水平從前結構水平、單一結構水平、多元結構水平、關聯結構水平到拓展抽象結構水平的逐層進化。

其中，學生自主創新實驗模式是“點·線·面·體”的四位立體結構，即先由一個簡單創新點到復雜地建構概念的線，再到理解規律的面，最終在學生頭腦中形成立體的、系統的認識。其涉及的五個環節為情境、問題、思維、糾錯、提煉，就是教師通過真實事件、真實情境、真實問題引入活動主題后，讓學生自主選擇主題和方法、創新構思設計實驗、進行實驗探究、分析論證展示，最終實現“想·做·思·說·行”的一體化，從而使學生的認知發展水平提升到更高層次。

三、打造思維實驗室平臺，實現學科育人價值

建構由一般實驗室、輔助實驗室、專業實驗室、校外實驗室組成的立體的實驗室平臺（如圖3），突破空間限制，實現教室與物質的連通；連通班級、年級，打破班級與年級的界限，建立學習共同體；連通教室資源與學校空間資源；連通教室與學生生活實踐；連通教室與社區、社會——通過這樣的平臺建設實現生命體完整的發展，以及全面實現學科育人價值。

實踐中，我們可以利用學校選修課進行實踐探索，從而實現課內課外、校內校外、線上線下學習資源的連通。此外，我們還可以利用社團活動、科技節、科學晚會等有效拓寬學生的實驗平臺，在實驗活動中動態地、鮮活地實現物理學科的育人功能。

四、開展深度教學實踐探索，落實學科育人

課堂教學是培養人才的主渠道，是落實學科育人的一個最主要的參數。

實施深度教學，教師要引導學生進行深度學習和發展學生的高階思維，可通過反思和質疑、批判和創新的思維過程，讓學生在學習活動中勤思考，通過反思、總結、優化、突破來發展思維，在實事求是、精益求精的科學態度下獲得為學、為事、為人的道理。深度教學融通了“教”與“育”，讓“教書”走向“育人”，讓“知識傳遞”走向“生命價值的挖掘與提升”，實現了由“知識”到“生命”的轉換。因此，從培養初中物理思維的教學實踐（如圖4）和創設物理思維培養科學機制兩個方面著手，能實現學生思維發展、價值觀培育、文化熏染和關鍵能力培養等方面的價值，也能實現學科育人功能的實踐訴求。

五、落實思維實驗過程評價，強化學科育人價值目標

以初中生的物理實驗過程為對象，從實驗的設計、操作、結果等方面對思維實驗進行回顧、分析、討論、點評等，再根據學生思維活動的方向，對學生的思維活動進行實時監控、調節，對學生實驗過程中思維能力的發展進行及時、正向的積極評價，以樹立學生的信心，激發學生的興趣，發揮非智力因素的助力作用。

綜上所述，學科育人價值的實現要從學生的興趣入手，激發學生參與的內在動力，使學生不斷自主探索；著眼于學生的現實生活，提煉出有價值的主題內容；以問題為突破口，培養學生的問題意識；以創新發展為目標，實現學生核心素養的升華。學科育人價值的實現不僅需要單個具體學科的深度教學，更需要基于問題導向的跨學科教學，以主題和項目為活動任務方式，讓學生在自主、合作、探究的實踐活動中，將觀察、提問、信息收集、分析概括、解決問題等一系列思維活動完全呈現出來，然后在師生、生生交流中不斷地糾正、優化、提升，從整體上促進學生高階思維的不斷生成和生長，讓知識和實踐合二為一，實現“知行合一”（如圖5）。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］? 成尚榮.學科育人：教學改革的指南針和準繩［J］. 課程·教材·教法，2019（10）：82-89.

（責任編輯 黃春香）

［基金項目］本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃課題“基于STREAM教育理念的初中物理實驗拓展研究”（課題編號：D/2020/02/268）的研究成果。