指向審辯式思維的“玩·研·創”高中物理應用課教學實踐

摘" "要：應用課教學作為學生理解與運用知識、培養學生物理學科核心素養的重要陣地，不應只快速介紹情境概念、套用推導公式，然后進行習題訓練，而應引導學生經歷、體驗相關教學真實情境，通過模型建構達到領悟知識原理和遷移創新的目的。因此，教師在教學過程中應有針對性地運用審辯式思維引導學生對課堂應用知識進行闖關教學。文章以“反沖運動 火箭”為例將審辯式思維下的“玩·研·創”教學模式運用于應用課教學，使學生在知識闖關和思維闖關過程中，感受物理學習的樂趣。

關鍵詞：審辯式思維；物理應用課；闖關教學

引言

教育部2014年印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，并深入回答“立什么德、樹什么人”的根本問題，引領課程改革和育人模式變革[ 1 ]。而課堂教學作為傳授知識和培育學生的主陣地，能有效促進學生核心素養的提升[ 2 ]。因此，教師在課堂教學過程中應著重強調學生對知識的感知體驗和模型建構過程，并運用審辯式思維下的“玩·研·創”教學模式實現學生科學思維的提升[ 3-4 ]。所謂審辯式思維是指學生面對具有挑戰性問題或生活中真實情境時，通過問題鏈形式多角度引導學生質疑、搜證和討論，刺激學生對知識深度思考，在此過程中著力培養學生解決問題的能力，促進學生對知識的遷移和拓展，培養其面對未知世界的能力。其構成要素如表1。

審辯式思維強調以問題鏈形式引導學生進行闖關進階，關注學生對問題的經歷體驗過程，注重學生的主體和教師的主導作用。在此過程中，引導學生根據已有知識建構模型、總結規律、領悟原理，最終實現對知識的遷移創新和應用。教師在新課教學過程中要不斷通過恰當的問題引發學生對已有觀念的認知沖突，使學生在相互交流、質疑和討論中理解知識的本質和內涵。然而，現實教學中大多數教師少做或不做實驗、快速介紹概念和推導公式，導致學生對知識的接受過程存在“體驗缺失”，以致無法理解概念的本質。此外，有部分教師將課堂淪為“一言堂”，使學生缺乏合作探究意識。這些教學方式都極大地抑制學生科學思維的發展，也不符合知識的認知和建構過程，導致學生學習效率低。基于此，筆者結合余耿華老師提出的中學物理“玩·研·創”闖關教學模式，提出審辯式思維模式下的“玩·研·創”教學模式在應用課教學中的實踐，其模式如圖1所示。

該教學模式以優質問題情境或游戲探究為闖關載體，根據已有知識建構物理模型，通過有效實驗探究概括總結結論。教師教學過程中應重點研究和揭示知識背后的“思維模型”與“底層邏輯”，即學科的思想、方法、思維方式等。具體到教學上應通過問題鏈引導學生質疑、搜證、合作交流與反思，培養學生高階物理思維的形成。學生學習過程中應側重于感知體驗，把知識初步吸收后（內化），再將知識以顯性化的方式表達出來（外化），如此經過多次反復的“內外”交替互相促進融合，以達到熟練應用的自動化狀態（遷移創新）。通過運用該教學模式，教師有針對性地設計和實施教學活動，使學生在積極的學習環境中實現深度學習，提升學習成效。

1" "“審辯式思維+問題鏈”模式下的新課闖關教學案例

以人教版選擇性必修一第一章第四節“動量守恒定律的應用——反沖運動 火箭”為例，運用“審辯式思維+問題鏈”進行新課闖關教學。課標要求學生了解動量定理和動量守恒定律的應用后，能更好地通過動量守恒定律的普適性來認識自然界的統一性，進一步體驗守恒思想，增強證據意識和規律意識，提高建模能力和科學論證能力。具體教學流程如下。

1.1" 感知闖關

運用感知體驗闖關策略，對生活中常見的反沖運動現象進行分析，完善學生對動量守恒定律的條件和規律的認識。通過運用所學知識分析生活現象，形成相互作用的運動觀和分析、推理的科學思維。

闖關任務：明確反沖運動的定義特點。即①內力作用；②一個物體分為兩個物體；③物體的兩個部分運動方向相反。

闖關情境：觀察公園自動澆水器圖片和課堂演示自動澆水裝置。

學生觀察公園中自動澆水器圖片（圖2甲），教師利用礦泉水瓶自制自動澆水器并演示，如圖2乙所示。礦泉水瓶頂部用細線垂直懸掛，距離礦泉水瓶底5 cm處繞瓶一圈均勻打四個孔并插入吸管，向水瓶中加水即可看到礦泉水瓶在旋轉噴水）。為了讓學生更好體驗感知實驗效果，邀請三組學生上臺演示自制澆水器。教師通過表2中的系列問題鏈引導學生觀察、描述和分析實驗中液柱和礦泉水瓶運動特點。

闖關建議：物理知識只是形成學科素養的載體，學科活動才是形成學科素養的渠道。因此，新課導入要注重學生的感知體驗，問題鏈應具有引導性，突出對學生審辯式思維品質的培養，進而引導學生全面發展。正所謂，從頭教起，教的是思維，收獲的是智慧。

1.2" 探究闖關

運用自主探究闖關策略，通過構建模型分析水噴出后滿足動量守恒規律，培養學生科學探究能力。此外，通過小組合作設計開放性定性實驗驗證反沖運動，進一步感知反沖運動的兩個物體朝相反的方向運動，提升學生證據意識和質疑意識。最后，運用含氣墊導軌的光電門實驗演示反沖運動，從數據上證實反沖運動的兩個物體符合動量守恒規律。

