認(rèn)知與情感視角下高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略建議

摘 要：高中物理教學(xué)既要符合學(xué)生客觀認(rèn)知規(guī)律，又要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生情感體驗(yàn)。本文闡述了認(rèn)知理論和情感體驗(yàn)之間的關(guān)系，提出了對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略建議，并輔以案例說明。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知與情感；高中物理；核心素養(yǎng)

1 引言

教育學(xué)中的認(rèn)知和情感概念是指學(xué)習(xí)者在接受教育時(shí)所涉及的心理過程和情感體驗(yàn)。具體而言，認(rèn)知是指知覺、思考、記憶、理解、推理等一系列心理活動(dòng)，它們對(duì)于學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)、技能以及解決問題至關(guān)重要。情感則是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中所體驗(yàn)到的情感狀態(tài)，包括興趣、喜愛、厭惡、恐懼、自信等，這些情感狀態(tài)可以顯著影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)效果以及情緒健康。

總的來說，認(rèn)知因素主要解決能不能、懂不懂、會(huì)不會(huì)的問題，而情感因素主要解決愿意不愿意、喜歡不喜歡、相信不相信的問題。認(rèn)知是引起和促進(jìn)情感的重要因素，而好的情感狀態(tài)是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知活動(dòng)順利開展的保證，也對(duì)認(rèn)知活動(dòng)起著推動(dòng)和組織的作用。^［1］根據(jù)布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域和情感領(lǐng)域教育目標(biāo)劃分（見圖1），認(rèn)知領(lǐng)域的教學(xué)可以劃分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造六個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)的情感領(lǐng)域的教學(xué)可以劃分為接受、反應(yīng)、評(píng)估、組織、性格化五個(gè)等級(jí)^［2］，二者在教學(xué)過程中密不可分，是相互作用、相互促進(jìn)的有機(jī)融合體，在培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面有著重要的作用。

2 認(rèn)知和情感視角下高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略建議

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。^［3］從認(rèn)知角度來看，教師在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)時(shí)，需要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)物理教學(xué)內(nèi)容、合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)、并提供有效的教學(xué)反饋，以此幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理知識(shí)。從情感角度來看，教師在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)時(shí)，需要注重對(duì)學(xué)生情感體驗(yàn)和情感態(tài)度的引導(dǎo)和塑造，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅能獲得知識(shí)，還能形成積極的情感體驗(yàn)和情感態(tài)度，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

2.1 重視基礎(chǔ)概念的教學(xué)

物理概念是客觀事物或者過程的物理本質(zhì)在人類大腦中的反映，其主要的功能是描述和表達(dá)。^［4］ 因此，教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)特別強(qiáng)調(diào)對(duì)基礎(chǔ)物理概念的理解，如位移、速度、加速度等核心概念。對(duì)于那些較為抽象且難以理解的物理概念，教師更應(yīng)注重在教學(xué)過程中介紹其問題背景，引導(dǎo)學(xué)生思考為何需要學(xué)習(xí)這一物理概念，以及為何如此定義它。這種尋根問底式的剖析方式，能夠更有效地幫助學(xué)生深刻理解物理基礎(chǔ)概念，構(gòu)建起堅(jiān)實(shí)的知識(shí)框架。

案例1 很多學(xué)生對(duì)試探電荷這一物理概念感到困惑，不清楚為什么要引入此概念。其實(shí)教師只需要把電場(chǎng)類比為平靜的水面，要測(cè)量水流速度，需要引入?yún)⒄瘴铩獦淙~。試探電荷就是這樣的“樹葉”，我們要求“樹葉”不能影響水的流速，因此，我們要求試探電荷的電荷量要足夠小以不影響電場(chǎng)的分布；為了能更加精確測(cè)量電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，也就要求試探電荷的尺寸要足夠小。同樣，教師還需要對(duì)引入矢量、位移等基礎(chǔ)物理概念的必要性做出解釋，以此解決學(xué)生的困惑，促進(jìn)學(xué)生良好的情感體驗(yàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

2.2 重視物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是物理課堂的靈魂。高中物理課程通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生積極參與、樂于探究、善于實(shí)驗(yàn)、勤于思考的學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。^［5］從認(rèn)知角度來看，實(shí)驗(yàn)可以提供直觀的物理現(xiàn)象，使學(xué)生通過切身體驗(yàn)、探究、觀察、記錄等方式深化對(duì)物理概念和規(guī)律的理解。作為一種探究性學(xué)習(xí)方式，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)他們積極主動(dòng)地思考和探索。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅可以了解物理知識(shí)，還可以增強(qiáng)解決問題和創(chuàng)新的能力。從情感角度來看，實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，讓學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，從而培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的熱愛和追求。此外，實(shí)驗(yàn)還可以促進(jìn)學(xué)生之間的合作和交流，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，并培養(yǎng)創(chuàng)新精神，從而培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任觀。

