深度思考在學科核心素養培養中的實踐應用
——以初中物理“二力平衡”教學為例

陸云鳳

(海安市雅周鎮初級中學,江蘇 海安 226641)

深度思考要求經歷從具體到抽象的轉化,從局部到整體的概括,從微觀到宏觀的提升,從事理到哲理的錘煉[1].只有自己用心悟出來(深度思考)的東西才屬于自己,才能靈活運用、機智應對.物理教學中,教師需要根據教學內容的特點提出恰當的問題,學生運用恰當的方法思考解決教師提出的問題,在思考解決問題的過程中,生成和發展學科核心素養[2].文章基于初中物理“二力平衡”的教學,對深度思考發展學科核心素養進行研究分析.

1 分析思考

分析思考是針對不同物理現象和物理事實進行分析,從中發現共性,并根據共性生成物理概念.

1.1 教材結構

教材中“二力平衡”概念,都是基于事實分析總結而來.例如,在人教版教材中,基于如圖1所示的情景:桌面上的花瓶、天花板上懸掛的吊燈、平直公路上勻速行駛的汽車.通過分析達成共識:物體受幾個力作用時,可以保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.進而,教師可直接給出“幾個力平衡”“平衡狀態”的概念.

圖1 平衡狀態

1.2 不當行為

教學實踐中,很多教師無視教材編者的意圖,不對如圖1所示的情景進行分析思考,而直接給出“平衡狀態”等概念,然后運用習題理解這些概念.這樣的教學方式表象快速、直擊核心概念,教學效率高,但對物理觀念的生成和科學思維的發展并不利.

1.3 素養教學

教學實踐中,應該針對如圖1所示的情景提出問題:這些物體各處于什么狀態?它們分別受到哪些力的作用?通過問題引導學生思考達成共識:物體受幾個力作用時,可能是靜止或勻速直線運動狀態,然后給出“平衡狀態”“平衡力”概念.接著針對平衡狀態概念提問,其中“幾個力”“保持”“或”各意味著什么?引導學生達成共識:一個力作用的物體不可能平衡,平衡狀態有靜止和勻速直線運動兩種,物體只有始終靜止或勻速直線運動才能是平衡狀態.這樣的教學,學生經歷了事例的分析思考,對平衡狀態從感性到理性,通過對概念中關鍵字詞的思考,把握概念的內涵和外延,有益于學生物理觀念的形成[3].

2 論證思考

論證思考是科學探究中針對實驗事實而進行的分析綜合、推理論證,從中發現實驗事實的本質屬性、內在規律及相互聯系,生成科學結論的思考.

2.1 教材結構

不同版本物理教材中的二力平衡條件,都是實驗探究的產物.例如,在蘇科版教材中,基于如圖2所示的實驗裝置,對兩個力不相等不能平衡、兩力不在一條直線上不能平衡進行了論證.

圖2 探究二力平衡條件

2.2 不當行為

常見的兩種教學行為:一是根據前面的實驗事實,提出二力平衡的條件是什么.這類問題,學生往往會基于教材現有結論回答出二力平衡的條件,這時的學生好像已經知道了二力平衡的條件,其實不然,因為學生沒有經歷對實驗事實的深度思考,對二力平衡條件的內容是茫然的,尤其是意識不到兩個力為什么要方向相反,兩個力為什么必須作用在一個物體上,即學生沒有真正理解二力平衡的條件,知其然不知其所以然.二是運用實驗裝置補充演示兩個力方向相同不能平衡,平衡的卡片從中間剪開也不能平衡,針對實驗事實總結出二力平衡的條件.這種教學行為補償了第一種教學行為的缺點,順應了學科特點和學生的特征,從直觀的實驗事實中發現科學的結論,教學過程順暢.然而,這種根據實驗事實直接看出結論的教學活動是淺層次的,制約學生科學探究和科學思維的發展.