闖關任務：建立模型分析自動澆水器滿足動量守恒定律，并從定性和定量角度驗證反沖運動符合動量守恒規律。

闖關情境1：通過感知體驗情境，構建反沖運動物理模型。具體教學片段如下：

師：上一關通過展示自動澆水器和體驗自制澆水器實驗，學生已初步明確反沖運動的定義和基本特點。

同學們根據自動澆水器的運動情況，能否根據前面所學的知識，歸納該情境符合所學的哪種規律呢？

教室里聽到有些學生說動量定理，也有一些學生說定量守恒定律。

師：大家想想動量守恒定律和動量定理的研究對象分別是誰？

生A：哦！明白了，動量定理研究對象一般是單個物理，而動量守恒定律研究對象為系統，至少兩個物體。

師：那大家能說說在這個問題里的研究對象是指哪個物體？

生B：（脫口而出）這里研究對象是水瓶和噴出來的水，所以噴水過程中應滿足動量守恒定律。

師：那請問動量守恒定律成立的條件是什么？

生（齊）：系統不受外力或所受合外力為零。

師：那大家想想噴水過程中系統所受合外力為零嗎？

教室零零星星傳來澆水過程系統還受到重力等其他力，合外力不為零。

生B：澆水過程中，系統合外力不為零，但是在水與水瓶分離過程中產生的力很大，使得重力可以忽略不計，而該相互作用力又屬于內力。因此，系統動量是守恒的。

師：非常好！通過大家的分析、討論，得出噴水過程中內力遠大于外力，可認為該過程近似滿足動量守恒。那如何構建自動澆水器澆水過程中動量守恒的物理模型呢？

生C：可以選取一段剛噴出的液柱和水瓶作為研究對象，在此過程中可認為內力遠大于外力，這一過程近似動量守恒。

師：這里假設水瓶及水的質量為M，極短時間噴出質量為m的液柱，噴出液柱速度為v，知自動澆水器噴水過程中滿足動量守恒定律：0=mv-（M-m）v'。

設計意圖和落實素養：圖3是自動澆水器科學建模流程圖。學生此前已掌握動量概念、動量定理和定量守恒定律這些基本規律的特點。此時引入反沖運動模型符合學生認知發展規律，教師通過一系列問題鏈的引導已然使學生不自覺地對問題產生深度思考，促進學生科學推理和科學思維的提升。

闖關情境2：如圖4，給出實驗器材（多個氣球、小車、水、塑料水瓶、塑料盆），要求學生自主選擇器材感知反沖運動。

闖關情境3：用含氣墊導軌的光電門演示反沖運動，從定量角度驗證反沖運動滿足動量守恒定律（如圖5所示）。

探究闖關問題鏈如表3所示。

闖關建議：具身認知理論認為，學習不是孤立個體行為，而是在個體與他人思想的碰撞過程中逐步建立起來的。因此，探究闖關過程應充分發揮教師的主觀能動性，調動學生參與積極性。此外，實驗探究應遵循就地生活取材原則，通過簡單的生活實驗探究揭示背后的物理內涵。對于學生的認知也必須符合從定性到定量探索的過程，使學生在討論、質疑和搜證中獲得成長，促進高階物理思維的形成。

1.3" 應用闖關與作業設計

展示中國航天火箭發展史圖片，讓學生了解國家科技進步，增強民族自豪感和愛國熱情。同時，激發學生對火箭升空原理的探索欲。學生依據探究闖關學習的知識主動將反沖運動與火箭升空聯系起來，真正做到將所學知識應用于生活實際。

闖關任務：探討反沖運動處理的一般化思路。

闖關情境：運用模型理解火箭工作原理。

應用闖關問題鏈如表4所示。

設計意圖：通過學生講解，教師在黑板上板書反沖運動的一般化處理思路，如圖6示。讓學生從生活實際中提煉反沖運動模型，并用所學知識解決實際問題，從而實現對知識的遷移應用與創新。

闖關建議：在學習反沖運動基本概念的前提下，明確自動澆水器、火箭升空均屬于反沖運動且滿足動量守恒定律。運用動量守恒定律解決火箭升空問題時，需關注課堂的開放性、優化提問，引導學生自主表達和板書，教師對其做評價和總結并提出修改建議。此外，教師需帶領學生回顧本節課知識結構和相關物理方法，培養學生正確的科學態度和責任。

2" 結束語

針對傳統教育教學中存在的問題和不足，提出將審辯式思維模式下的“玩·研·創”教學模式運用于應用課教學，以“反沖運動 火箭”為例從感知闖關、探究闖關、應用闖關和從作業設計角度探索新課闖關教學。愛因斯坦說，“提出一個問題比解決一個問題更重要”。在物理核心素養的要求下，課堂教學過程應加強問題意識、質疑能力和審辯式思維的培養，通過創設適當的問題情境，讓學生不斷探索和總結科學的學習方法，提高理解物理知識的能力；讓學生積極參與課堂教學活動，展開討論、發現問題、分析問題，并引導學生創造性地解決問題。這樣長此以往，可以培養學生的創新意識，提高學生的創新能力，使學生保持持久的學習積極性。

參考文獻：

［1］ 吳愛兄.基于審辯式思維的物理規律論證教學：以“自由落體運動”為例[J].中學物理教學參考，2024，53（8）：12-15.

［2］ 周洋洋，鄭維靖，宋茂闖.審辯式思維在高中物理試卷講評課中的實踐探索[J].理科考試研究，2024，31（7）：36-40.

［3］ 宋梓洋，洪哲新，皮飛鵬，等.知識闖關與思維闖關相結合培養高中生學科核心素養：以“平拋運動”為例[J].中學物理，2022，40（3）：8-11.

［4］ 周浩，羅俊平.基于實驗探究發展科學思維能力的策略研究[J].中學物理，2023，41（9）：33-36.