基于核心素養發展的思維融入式教學設計

鄒文治+吳繼閣

摘 要：本文以蘇教版“速度”一節為例，探討基于核心素養發展的思維融入式教學設計.充分指導學生從思維角度升級“經驗”歸納物理規律，從松散的下意識行為走向嚴謹的思維行動；從具體數字（和情境）入手，逐步建構科學的概念，指導學生形成對概念的整體認知，從而完成以知識的建構過程為載體，達到思維訓練的顯性升級目標.

關鍵詞：知識建構；發展思維；教學設計

新修訂的高中物理課程標準，將物理課程“三維目標”深化為“核心素養”，物理學科的核心素養由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態度與責任”四大要素組成.初中物理有必要將“科學思維”作為核心素養融入教學，這是教育滿足人發展的需要，也是物理學科教學的發展方向.

筆者從學生思維發展的角度觀察周邊一些初中物理教學，發現大多數課堂還停留在“物理概念、公式應用、實驗測量”等陳述性知識的記憶和程序性知識的操練上，很少有目的把“思維教學與訓練”融入課堂.如何開展思維融入式教學，發展學生的科學思維能力呢？筆者以蘇科版“速度”教學為例，從融入思維教學的角度談談教學的設計.

1 創設情境，從經驗中歸納比較運動快慢的方法

站在學生角度思考設計教學，創設真實的生活情境，激活學生的生活經歷、體驗和經驗.播放視頻，選擇學校運動會上的一些視頻、圖片或一些國際上優秀運動員的比賽視頻.

（1）百米賽跑，情景a途中，b都到終點，如何知道誰快誰慢？

（2）游泳比賽，情景a途中，b都到終點，如何知道誰快誰慢？

（3）賽龍舟等，情景a途中，b都到終點，如何知道誰快誰慢？

也可現場觀察小汽車運動、模仿“接力賽傳棒”，或請同學演示“兩個紙錐下落”等.

教師以“百米賽跑”為例，進行指導性分析，設問：

（1）百米賽跑中，運動員從同一起點出發，你作為觀眾，如何判斷誰跑得快？

學生：跑在前面的快.

教師追問：你的判斷標準是什么？

引導學生養成“尋找根據（或標準）進行比較判斷”的思維習慣.

學生：跑在前面的，路程長.

教師追問：路程長的一定跑得快嗎？

再次提醒學生找到“判斷的前提條件”.

學生：相同時間內，路程長的跑得快.

教師此刻指出：大家用到了“控制變量法”，控制其中一個物理量不變，研究另外兩個相關物理量之間的變化關系.這是一種科學研究方法，也是常用的比較方法.

板書思維過程：同一起點，跑在前面→路程長的，跑得快→相同時間，比較路程.這里從具體情境中“抽象”出“比較的方法”.

（2）請同學們模仿剛才的思維過程，分析“終點裁判員是如何比較運動快慢的？”

小組討論：在比較時，裁判員選定哪個物理量是相同的？或者“控制哪個物理量不變？”

學生板書思維過程：百米賽跑，先到終點→用時少的，跑得快→相同路程，比較時間.

（3）請同學們分析其他視頻或現場實驗，總結說出比較物體運動快慢的方法.

上述活動過程的目的是練習從不同場景中找出“比較物體運動快慢的共同方法”，這是從形象思維向抽象思維發展的過程.

教師指出：相同時間比較路程或相同路程比較時間來比較物體運動快慢，兩個方法都采用了“轉換比較對象”的間接比較的思維過程，

設問，埋下伏筆，大家平常習慣于釆用哪種比較方法比較物理運動快慢？

2 數據分析，初步建立“速度”概念

引申提問：兩個運動的路程不同，運動時間也不同，怎么比較快慢？

教師給出“百米賽跑（100米、16秒）”和“賽龍舟（3千米、12分鐘）”的兩組數據，或其他物體的運動數據，請學生結合七年級數學的行程問題：速度=路程/時間，計算出路程與時間的比值.

請同學用英語表達“速度、路程和時間”三個詞，物理學取用他們的首字母寫出計算速度的公式：v=s/t.

初中學生首次使用物理公式，教師板書規范的計算過程，意在提供模仿的范式，引導學生走出“簡單數字運算的習慣”，從使用文字到使用代表性符號也是抽象思維的啟蒙，好多初中學生不習慣這個轉變.

百米賽跑：v=s/t =100m÷16s=6.25m/s；

賽龍舟：v=s/t =3000m÷720s≈4.17m/s.

教師提問：你是如何理解6.25m/s和4.17m/s的？或者降低難度提問“6.25m/s表示1s運動多長的路程？”

學生說出，教師接在上面的“計算過程”后板書：運動員1s運動了6.25m，龍舟1s運動了4.17m.

