思维型课堂:培育物理学科核心素养的有效途径

任虎虎

(江苏省太仓高级中学,江苏 太仓 215411)

思维型课堂:培育物理学科核心素养的有效途径

任虎虎

(江苏省太仓高级中学,江苏 太仓 215411)

物理学是一门以实验为基础、理性思维为中心的学科．思维型课堂是指向能力培养的课堂教学模式．本文从什么是思维型课堂和物理学科核心素养?为什么思维型课堂能有效培育物理学科核心素养?怎么样借助思维型课堂培育物理学科核心素养?3个维度阐述笔者的一点愚见．

思维型课堂;物理学科核心素养;内化;应用迁移;社会

1 什么是思维型课堂和物理学科核心素养

1.1 思维型课堂

思维型课堂的核心是学生的思维活动,它强调以诱发认知冲突为特征的教学引入、以自主建构为特征的教学过程、以思维监控为特征的教学反思和以灵活运用为特征的教学迁移．

通过认知冲突,旨在激发学生的学习动机,动机是维持学生学习活动的心理动因．自主建构包括认知建构和社会建构,认知建构强调学习是学习者积极主动建构的过程;社会建构强调:师生互动、生生互动是课堂教学中最基本、最重要的人际关系,互动不仅应关注情感互动、行为互动,更应关注思维互动．思维监控是指学习者对自己探究或问题解决的过程进行总结、反思和评价,思维监控有助于控制和规范学习者的思考过程,有助于学生形成自己的思维策略．应用迁移是指将已经获得的知识、方法应用在新的问题情境中,解决新问题的过程．

1.2 物理学科核心素养

物理学科核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的,适应个人终身学习和社会发展所需要的科学基础知识、关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质．包括:物理观念、科学思维、实验探究和科学态度和责任四个方面．物理学科核心素养是核心素养的重要组成部分,对其他学科核心素养的发展具有促进作用．

2 为什么思维型课堂能有效培育物理学科核心素养

培育物理学科核心素养就是要提升学生未来适应社会发展所需要的关键能力,如学习能力、问题解决能力、批判性思维能力等．而思维型课堂就是指向能力培养的课堂教学模式,思维型课堂旨在通过营造富于思考的课堂,教会学生如何去思考,而不仅仅是教会思考的内容,促进学生学会学习,培养学生的问题解决能力、创造性思维和批判性思维能力．

学科核心素养的培养最终肯定要落实到课堂中,思维型课堂可以为物理学科核心素养的培育提供肥沃的土壤．通过认知冲突、自主建构、思维监控和应用迁移4个环节可以很好地促进物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等物理观念的形成,同时也可以促进模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维的发展．在思维监控环节,教师可以对学生的探究或问题解决的过程小结和评价,也可以让学生相互评价,更重要的是要引导学习者进行自我总结、反思和评价．通过师生、生生、自我评价内化物理观念和思维方法．在应用迁移环节,通过创设待解决的真实问题情境,将物理从课堂迁移到社会,从而达到提升能力,有效培育物理学科核心素养的目的．

3 怎么样借助思维型课堂培育物理学科核心素养

从思维型课堂教学模式的四个特征出发:通过认知冲突和自主建构促进物理观念的形成;以学生的思维活动为中心促进科学思维的发展;以思维监控为手段促进物理知识和思想的内化;通过应用迁移达到有效培育物理学科核心素养的目的．

3.1 通过认知冲突和自主建构促进物理观念的形成

认知冲突是学生已有的认知结构与当前学习情境之间存在的暂时性矛盾,通常表现为学生已有的知识经验与新知之间存在某种差距而导致的心理失衡,认知冲突会激起学生强烈的学习动机．通过认知建构可以促进对物理知识的深度理解,让学生亲历概念、规律的探究过程,促进物理观念的形成．社会建构强调课堂互动,在课堂互动中,通过师生或生生质疑、问难、辩论等过程,学生的推理能力、论证能力都会得到发展．

教学案例:为了促进相互作用观念的形成,笔者创设了一个实际情境,制造认知冲突,引发自主建构．

让班级体重最大的男生和体重最小的男生在讲台上进行手拉手拔河比赛,结果体重大的学生获得了“胜利”,教师提出问题:是不是体重大的学生给体重小的学生的力大呢?班级绝大多数学生回答:是的．接下来,教师拿出一个四轮的滑板,让体重大的学生站在滑板上,重新进行拔河比赛,这次发现体重小的学生获得了“胜利”,教师提出问题:是不是体重小的学生力气变大了呢?此时学生陷入认知冲突中．教师接下来引导学生小组讨论,这两位学生给对方的力到底什么关系,提出自己的猜想,然后设计实验验证自己的猜想,进行自主建构．从而促进相互作用观念的形成和发展．

