著力于學生“思維品質發展”的物理教學研究

陳利軍

摘要：知識的學習固然重要，但是對于中學生而言，更為重要的是掌握解決問題的方法和培養解決問題的能力。對于高中物理教學而言，培養學生解決問題的能力應著力于“思維品質發展”。

關鍵詞：高中物理；思維品質發展；質疑；探究

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2016）07A-0108-04

隨著新課程改革的深化，我們對教學目標的認識更為深刻，除了要掌握知識、提升能力外，過程與方法，情感態度和價值觀被納入到教學目標中來。對于高中物理教學而言，三維教學目標如何才能有效達成呢？學生為什么總是認為物理難學呢？筆者經常思考這幾個問題。結合教學實踐經驗，筆者認為，關鍵的原因在于物理教學不應只盯著概念教學，更應該注重學生“思維品質發展”。下面結合具體的教學實踐，就如何促進學生思維品質發展談談筆者的觀點，望能有助于高中物理教學的改革。

一、精心創設情境，引導學生提出問題

“讀書無疑者，須教有疑。”宋朝朱熹的這句話強調了質疑能力對學習的重要性，這也強調教師要注重對學生進行問題意識的培養，啟發和鼓勵學生提出問題。相比于問題解決而言，問題的提出更需要創造性思維。提出問題是思維活躍的重要表現，也是學生獨立思考的標志。它是一切探究活動的開始，自然也是物理學習的第一環節。在高中物理教學中，教師要積極創設情境，引導學生進行質疑，并在提出問題的基礎上進行科學探究，以此激活學生思維，促進學生的知識構建和能力提升。一般來講，高中物理教師要善于從學生的認知特點出發，對教學內容進行問題化處理，進而以某一主干問題為線索，引導學生順著“設疑→質疑→探疑→解疑”的次序推進教學活動，啟發學生由淺入深地發展認知。

例如，《熱力學第一定律》一節，筆者對教材內容重新進行整合，先創設情境激起學生的問題意識，再鼓勵學生提出問題，最后啟發學生進行思考和討論，并在探究中實現問題的解決。

1.創設問題情境

教師結合實例，引導學生進行思考：如果某物體不和外界發生熱量的交換，那么物體對外界做功或者外界對物體做功，會導致其內能分別發生怎樣的變化？如果某物體與外界之間不發生任何做功關系，那么這個物體的吸放熱過程會對其內能分別帶來哪些影響？如果物體與外界之間同時存在著熱交換和做功過程，那么該物體的內能變化如何來進行確定？請學生結合已有認知，完成下列問題。

問題A 如果某系統與外界之間不存在相互做功的影響，那么：

（1）若該系統從外界吸收了90焦耳的熱量，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

（2）若該系統對外界釋放了90焦耳的熱量，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

問題B 某系統的絕熱性能良好（即其與外界之間不存在熱交換），那么：

（1）若外界對該系統做了100焦耳的功，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

（2）若該系統對外界做了100焦耳的功，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

問題C 某系統與外界之間同時存在做功和熱傳遞過程，且已知外界對其做功為100焦耳，那么：

（1）若該系統同時向外界釋放了90焦耳的熱量，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

（2）若該系統同時從外界吸收了90焦耳的熱量，則其內能是增大還是減小？變化量為多少？

2.啟發學生質疑

在學生分析上述問題之后，教師繼續啟發學生：請你參照上述問題，類似地提出幾個問題，并進行解答。

在教師的引導下。學生的思維被有效激活，并開始嘗試著自我組織問題。

學生問題A某系統在一個過程中釋放了50焦耳的熱量，同時外界對其做功30焦耳，則該過程系統內能變化情況如何？

學生問題B某系統在一個過程中吸收了40焦耳的能量，同時外界對其做功為100焦耳，則該過程中系統內能發生了怎樣的變化？

3.引導學生總結

教師繼續引導學生：你們在對上述一系列問題進行分析和處理之后，有怎樣的發現呢？

學生的學習熱情一旦被點燃，他們對探索過程就會無比投入。在教師的啟發下，他們紛紛設計了類似于表1的整理表格，對教師提供的問題情境以及自己設計的問題進行整理和對比，從而自發地實現熱力學第一定律的總結：若系統與外界之間同時存在熱傳遞過程和做功過程，則其內能變化量ΔU與外界對其做功W以及系統與外界所交換的熱量Q之間的關系式為ΔU=W+Q，而從表格中還可以發現，熱量轉移的方向和系統做功正負會影響了Q和W取值的正負，當然ΔU的正負取值也很有講究，最終學生綜合問題情境中的多種情形整理出W、Q以及ΔU三項的正負取值特點如表2所示。在此基礎上，教師再讓學生結合自身的認識與教材相關內容進行對比，從而進一步完善認識，并深化理解。