2.3 素養教學

根據核心素養發展的要求,針對前面的二力不相等不能平衡、二力不在一條直線不能平衡的事實,提出問題:(1)如果作用在卡片上的兩個力方向不是相反而是相同,卡片能否保持靜止?(2)如果將平衡的卡片從中間剪開,在剪開的瞬間卡片能否保持平衡?引導學生針對前面的實驗事實進行推理論證,從中領悟到:兩個力方向相反,不在一條直線上時,都不能平衡,方向相同的兩個力更不可能平衡;平衡的卡片從中間剪開,每個卡片只受一個力而不能平衡．兩個問題引導學生基于實驗事實和知識經驗進行分析,獲得正確的結論.從科學思維的角度著眼,教學活動既具有科學推理的行為表現,還具有科學論證的行為表現.

3 發散思考

發散思考也叫求異思考,針對問題情境、實驗事實和物理結論進行視野廣闊、多維發散狀的思考.

3.1 教材結構

教材探究二力平衡條件的裝置,研究對象的受力往往超過兩個力.如圖2所示,小卡片受細線的拉力之外還有重力作用.人教版教材中的探究裝置如圖3所示,小車受細線的兩個拉力之外,不僅有摩擦力,還有豎直方向的重力和支持力.

圖3 探究二力平衡條件

3.2 不當行為

蘇科版教材中,如圖4所示的信息快遞的存在,教學進程中教師往往會直接告訴學生信息快遞的內容,幫助學生掃清疑惑.使用其他版本教材的有些教師往往會對細線拉力之外的力視而不見,這種教學行為是對教材中培養學生質疑與創新資源的浪費.

圖4 信息快遞

3.3 素養教學

使用蘇科版教材教學時,在探究結論得出之后,提出問題:小卡片真的在兩個力作用下平衡嗎?小卡片受細線的拉力之外還受什么力作用?引導學生發現問題、產生疑惑.接著提問:小卡片的重力對探究結論的可靠性有沒有影響?為什么?引導學生達成共識:小卡片受重力作用,由于卡片的重力遠小于對卡片的拉力,可以忽略,即重力對探究結論的可靠性沒有影響,這就是為什么選擇鉤碼,而不使用質量很小的物體的道理.上述教學活動,通過發散問題引導學生基于事實證據和科學推理,對探究結論進行反思和質疑,甚至提出創造性的見解.

4 逆向思考

所謂的逆向思維,就是從一個事情的反面或者另一個角度來思考.好多事情用普通的邏輯思維往往想不到解決方法,可以試著換個角度可能會得到很多的答案.

4.1 二力平衡的運用

如果二力平衡條件概念的建構是正向思維,二力平衡條件的應用就是逆向思維.例如,運用二力平衡條件,可以由一個力判斷另一個力.為此,提問:物體在重力和拉力作用下平衡,由重力的三要素能否判斷拉力的三要素?引導學生通過逆向思考對二力平衡條件分析解決問題的易錯點進行辨析,達成共識:由一個力可以判斷另一個力的方向和大小,而不能判斷另一個力的作用點,只能認定兩個力的作用線相同．

4.2 二力平衡的反思

靜止的物體屬于平衡狀態,這時物體的速度為零,對其需要逆向思考:物體速度為零時,所受力是否一定為平衡力?引導學生通過逆向思考來辨析錯誤,學生會發現,物體的速度為零時,所受的可能不是平衡力,例如,豎直向上拋出的小球,雖然在最高點的速度為零,因其只受重力作用而不能平衡．

5 關聯思考

關聯思考就是運用關聯知識解釋、解決問題的思考,或將相似、相近內容聯系起來思考,從中發現不同知識的內在聯系.

5.1 平衡狀態的內涵

所謂的平衡狀態,就是物體的運動狀態保持不變,也就是物體速度大小和運動方向保持不變(注:初中教學內容的限制,學生不會將平衡狀態表述為速度不變).這樣的教學,學生經歷對平衡狀態多種表述的思考,更容易在相關知識之間建立聯系,有益于學生物理觀念形成和開放創新思維能力的發展.

5.2 平衡力和相互作用力的辨析

可以提出問題:相互平衡的兩個力和相互作用的兩個力有哪些異同點?在學生思考回答的基礎上,用如圖5所示的結構顯現出來.有了這樣的辨析,學生遇到二力平衡和相互作用力的問題時,也就能正確分析.

圖5 平衡力和相互作用力

6 結束語

深度思考不求面面俱到,應該根據教學內容的不同特征,提出恰當的教學問題,引導學生對相關知識進行深層次的思考,促進學生學科核心素養的長足發展.