以暴露思维过程进行开放式物理教学

李永勇

〓〓随着物理新课标的深入实施，如何将新课标理念转化为具体的、实实在在的教学行为，是目前物理教师在教学实践中经常反思的重要问题。但反观高中物理教学的现状：教学中仍然存在满堂灌、大容量、快节奏的课堂教学方式；教学中未能注重暴露思维过程。为了解决这种教学现状，从而提高物理课堂教学质量，我在教学过程中采用暴露思维过程进行开放式教学。下面谈谈我的一些做法。

〓〓一、开放式教学与暴露思维教学过程的理论思考

〓〓现代建构主义教学理论认为：教学过程是认知主体与客体间相互作用的过程，是学生自主活动对知识进行吸收、加工、改造并纳入到自己原有知识结构中去的构建过程。依据这一理论，教师在物理教学中实施素质教育，应充分发挥学生的主体作用，进行个性化的创新型发展教育。因此，物理教学应当是开放式的教学，必须摒弃传统的以灌输知识为主的课堂教学模式，从注重教师的教转变为关注学生的学，即关注学生的行为和情感体验，让学生平等参与教学过程，在自主探索与交流合作中获得知识，使学生学会自主学习，提高他们对物理情景的思维分析能力以及创新思考能力。

〓〓物理学家在实践中通过思维建立了物理知识，物理教师以自己的思维引导学生学习物理知识，学生又通过自己的思维来探究物理知识，并将它纳入到自己原有的知识结构中去。由此可见，物理教学过程是物理思维、物理教师和学生三者思维之间相互作用的过程，进行开放式的物理教学，必须暴露这三者的思维过程，使三者思维和谐结合，相互促进。以暴露思维过程进行开放式的物理教学，既激励学生的学习动机，又使学生在掌握知识的同时，建立起科学的思维过程，从而培养学生运用物理知识和物理思维去自主探索、独立思考解决物理问题的能力。

〓〓二、探究教学中要暴露的思维过程

〓〓以暴露思维过程进行开放式的物理教学，首先必须研究思维过程，探究教学中应当暴露的物理思维。

〓〓1． 吃透教材，挖掘物理思维

〓〓教师教学务必要以课本为根本，潜心钻研教材。既要弄清编者的意图，又要掌握各部分知识间的联系，从而提取教学思维，准确地把握教学中暴露的物理思维及其暴露的深度和层次。如我在讲授《向心力》这一课时，挖掘了这样的思维：

（1）建模思维。包括物体水平面圆周运动模型、竖直平面圆周运动模型、锥摆运动模型和单摆运动模型。引导学生认识各模型，感受向心力方向和作用效果；再对各模型进行受力分析，找出向心力的来源。

〓〓（2）实验探究的思维。如用控制变量法进行实验，去体验向心力的大小；探索向心力F与哪些物理量有关系。学生根据自己的思维体验作出结论：质量m、半径r一定，线速度v越大，向心力F越大；质量m、线速度v一定，半径r越大，向心力F越大；质量m、半径r一定，周期T越大，向心力F越小……课堂上让学生掌握了这些思维，就能容易理解向心力的特点、来源和向心力公式。这样，学生避免发生思维障碍，收到了很好的教学效果。

〓〓２． 研究学生的学习思维，优化教师的思维过程

〓〓高中学生的思维水平虽然已基本达到形式运算阶段，具备一定的逻缉思维能力，但他们对物理过程及物理情景的思维分析能力和进一步深入思考的发散思维能力还比较差。具体表现在：（1）思维的组织性、条理性差。他们不善于有目的、有条理地进行思维，遇到问题往往靠直觉经验判断，凭想当然推理。（2）思维具有片面性。他们往往只考虑那些能直接从日常生活经验中所构建的事物的意义，而不能全面分析问题，抓住事物本质和解决问题的关键。（3）思维缺乏灵活性、变通性。他们的思维具有惰性，习惯于生搬硬套公式，而不是努力弄懂意义，根据具体问题灵活选择方法，在运用物理知识解决问题时尤为突出。（4）思维缺乏逻辑性和严密性。他们解题时往往未能综合考虑各个要素，不能运用公式一步紧扣一步地去解题。

〓〓在教学中，教师要把握学生的学习动机，全面真实地了解学生的学习思维障碍，注意到学生的认知能力和认知规律，准确抓住教学的重点、难点，充分暴露学生的思维过程。同时，教师将教材安排的意图，自已处理问题的思路，充分地展现给学生，便于学生深层次地理解、反思和借鉴。教师以自已的思维影响、同化学生的思维，共同探讨解决教学中的问题，师生的思维相互碰撞、相互作用，并把认知过程中的疑问和错误及其纠正的思维方法加以总结，再融入到学生的思维体系中去，使学生建立起科学的思维，也优化了教师自身的思维过程。

