核心能力：原始物理问题教学的核心

陈彬

1问题的提出

原始物理问题是自然界及社会生产、生活中的客观存在，能反映科学概念、规律本质且未做加工的典型科学现象和事实.

原始物理问题与传统的物理习题的关系如下图1所示.物理习题“掐头去尾留中段”，只关注图中的“演算、推导”环节.而原始物理问题没有直接的已知量，学生需要根据真实的情境，通过假设、抽象等过程获得所需的变量及数据，建构理想的模型，犹如“剥丝抽茧”，结论最终“破茧而出”.根据自组织表征理论，原始物理问题的解决过程包括定向表征、抽象表征、图像表征、赋值表征、物理表征、方法表征和数学表征七个层次，前4个表征为原始物理问题解决所特有的，后3个表征是原始物理问题和传统习题解决共有的.

开展原始物理问题教学是基于科学思维的教学，能促进学生的大脑充分开发，思维远离平衡态呈现非线性相互作用的发展，最终实现思维从无序到有序的不断深化.在解决原始物理问题的过程中，学生的逻辑思维和非逻辑思维的训练同时进行，实际问题的解决能力明显增强.那么初中阶段开展原始物理问题教学时，应将什么作为核心任务，值得我们探讨.

2核心能力的含义

核心能力指可迁移能力，且在解决各种问题的过程中最能起决定性作用的能力，它不仅是直接影响能否完成活动的基本条件，而且对于解决问题的效率与品质具有高解释力.核心能力包括思维能力与解决问题能力.

思维能力是人脑对客观事物本质属性与规律概括的、间接的反映能力.思维能力是核心能力的核心，思维能力的核心包括创造力和想象力.

问题解决能力是思维能力运作的表征，是思维能力的外化结果.

3有效培养学生核心能力的教学策略

原始物理问题作为一种含熵信息，具有开放性和不确定性，它既可以让学生客观思维，又让学生能动思维.因此，原始物理问题在全面发展学生思维能力，培养学生解决实际问题的能力方面具有无可比拟的优越性.开展原始物理问题教学，应将定向表征、抽象表征、图像表征和赋值表征4个表征层次作为教学的着力点，突出学生核心能力的培养.

3.1培养良好的思维品质

初中生处于具体运算（7～12岁）过渡到形式运算（12～15岁）阶段，其思维从具体逐步向抽象过渡，能对抽象的假设或命题进行逻辑转换.教师的教学行为须符合并促进儿童的认知发展， 开展原始物理问题教学，正好为学生提供了从具体到抽象过渡的训练平台.围绕思维品质的批判性、深刻性和灵活性维度，教师须开展针对性训练.

3.1.1思维的批判性

批判性，即质疑.开展原始物理问题教学时，教师要运用开放性的问题情境，激发学生发现问题，引导学生科学思维，克服思维定势，针对各种典型的隐蔽的错误，学会从不同的角度质疑、论证，总结归纳正确的思路和方法.

例如，刚从冰箱中拿出来的啤酒瓶，表面很快湿漉漉的，用毛巾反复擦几下，还擦不干？请学生根据所学知识作出解释.

遇到这样的原始物理问题，学生的猜想是多方面的，如瓶子漏了、啤酒膨胀溢出来了、水蒸气遇冷液化附着、毛巾是湿的……教者需要引导学生运用批判性的眼光去审视分析，质疑排除不存在的猜想，最终锁定空气中水蒸气遇冷液化附着啤酒瓶表面的正确原因.

3.1.2思维的深刻性

深刻性，即能深入到事物本质里面去考虑问题.在开展原始物理问题教学过程中，教师要引导学生能根据研究的任务和目的，摒弃次要细节和非本质属性，抓住主要矛盾.

例如，某同学偶然从放置在桌面上的眼镜看到室内某一日光灯的两个像（图2甲），对此他非常好奇，是光反射成的像还是折射成的像？他百思不得其解……请你做出解释.

该原始物理现象是笔者无意间观察到的，遂编辑成了一道原始物理问题.两个像可能是光的反射或折射形成的.教学过程中，找形状相似的凸面镜做模拟实验（图2乙），也能观察到同样的现象但只能观察一个像，学生通过对比实验现象，比较眼镜和凸面镜的不同，去杂留本，能抓住问题的本质，构建两个凸面镜反射光的模型，从而成功地解释这一原始物理现象.