二、注重師生互動，引領學生由質疑走向探究

新課改理念認為，教師在教學中要精心設計，引領學生由質疑走向科學探究，讓學生通過對科學探究的體驗，來進一步強化質疑意識和探究能力，并提升學生自主探索和主動創新的欲望。

例如，《電阻定律》一節，筆者按照這樣的流程引導學生進行實驗探究，首先是提出問題，讓學生進行猜想，然后再引導學生圍繞猜想進行實驗設計，之后就是相關實驗操作和結果分析，最終對比實驗結論和猜想內容，并總結結論。

1.提出問題

師：本課的核心問題是探究導體電阻與哪些因素相關？請同學們思考并討論，進而形成猜想。

生：導體的電阻可能與導體的材料、橫截面積以及長度相關。

師：你們的猜想涉及多個因素會對電阻發生影響，那么實驗過程中如何進行驗證呢？多個量混雜在一起不是很難操作嗎？研究一個量和多個量之間的關系，你有怎樣的思路？endprint

生：可以采用控制變量法。

教師引導學生對控制變量法的具體操作進行了詳細的闡述，并在總結過程對實驗任務進行具體化，明確實驗中需要測定電阻（R）、橫截面積（S）、導體長度（l）。

師：怎樣測量導體的電阻（R）、橫截面積（S）、導體長度（l）呢？

生：電阻測量可使用伏安法，橫截面積可以用螺旋測微器測出導線橫斷面直徑后計算得到，導線的長度直接用刻度尺進行測量。

2.實驗設計

師：你們的描述在理論上都是合理的，但是卻不是最簡單的思路，能否不用直接測量，而采用類似于“探究功與速度變化之間的關系”時所用的倍增法來進行處理呢？

教師啟發學生得出思路：按照倍數來改變導體的長度和橫截面積，進而對比相同電壓下的電流關系，以此明確相關因素對電阻的影響。

師：請同學們設計實驗操作的具體方案。

學生設計好相應的實驗方案之后，教師組織他們進行交流和討論，并明確相應的操作要點。

3.實驗探究

學生根據實驗方案進行操作，教師巡視學生的實驗情況，適時給予指點和幫助。在學生采集相關數據之后，讓學生用科學的方法進行數據處理，同時啟發他們在小組內部進行討論和總結。

4.結果展示

各學習小組展示自己的實驗探究結果，教師鼓勵學生彼此評價探究結果，并積極分享實驗心得。

5.規律總結

在教師的啟發下，學生總結出結論：導體的電阻正比于其長度，反比于其橫截面積，并與導體材料有關。教師趁熱打鐵引入電阻率的概念，同時引導學生完善語言組織，歸納出更為嚴謹的電阻定律。

三、關注過程與方法，促進對物理概念深層次理解

1.引導學生對概念的物理意義進行理解，把握概念形成的根本

教師在引導學生學習物理概念時，務必要讓學生厘清概念的來龍去脈。為實現上述目的，學生要回答三個問題：“這個概念是什么？”“為什么需要出現這個概念？”“這個概念對問題的研究有什么幫助？”第一個問題點明了概念的基本內容，包括這個概念對應怎樣的物理量，該物理量屬于過程量還是狀態量，屬于矢量還是標量，它的定義式如何表示，它的單位又是怎樣等等。事實上，我們很多學生的學習重心就落在這一項內容，甚至局限于這一點，而忽視了后兩個問題的意義。第二個問題側重于概念的由來及其基本形成過程，包括怎么會引出這一個概念，它的導出和哪些情境、哪些模型相關；第三個問題側重于概念的發展，包括概念能在物理問題的解決上起到怎樣的作用，概念的進一步延伸會與哪些概念發生聯系。也就是講，后兩個問題分別對應概念的“來龍”與“去脈”，亦即概念的外延，這是整體背景下的概念認識，明確這些內容其實就可以通過某一概念為結點，串起一系列物理認識，從而明確處理哪些問題需要用到對應的概念，這些概念怎么用。由上述內容可以發現，三個層面問題的解決不是一蹴而就的事情，教師對此類內容進行教學時，要有耐心去啟發學生按照由淺入深的順序逐步推進認識的深化，同時不斷回憶已有記憶，對新學概念和已有認知進行系統化整合。