〓〓例如，我在讲授《光电效应》这一课时，有学生就爱因斯坦对光电效应的解释提出了以下两个问题：（1）同样强度不同频率的两束光分别入射阴极板，光电流的饱和值是否相同？（2）光电效应中电子吸收一个光子能量后，为什么不能吸收第二个光子？我通过进行换位思考，进一步深入分析，作出如下思维优化：第一个问题，要注意到光的强度与声学中的声强不同，不可以类推；入射光的强度为单位时间内入射的光子数目的多少决定的，单位时间内入射的光子数目越多，入射光就越强。第二个问题，可以依据光电效应存在极限频率的实验事实来逆向思维，如果一个电子能连续吸收多个光子的能量，则光电效应就不存在极限频率；也可以从玻尔原子理论去理解，若原子吸收一个光子能量后不能发生电离，而恰能跃迁到某一激发态，则由于处在激发态的原子会自发地跃迁到较低能级上去，所以它吸收一个光子后无法吸收第二个光子能量。我优化了这些思维过程，在教学中就能将被动变为主动，有理有利有节地引导和训练学生的思维，并补充交代了自己的学习体会。我与学生共同交流认识问题的思维过程，既激发了学生学习的兴趣，也提高了学生的分析理解能力和科学思维能力，还提高了自身的素质，在科学思维的指引下“教学相长”，有效地推进了素质教育的全面实施。

〓〓三、在开放式物理教学中暴露学生的思维过程

〓〓不同类型的课如新授课、习题课、实验课、复习课等有不同的特点和要求，不同物理概念的形成和不同物理规律的得出又有不同的背景条件。因此，物理的课堂教学没有一成不变的方程式。

〓〓开放式的物理教学，就是预先把课堂上教师的所有构想、所有教学内容、哪怕是提问细节等都毫无保留地事先印发给学生，并在课前课后收集学生的反馈情况。说到底，就是师生暴露思维、共同探讨问题的过程。在这一过程中，既要展示物理学家和教师的思维过程，更要使学生的思维过程得到充分的暴露和科学的训练，从而使学生形成科学的知识结构和思维方式。这就需要老师精心设计课堂教学程序，以暴露思维过程进行开放式的物理教学。如：我在讲授《原子的核式结构》这一节课时，就是这样暴露思维过程的：

〓〓1． 课前提出教学目标，让学生自主学习，写出预习报告。我通过预习报告来了解学生的学习思维及其存在的问题。

〓〓2． 开放课堂教学，用我的思维引导学生，暴露物理学家、教师和学生三者的思维过程，使学生的思维得到科学的训练。

〓〓（1）提供背景材料，创设情景，引发思维汤姆生的原子结构的设想，卢瑟福的思考及其α粒子散射实验。

〓〓（2）我与学生共同讨论，进一步暴露学生的思维过程。如：α粒子跟原子中的电子碰撞产生什么效果？α粒子穿过汤姆生原子中带正电的部分应发生什么现象？少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？

〓〓（3）帮助学生克服思维障碍，科学训练学生的思维过程。

〓〓第一、学生能运用动量守恒原理来分析碰撞问题应予以肯定。

〓〓第二、优化教师思维，引导学生分析。金箔虽薄却有数千层原子，α粒子无法从原子间的空隙穿过，一定要穿过某些原子的内部；α粒子穿越汤姆生原子内部时，其运动路线周围都存在正电荷，对α粒子的库仑力几乎各个方向平衡，不可能发生大角度的偏转；α粒子发生大角度偏转的实验事实，表明原子中有一个带正电的核，这是卢瑟福通过α粒子散射实验的观察和分析得出的科学结论。

〓〓（4）进一步暴露科学家的思维，以卢瑟福的思维为导向，引出原子核式结构学说，并用这个学说描绘α粒子穿过原子核时的图景。

〓〓（5）概括总结，使科学家、教师和学生三者的思维和谐统一，展现问题探究的科学思维过程。

〓〓3. 布置课后开放式作业，检验教学效果，巩固思维训练成果。从原子的核式结构学说的建立过程，简述科学发现的基本模式：假设→实验→观察→分析推理→建立学说。

〓〓这一节课既启发了学生思考问题，又训练了学生的思维能力，更有效地提高了学生的分析问题、解决问题的能力。

〓〓当前的物理课教学，必须适应时代发展的要求，不断创新物理课堂教学，努力培养学生的物理情景分析能力和创新能力。培养学生物理情景分析能力和创新能力的方法、途径、手段非常多，我仅是从以暴露思维过程进行开放式物理教学方面做了一些探究。

责任编辑〓潘孟良