案例2 人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“氣體的等壓變化和等容變化”一節(jié)并未使用探究實(shí)驗(yàn)來演示氣體等壓變化和等容變化的規(guī)律，只是簡(jiǎn)單給出蓋-呂薩克定律和查理定律的內(nèi)容和公式。因此，我們可以利用溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、帶刻度的注射器來分別測(cè)量注射器內(nèi)氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積三個(gè)物理量，采用控制變量法，可以分別得到等壓變化下的V-T圖像（見圖2）以及等容變化下的p-T圖像（見圖3）。通過實(shí)驗(yàn)演示可以清楚地得出蓋-呂薩克定律以及查理定律的內(nèi)容，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，從而提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

2.3 重視信息技術(shù)的應(yīng)用

高中物理課程需要通過多樣化的教學(xué)方式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生理解物理學(xué)的本質(zhì)，整體認(rèn)識(shí)自然界，形成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)科學(xué)探究能力和解決實(shí)際問題的能力。^［6］從認(rèn)知角度來看，高中物理是一門要求抽象思維能力的科目。信息技術(shù)可以通過提供模擬實(shí)驗(yàn)、多媒體教材等方式來幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理概念和原理，可以讓學(xué)生更加深入地理解物理觀念，提升學(xué)習(xí)效果和提高認(rèn)知水平。從情感角度來看，物理學(xué)科具有一定的挑戰(zhàn)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中需要具備耐心與毅力。而信息技術(shù)的巧妙應(yīng)用，能夠極大地豐富教學(xué)手段，使學(xué)習(xí)過程變得更加有趣且生動(dòng)，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，促進(jìn)學(xué)生更加主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)，最終達(dá)到提高學(xué)習(xí)效果的目的。

案例3 利用手機(jī)的物理實(shí)驗(yàn)室軟件，可以模擬電路實(shí)驗(yàn)（見圖4），通過設(shè)置各個(gè)電路元件的參數(shù)，可以模擬測(cè)量電阻、測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等電學(xué)實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)習(xí)過程有趣生動(dòng)且不受實(shí)驗(yàn)器材以及地域的限制。利用手機(jī)的phyphox軟件，通過調(diào)用手機(jī)各種傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量自由落體加速度、測(cè)量地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)（見圖5），可以不受傳感器難以獲得的客觀條件限制，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。通過短視頻平臺(tái)、微信群等社交平臺(tái)，師生之間的交流可以突破時(shí)空限制，學(xué)生的疑問能得到及時(shí)解答。

2.4 重視課堂交流的環(huán)節(jié)

認(rèn)知心理學(xué)中的社會(huì)建構(gòu)主義觀點(diǎn)認(rèn)為，知識(shí)并非單純由教師傳遞給學(xué)生，而是通過個(gè)體與個(gè)體之間的互動(dòng)和交流建立起來的。在課堂交流環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過與教師和同學(xué)的互動(dòng)交流，不僅能構(gòu)建知識(shí)、解決問題和探究現(xiàn)象，還能加深對(duì)物理概念和原理的理解和掌握。從情感角度上看，課堂交流環(huán)節(jié)也可以提高學(xué)生的情感投入和參與度。教育心理學(xué)中的自我決定論觀點(diǎn)認(rèn)為，學(xué)習(xí)要素包括認(rèn)知層面和情感層面，其中情感層面尤其關(guān)注學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和興趣。通過積極的課堂交流活動(dòng)，教師可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和

學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

案例4 在講解牛頓第二定律時(shí)，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓每個(gè)小組設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證該定律，并通過展示和分享的方式進(jìn)行交流。這樣不僅可以讓學(xué)生在互動(dòng)中深入理解該定律，還可以鍛煉他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和口頭表達(dá)能力，提高他們的學(xué)習(xí)積極性并培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在講解自由落體時(shí)，可以組織學(xué)生分小組利用信息技術(shù)手段，搜索相關(guān)物理學(xué)故事，并在課堂上分享交流，從而體會(huì)科學(xué)推理和物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)研究中的作用。

3 結(jié)語

從認(rèn)知維度提升高中物理核心素養(yǎng)，關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建深刻的物理概念與思維模式，賦予他們獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。在情感層面，高中物理教育應(yīng)致力于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的自然喜愛與濃厚興趣，使他們享受學(xué)習(xí)過程，自發(fā)地投入更多時(shí)間探索物理奧秘。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，教師可借助啟發(fā)性講解、探究性實(shí)驗(yàn)、信息技術(shù)輔助及課堂互動(dòng)的方式，既提升學(xué)生的認(rèn)知能力，又促進(jìn)學(xué)生的情感投入，從而共同培育學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

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