从认知角度分析物理探究式教学与认知思维模式的结合

刘贵阳

【摘 要】本文基于高中学生物理认知结构的思维能力六要素，从认知发展角度出发， 阐述了物理探究式教学与物理认知思维模式的结合，提出一些理论建议仅供参考，期望提高高中物理课的教学效果。

【关键词】认知发展 物理教学 有效教学

1高中学生物理认知结构的思维能力六要素

①物理抽象能力，即学生根据所出的问题情境建立物理模型和把实际问题转化为典型物理问题。

②物理判断能力、推理能力，即学生对物理命题进行合理性的判断，也就是说，

根据物理现象判断发生这种现象的条件，或根据给定条件情境来判断是否满足定律、公式的适用条件。中学生的物理推理能力主要表现在归纳推理、演绎推理和类比推理上。

③物理综合分析能力，即学生通过进行整体考虑，先把问题分解成为部分，对部进行研究，接着把各部分再汇集成一个整体，把各部分物理知识进行综合运用，得出正确结论。

④運用数学解决物理问题的能力，即学生把物理问题转化为数学问题，运用数学进行推理计算，同时进行物理估算。

⑤物理概括能力，即学生把同类物理事件进行概括得到普遍结论。也就是说，把知识经验进行系统化，用已知的上位知识得出下位知识，并能与实际问题联系起来进行迁移。

⑥创造性思维能力，即学生创造思维能力是一种初级层次的创造性思维，是中学生经过自己的智力活动，获得对本人来说是前所未有的成果。由形象思维向抽象思维的过渡，这是中学生物理思维能力的发展的突出特点。高中学生的物理思维具有更高度的抽象概括性，能够通过利用理论作为指导，运用辩证思维来分析、综合各种事实，达到了不断地扩大自己知识的效果。

2物理探究式教学与物理认知思维模式的结合

通过研究高中生认知发展中的思维过程和探究式教学过程的特点，发现两者之间有很多的相互交错之处，所以，笔者就尝试着：把认知发展中的物理思维过程与探究式教学过程进行有效结合。

2.1物理探究式教学原则

（1）科学性原则

从教育科学的角度出发，教学设计要符合学生的认知规律与实际能力水平。物理教学中的科学探究不同于科学家们的探究活动，那么，教师的引导者、组织者的作用的体现就是，在教学设计过程中要充分考虑教学过程中的可行性问题，同时要考虑个体差异，要面向全体学生，使每个学生在科学探究活动中都能得到成功体验。从科学方法论角度看，教学内容要科学，要符合科学探究方法的逻辑关系。

（2）问题性原则

提出问题是科学探究的前提，因此，教师要善于创设问题情境，引导学生把新发现的事实与原有认知之间的矛盾展示出来，激起学生进行思考的冲动，培养他们自主提出问题的能力。

[案例]“牛顿第三定律”的引入①普通人与身体强壮的运动员拔河时必输无疑的原因，是运动员的力气比普通人的力气大吗？②用鸡蛋撞石头，鸡蛋碎了，是因为石头给鸡蛋的力大吗？

（3）选择性与多样性原则

学生探究的方法是灵活、多样的，学生探究的问题是多样、开放的，学生拥有的物理思维也是多种的。问题可能涉及现实生活的各个方面，在课堂教学中应围绕物理教学的主要内容进行选择。当研究问题确定后，在猜想与假设的思维活动中，由于学生原有认知和对客观事实审视能力不同，猜想与假设的结果也具有多样性，这就需要让学生对多种假设进行合理的评价，这样能增强学生利用已有的知识和经验分析问题的意识，选择出几种合理的猜想与假设。同时，设计实验、制订实验方案也具有多样性和特殊性。

另外，不同的课题涉及不同的方面，在课堂探究中学生不可能把探究过程的每一步都做应该具有探究过程的选择性。因此，教师应把握科学探究的本质，而不是将其形式化和程序化。

2.2物理探究式教学与物理认知思维模式的结合策略

（1）创设“物理问题”情境，充分调动学生的物理抽象思维能力，把“机械接受”变为“主动探究”

学生的任何学习愿望都是在一定的问题情境中产生的，“物理问题”情境能够诱发学生学习物理的需要，极大地促进探究式物理课堂教学的实现。问题作为教学活动的开端，成为贯穿整个教学过程的主线，成为教学活动的归宿。这就要求教师在对学生的学习能力和认识水平加以考虑，在教学过程中创设一个学生能够明显意识到的问题情境，使学生产生认知上的困惑，充分调动学生在物理认知过程中物理抽象思维能力，使学生能够把教师所提出来的“问题情境”建立物理模型，转化为典型物理问题，从而激发探究欲望，这就是物理探究式教学与物理认知思维模式的结合取得成功的基本条件之一。同时由形象思维向抽象思维的过渡，这是中学生物理思维能力的发展的突出特点。其中，高中学生的物理思维具有更高度的抽象概括性，能够通过利用理论作为指导，运用辩证思维来分析、综合各种事实，达到了不断地扩大自己知识的效果。

（2）创设“物理想象”情境，充分调动学生的物理判断、推理和综合分析的思维能力，从而提高学生的物理创造性思维力，把“单一思维”变为“多向拓展”。

贝弗里奇教授说：“独创性常常在于发现两个或两个以上研究对象之间的相似点，而原来以为这些对象或设想彼此没有关系。”这种使两个本不相干的概念相互接受的能力，一些心理学家称为“遥远想象”能力，它是创造力的一项重要指标。让学生在两个看似无关的事物之间进行想象，如同给了学生一个驰骋的空间。

因此，在探究式教学过程中，教师创设一定的物理想象情境，通过学生的物理判断能力，找出发生这种物理现象的条件，通过给定的物理情境条件，来判断是满足什么定律、公式；再通过学生的物理推理能力（比如：归纳推理、演绎推理和类比推理），对物理情境进行分析；在学生的物理综合分析能力作用下，从整体上把问题分解，进行局部研究，接着再把各部分汇总为整体，综合运用各部分物理知识，得出正确结论；最终，利用学生的创造性思维能力，经过学生自己的智力活动，获得对学生自身来说是前所未有的成果，实现初级层次的创造。知识结构相对不完善的学生而言，他们在学习实践中不断地成长。因此，探究教学主张学生大胆走自主探究之路，积极引导学生在探究过程中不断自我完善。

【参考文献】

[1]尤宇丹.从认知心理谈如何提髙髙中物理教学效率.中国科教创新导刊.2009，NO. 27 ： 152.

[2]余文森.有效教学十讲.上海：华东师范大学出版社.2009.