3.2 以学生的思维活动为中心促进科学思维的发展

课堂上,处于教师注意中心的并不是自己的讲述,而是学生的思维发展情况．学生的思维活动是课堂教学的中心．在教学中,要有意识地对学生进行思维方法训练,提供应用科学方法研究问题的机会,从而改善学生的思维结构和思维品质,促进学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维的发展．

教学案例:如图1所示,对于伽利略的斜面实验,笔者认为应该让学生重演伽利略的思维过程,提供给学生应用科学方法研究问题的机会,让学生经历“提出问题—分析问题—解决问题”的全过程,促进科学思维的发展．

图1

设置情景:将一个小球从离地面1 m的高度自由释放,让一个学生用秒表记录小球下落的时间,重复做3次实验,并把3次的实验结果写在黑板上, 3次的结果偏差很大,学生自己进而会提出问题:为什么偏差会这么大?

师:请小组内交流讨论产生这一结果的原因是什么?

生:根据自由落体运动的知识,小球下落的时间只有0.45 s,而人的反应时间要0.2 s左右．

师:伽利略生活的年代没有秒表可以用,只能靠滴水计时．想象一下,如果你是伽利略,该如何验证小球通过的位移和时间的平方成正比这一关系呢?现在再请各小组交流讨论．

生:增加下降的高度．

师:很好,这方法可以,在高度确定的情况下,如何来验证呢?大家再讨论一下．

接下来学生开始推理分析:高度确定,要增加时间,只能减小加速度,需要把斜面．经历这样的过程,学生不仅能感受到斜面实验的精妙,不愧为世界十大最美丽物理实验之一,还能更好地体验和领会到伽利略开创的“实验+思维+数学”的科学思维．

3.3 以思维监控为手段促进物理知识和思想的内化

引导学生对别人、自己探究或问题解决的过程进行总结、反思和评价,不仅能认清知识脉络,而且能促进认知图示的发展,在探究阶段能理清科学知识的形成过程,而在反思、评价阶段能内化科学方法、形成学生自己的思维策略,教会学生如何去思考、分析,提升推理、分析等能力．

图2

案例分析:如图2所示,平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中(方向向里),间距为L,左端电阻为R,其余电阻不计,导轨右端接一电容为C的电容器．现有一长2L的金属棒ab放在导轨上,ab以a为轴顺时针以ω转过90°的过程中,通过R的电荷量为多少?

这道习题难度较大,在讲评过程中充分利用思维监控促进对推理能力、分析能力和问题解决能力的提升．

首先让一位能解决这个问题的学生上讲台讲解他的方法和解决过程．

其次让一位之前未能解决这个问题的学生回答:“刚才这位学生讲的哪一句话或哪一点对你的影响或帮助最大?请说一说”．通过这个问题促进学生相互间进行正向评价．

最后再引导学生反思:解决这个问题的关键性步骤有哪些?你是怎么想到的(对能解决的学生)或如何才能想到这些步骤(对未能解决的学生)?

在探究或问题解决的过程,通过上面的3个过程,不仅能很好地帮助学生理解知识,还能促进物理思想方法的内化,培养能力．

3.4 通过应用迁移达到有效培育物理学科核心素养的目的

在应用迁移环节,通过创设待解决的真实问题情境,将物理知识、思维方法从课堂迁移到社会,也只有指向社会,才能更加有效地培育学生的物理学科核心素养．

案例分析:在学习了电磁感应和交变电流的知识后,正值学校研究性学习课题的选题阶段,于是指导班级几名学生确定了研究性学习课题“小型风力发电机的原理和研制”,指导学生上网查阅资料和实地考察(本地区正好有制造风力发电机的上市公司)了解风力发电机的原理和构造．在此基础上,让学生利用假期时间制作一个小型风力发电机,带到学校来展示,要求能让额定电压为1.5V的小灯泡发光．

物理教师可以通过综合实践课程或研究性学习等,创设待解决的真实问题情境,从而将知识延伸到技术、将课堂延伸到社会,达到有效培育物理学科核心素养的目的．

1 林钦,陈峰,宋静.关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J].课程·教材·教法,2015(12)：90-95.

2 任虎虎,赵强.“思维型”课堂的基本特征及构建策略[J].物理教学,2016(6)：9-11.

3 曹义才.基于核心素养导向的中学物理实验教学表现性评价[J].物理教师，2016(7)：9-11.

2016-11-28)