例如，有關“功”這一概念的學習，教師就要引導學生理解這三個層次的內容：（1）“功”的具體內涵，包括：做功的基本要素是力以及物體在力方向上的位移；功的計算式為W=Flcosα（F表示力，l表示物體相對于地面的位移，α表明力與位移的夾角）；功作為標量，其正負表明力對運動起到幫助或阻礙的作用；力的單位是焦耳，屬于導出單位等等。（2）“功”概念的由來：功是力作用效果的體現，是力在空間上的積累；同時功還對應著能量的轉移和轉化過程，簡言之“功是能量轉化的量度”；“功”的這一概念的引入對從能量角度來描述物理過程有著非常重要的意義。（3）“功”的使用價值：高中階段的“功”，主要運用于動能定理、功能關系以及熱力學第一定律，比如要描述物體動能的變化，就需要研究該物體所受合外力的做功情況；又比如研究某系統的機械能是否守恒，就要看這個系統內除了重力與彈力以外，是否存在其他力做功的情形；再比如一定質量的理想氣體，在絕熱環境下被壓縮，要判斷其內能的變化情況，就著眼于壓縮過程外界對系統的做功情況。

2.對相似或相近的概念進行區分，促進物理概念的體系化理解

高中物理的一大難點就是概念繁多，很多概念在形式上或稱謂上非常相似，但是其本質上卻又存在嚴重的分歧，同時又因為部分相似的概念本身又有著比較緊密的聯系，所以學生很容易在此發生混淆。例如，運動學中速度、速度變化量、速度變化率（加速度）這一組概念，機械振動中波形圖和振動圖這兩類圖像，它們在形式上本就非常相似，而且彼此間確實存在千絲萬縷的聯系，學生在對比和區分時有著嚴重的障礙。為了幫助學生明確相似或相近概念的區分，教師可以從兩個角度來引導學生學習：一是強調性對比，即直接將相近概念羅列出來，明確彼此間的差別；二是聯系學生的已有認知，深層次發掘彼此的關系，特別是因果聯系，以促使學生對概念進行體系化認知。實際教學中，這兩項工作是交叉進行的，而且對比過程中，應該讓學生自發自覺地進行分析，從而讓學生從物理事實的角度對概念進行深度理解。此外，教師還需啟發學生在相近概念辨析中進行同中尋異、異中求同，在整合性構建認知的同時，也訓練學生的辨析能力。當然，上述過程也是一種學習習慣的養成。

例如，電場中有一組概念是學生很容易混淆的，即電場強度、電勢，這兩個概念都是電場特征的描述，它們在定義上都需要借助試探電荷，但是其實際大小又和試探電荷無關。它們之間差別非常明確，電場強度是從受力角度來描述電場屬性，而電勢則是從能量角度來描述電場屬性，二者間沒有必然的聯系，即電場強度大的地方，電勢不一定高。為了引導學生對抽象的概念進行更加形象化的比較，我們還可以借助電場線對其進行說明：電場強度大小可以看電場線的疏密程度，而電勢高低要看電場線的指向，具體一點，一根帶箭頭的電場線足以說明電勢高低，但是其疏密程度卻無從談起；同時幾根不帶箭頭的電場線可以說明疏密——即電場強度的大小，但是其指向未明，則電勢高低就不可描述。當然，學生在對概念進行對比時，也要明確彼此的聯系，例如“勻強電場”中存在中電勢差與電場強度的關系等，都是學生在進行概念對比性學習時必須到位的。endprint

四、結語：促進學生思維品質發展的四個注意點

總體而言，高中物理教學中，教師在促進學生思維品質發展的過程中，要把握好以下四個注意點：

1.情境顯“新”

物理課堂的情境創設要凸顯一個“新”字，即要鮮活而生動，富有新鮮感。這就要求教師要在精心研究教材和學生的基礎上，設計適合學生認知特點的情境，有效激發學生的學習興趣和探究欲望。

2.啟發要“巧”

教師對學生的點撥要起到“引而不發、開而弗達”的效果，即教師要藝術化地組織自己的語言，恰到好處地給學生以啟發，但是不能將最終的答案與思路完全呈現給學生，要給足學生充分的時間和空間，以自主的探索結論。

3.點撥得“法”

所謂“點撥得‘法”，就是強調教師要善于把握好介入學生自主探究和討論的時機與尺度。即教師需明確：什么時候該引導，什么時候無需引導；哪些學生需要多加點撥，哪些學生只需稍加提示即可。

4.調控須“穩”

學生的探究性學習離不開教師的有效調控，具體說來，教師既要能引導學生探究的方向，同時也要調節好學生探究的進程。這樣有利于學生在有限的時間內完成探究任務，提高學習效率，這就是所謂的“調控須‘穩”。

責任編輯：徐瑞泰

Abstract： For middle school students， mastery of methods and competence of solving problems is more important than acquiring knowledge. As far as senior middle school physics teaching is concerned， the key to developing students ability of solving problems and mastering the techniques consists in the development of thinking quality.

Key words： senior middle school physics； thinking quality development； explorationendprint