提問：百米賽跑的中學生和賽龍舟中的龍舟，哪個運動快？你使用哪種方法判斷的？

學生：通過計算，轉化成“相同時間比較路程”.

教師講解：此刻相同時間是1秒，1秒是一個單位時間，我們用“單位時間通過的路程”比較物體運動快慢，叫做“速度”.

速度大小就是路程與時間的比值，物理學用速度描述物體運動的快慢.

提問：誰能給“速度”下個簡單的定義，或者簡單描述“速度”？

此刻讓學生討論，可成為思維訓練的亮點.

教師選擇性地讓各組板書自已的定義，并解釋為什么這么定義？學生說出自已的道理，教師診斷思維的生長點，給予指導.

也可降低難度，給出幾個“速度概念的描述”，請學生判斷正誤，選用“比較嚴謹的描述”.例如：

（1）速度大小等于物體在單位時間內通過的路程；

（2）路程與時間之比叫做速度；

（3）把路程與通過這段路程所用的時間的比叫做速度.

教師講解：采取的“路程與時間的比值表示速度大小”，這是用“比值法”描述一個物理概念，以后會經常用到.

請閱讀課本，寫出公式、單位和具體速度數值的物理意義，使用課本上的“常見物體的速度”，感知各種物體常見速度大小，說明數值物理含義.這些東西是死知識，沒有思維價值.教師要做的是通過習題促進學生鞏固記憶.

初中生第一次接觸復合單位，不會比較復合單位大小，缺乏“綜合分析意識”，這里可以進行把“復合單位”作為“整體”，進行綜合分析訓練.

筆者發現使用常規的單位換算過程對學生理解比較m/s和km/h幫助不大.使用下面的訓練過程較好.

（1）1m/s的物理意義是什么？以1m/s的速度運動1h，路程是多少？

運動了3600 m，即3.6km，按速度的計算公式得到速度是3.6km/h.

（2）1km/h的物理意義是什么？

（3）1m/s是1km/h的幾倍？

（4）使用具體數值進行比較：例如：20m/s和36km/h.

3 關注細節，形成“間接測量”的一套思維流程

教材上安排了“測量紙錐的下落速度”，筆者認為單純“測量技能訓練”意義不大，重點在于方案設計和具體操作中的思維訓練.

教師設問，學生討論，總結出設計“間接測量”方案的思維流程，板書“思維流程”：實驗原理→測量工具→測量方案→設計表格→實施測量、收集數據→計算分析.

根據初中學生思維特點，討論實驗細節，訓練學生養成對待問題全面思維的意識.

（1）測量路程時，是紙錐尖端到地面的路程，還是上端到地面的路程？可用圖示（圖1）降低難度，實驗時，紙錐應該從A、B、C哪點下落？

（2）設計表格是難點，也是思維訓練點，放手讓學生設計，分析不好的設計，給出正確的設計.

測量對象是什么？測量它的哪些物理量？測量的順序是什么？使用哪一套計量單位？需要測量幾次？計算結果保留幾位有效數字？這些考慮全面了，才能設計實驗表格.

（3）要不要多次測量求平均值？教師提示：若求平均值，三次下落的路程應該相等.

教師抽取學生設計的實驗方案和實驗表格，在班級展示比較，選取正確簡單的方案在班級推廣.

教師預估學生的錯誤和缺陷，在學生實驗過程中，發現好的做法及時推廣，發現錯誤的、或者有缺陷的做法及時糾正.

總之，把學生在實驗中暴露出“問題”當作教學資源，這些問題正是學生思維的生長點，正是教學的落腳點.

余下時間，介紹“速度表”、“測速軟件”，練習使用“速度”公式或公式變形進行運算.

課后活動繼續使用“紙錐”拓展研究、發展思維.可以鏈接高中知識，這是蘇教版物理教材使用“紙錐”的深層目的.例如：

（1）當紙錐從同一高度下落時，能不能測量三次下落時間求出平均值，再計算下落速度？

（2）如何才能使紙錐平穩下落？

（3）研究紙錐下落速度與錐角的關系？

（4）研究紙錐下落速度與下落高度的關系？

（5）研究紙錐下落速度與紙錐質量的關系？等等.

筆者抓住“速度是描述路程在時間上的變化”這一實質，從具體場景的經驗出發，利用學生的思維優勢和思維缺陷，捕捉思維生長點，配之以科學思維方法的顯性指導，完成了速度概念的建立與整體認知，基本做到了“知識與思維”兩條主線在課堂上并行發展，使課堂教學充滿生機與活力.