腦科學在中學物理教學中的運用

于鵬飛　王德榮

隨著人類不斷深入地研究腦科學，由此意識到大腦科學對學生學習及教師教學的影響。中學物理教師運用人腦的科學研究成果指導中學物理教學，幫助學生解決物理學習困難，提高物理學習課堂教學效率。教育是培養人的活動，中學物理課堂教學面對的是具有獨特個性特質的個體。關注學生的學習過程，不難發現學生的審美、情感、記憶、運算、抽象、歸納等學習活動，起關鍵作用的還是人的大腦。基于人腦科學，教師的課堂教學也可以理解為是對學生大腦的開發活動，腦科學對現代中學物理課堂教學具有現實的指導意義。中學物理教師應當重視運用腦科學開展物理教學。

提升物理學習興趣

物理教師教學中時常會碰到這樣的學生，他們對社會科學學科學習興趣濃、學習能力強、學習效果好，而在自然科學學科學習中能力欠佳，尤其是少部分女生物理學習困難重重，她們認為自己不適合物理學科的學習，厭學情緒較濃，有的女生在物理學科學習中有心無力。腦科學的研究成果告訴我們，人腦在長期進化的過程中自然地形成了逃避痛苦、追求快樂的活動機制，研究人腦科學發現，人處于身心愉悅、快樂狀態時，人腦就會分泌一種叫“腦內嗎啡”的物質，這種物質刺激大腦細胞大量分泌記憶性物質，就會助力人的記憶能力提升和記憶有效性提高，獲取知識就會更加有效。人處于身心疲憊、痛苦狀態時，人腦就會分泌腎上腺素、去甲腎上腺素以及多巴胺，大腦就會處于抑制狀態，這時人就需要采取適合自身的方式緩解心理壓力，這也是為什么我們經常發現課堂中表現不佳的學生，經常會做一些與課堂無關的小動作的原因。因此，物理課堂教學過程中，教師需要通過多種方式、方法使學生快樂學習，不斷地增強學生學習物理的趣味性，讓學生感受到物理學習是一種快樂的活動。

優化物理教學效果

腦科學研究表明，人腦有很多的功能區，如記憶功能區，記憶是學生學習過程中不可缺少的一個環節。其實記憶是人天生的大腦技能，人一出生就具有情節陳述性記憶、動作程序性記憶。自然科學學科中的物理，大量的知識記憶是需要基于現象的觀察、假設的提出、實驗的設計、數據的推理、結論的評估、現實的應用等復雜的活動才能獲得，這類記憶為非陳述類記憶。這方面的知識不是通過聽課、閱讀、做題就能獲取的，而是要在特定的實踐過程中才能真正獲取。學生在實驗的探究過程中可得到潛移默化的能力，如邏輯推理能力、建構模型能力和歸納總結能力等。

給學生大膽探索松綁 腦科學研究發現，情感與認知實際上是相互滲透與相互塑造的，人在快樂的氛圍中更能夠活躍自己的思維，更能夠勇于克服困難。教師營造輕松的課堂氛圍，一是要多使用一些形象生動的語言，多用比喻、擬人等表達手法，讓枯燥的知識生動起來，形象生動的比喻、風趣擬人化的語言使學生記憶保持的效率有所提高;教師關注學習內容與學生已有經驗的相關性、相似性，盡量能夠讓學生易于接受和理解。如學生學習“電流”時，不可能直接觀察到電荷的定向移動，如教師把電流比喻成水流，運用學生日常生活經驗，能助力學生在大腦中產生相似的記憶。

增強學生課堂學習自主意識 腦科學研究表明：大腦的開發主要依靠的是主體自身的各種思維活動，尤其是學習活動中學生主體作用的發揮，對于學生大腦的開發具有關鍵性作用。如基于問題的學習是有意義、高效的，并且倡導學生在“做中學”。鼓勵學生自主開展生活物理小實驗，不僅能夠培養學生科學研究的興趣、品質，更加有利于學生大腦開發。人的大腦與生俱來創造性的潛力，只不過后天實踐環境不同，大腦開發程度不同，有些人具有很強的創造力，有些人循規蹈矩、平平庸庸。物理生活小實驗能夠有效開發學生邏輯推理、空間想象、科學思維的功能。如讓學生體驗“筷子的神奇”，要求學生在一個塑料杯里倒滿大米，然后用手壓一壓杯中的米，用手按著杯中米，再將一根筷子通過手指縫間插入杯子的米中，然后輕輕上提筷子，就會發現筷子把裝有米的杯子提起來了。學生在這個生活物理小實驗中動手操作、用眼觀察，結合物理壓力的知識動腦思考，米粒之間的擠壓擠出了杯內的空氣，杯子外面空氣壓力大于杯內的壓力，擠壓筷子和米粒之間緊緊地結合，就將裝滿米的杯子提起了。

運用思維導圖開發學生大腦 腦科學研究表明，思維導圖非常有利于學生總結、理解、運用物理知識。相較于羅列式的知識點總結，思維導圖對于物理知識的總結和理解更加高效，物理學習是一個邊做邊學的過程，學生需要記憶的不僅僅是公式、概念以及陳述性的結論，更重要的是探究知識的過程中訓練非陳述性的思維，每一個假設、推理、實驗、評估都具有邏輯關聯性，思維導圖恰恰能夠反映出這樣的關聯。學生在總結物理知識的過程中，教師要引導學生從核心點出發，有序回憶探究過程中形成的知識網絡，讓大腦的記憶更有整體性。學生學習的活動已經證明，零散的知識是不能形成整體知識結構的，就像一堆零件，如果沒有組裝成整機，這些零件的功能就難以發揮。

結束語

基于腦科學研究中學物理課堂教學，有助于教師研究學生如何學，研究自己如何教，學生大腦得到合理開發，有助于學生學科核心素養的培育，體現新一輪課程改革的方向。

（作者單位：湖南省長沙市長郡雙語實驗中學）