实验是物理教学的基础，教师要引导学生学会科学处理数据，善于通过数据找出复杂实验现象背后的本质与相互联系，揭示被掩盖的物理规律.

3.1.3思维的灵活性

灵活性，即学生的思维活动能根据客观情况的变化而变化.开展原始物理问题教学时，教师要利用变式，开展一题多解、一题多变、多题一法训练，激发学生进行发散性思维.

例如，小水池水面上浮着一条船，满载了石块，若将船上的石块全部扔到水池里，池中水面将会上升还是下降？

教师可引导学生首先进行定性分析，然后给题目赋值：船重G船、石块重G石、水的密度ρ水、投石前排开水的体积V排前、投石后排开水的体积V排后、石块体积V石，围绕投石块前后排开水的体积的变化，开展一题多解训练，引导学生发现规律.当学生的思维遇到障碍时，教师再加以适当的提示，启发学生更深入的思考.

3.2突出创造性思维的培养

对比中美两国学生素质时，常常会发现，中国学生有“三好”，考试成绩好、书本知识掌握得好、基本功好；美国学生有“三强”，创新能力强、动手实践能力强、语言表达能力强.“这背后是中美两国教育理念的差异.中国是基于生存竞争的应试教育，而美国则是强调创新及创新理念的教育.中国学生擅长逻辑思维，能应付各种试卷上的考题，可一旦需要自己发挥创新能力时，羸弱的一面就暴露出来了.”正如江泽民同志所说：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力.创新的关键在人才，人才的成长靠教育.”

传统的物理习题教学与物理现象经常脱离，模型、模块和演算充满学生的大脑，学生无法感受物理现象真实与鲜活的一面，长久以往必然遏制学生的创造性思维.由于原始物理问题具有生态性和开放性等特点，解决原始物理问题的过程必然是探索和创造的过程.

“耗散结构”理论指出，“非平衡是有序之源”.在认知过程中，学生大脑已有图式结构的平衡状态被外来刺激所打破，发生了“同化”或“顺应”作用，原有的图式达到新的水平和新的平衡，这就是学生的思维不断深化的原因.开展原始物理问题教学，学生无法找到现成的或能仿效的原型，只能独立思考，其思维将脱离线性的平衡状态而进人非线性的耗散结构状态，从而达到有效培养学生创造性思维之目的.

例如，江边观赏夜景时，常常看到对岸的路灯在江中的倒影不是一盏灯，而是一条条的光柱，如何解释.

教者引导学生首先阅读本题的原始物理现象，对题目定向表征：这是光反射成像问题；抽象表征：平静的水面可以视为平面镜；图像表征，通过平面镜光路作图，可以找到所成的像，但无法解释光柱的成因.鉴于此，教者需要加以适当点拨，激发学生展开创造性思维，将有波浪的江面创设成平面镜组合的模型，路灯在每一个平面镜中所成的像，即所谓的光柱，实际是像组合，这样的解释就顺畅无误了.

3.3重视物理科学方法教育

科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方法和行为方式.物理科学方法包括物理思维方法和物理学科方法（图3）.物理学科方法包括控制变量法、实验归纳法、理想化方法、乘积定义法、比值定义法、比例系数法和近似方法等，物理思维方法包括分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎、判断和推理等.

在原始物理问题教学过程中，教师指导学生首先学会运用分析、综合、抽象和概括等科学方法将原始物理问题定向表征、抽象表征、图像表征和赋值表征转化为物理习题，再运用假设、类比、等效和近似等科学方法去最终解决问题.物理科学方法的使用，不仅能使学生形成借助物理科学方法获取物理知识的心理定势，而且更能增强学生一种问题敏感性，善用物理科学方法迅速抓住问题的要害，准确找出解决问题的路径.

“知识核心时代”走向“核心素养时代”，坐而谈早该过去，起而行已经到来.初中物理教育紧扣“核心能力”开展原始物理问题教学，正是遵循教育规律，提高素养而不是仅仅关注分数，培养学生而不是考生，必将有所作为.

【江苏省教育科学“十二五”规划2013年重点自筹课题《农村初中有效开展原始物理问题教学的策略研究》（课题批准号：B-b/2013/02/056）阶段性研究成果.】