浅谈出声思维在物理实验课中的实践应用

黄艳梅

【摘要】  依据课程标准的要求，对于培养和提高学生物理核心素养，学生的物理思维的培养越来越占据重要的作用和地位。基于元认知理论对开展物理实验的指导作用，出声思维在课堂上和课后的训练和培养，吸引学生并提高学生学习物理的兴趣爱好，开拓物理学科思维起到有效的促进作用。

【关键词】  出声思维 核心素养 元认知 思维策略

【中图分类号】  G633.7            【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2020）09-144-02

出声思维就是让学生在认知的基础上，经过思考、分析、提取出有价值的元认知理论知识，通过口头语言或者纸笔记录后再通过口头语言表达出来的一种思维培养模式。出声思维最早是Ericsson和Simonzai认知心理学中提出的口语报告的基础上进行的诠释。这种出声思维已成为现代教育教学中的可用性测试方法，更甚至被认为是“唯一最有价值的可用性测试方法”。

一、规范物理语言表述，提高出声思维基础

每个学生都具备一定的认知能力，水平高低不同而已，针对教师提出问题的难易度选取不同培养对象，学生通过自发的出声思维或者有提示的出声思维，把物理实验过程中所涉及的目的，实验器材、实验设计步骤，合作交流与分析，实验评估等，用规范的物理术语正确表达出来，从而刺激学生对客观外部世界知识的体验和监控，提高实验教学在物理学科发展的意义，达到实验教学培养学生思维的有效作用。

例如：人教版八年级下册《摩擦力》的探究滑动摩擦力与接触面所受的压力关系实验教学中，初中生對受力物体的分析并不是顺手拈来的就理解，其元认知水平具有一定的局限性，理解实验中滑动摩擦力是接触面所受的，但是却没有办法理解当实验中滑动摩擦力的影响因素是接触面所受的压力。在实验操作中增加砝码的个数，学生通过观察实验操作，硬性认为由于改变物体重力后，匀速拉动物体的测力计示数才会发生改变，，所以学生往往会表达成滑动摩擦力与物体重力有关。这种表述由于学生认知水平引起，对物理概念理解不清晰，表达错误引起的。教师应该有意识的在实验操作过程中，让学生大胆表述自己的思考分析过程，建立思考的架构，促进学生逐步培养思维，指引学生分析了解滑动摩擦力的影响原因。

师：滑动摩擦力是由于什么原因引起的？

生：在相对运动时两物体间相互接触挤压引起的。

师：那可以理解为挤压的力越大，所受的滑动摩擦力越大吗？

生1：是的。

师：接触面所受的挤压的力是重力吗？重力是哪个物体施加的？哪个物体受到的？

生2：重力是物体受到地球吸引受到的力，是地球施加的，不是接触面受到的力。

师：接触面所受的滑动摩擦力，是谁受到的力，谁施加的力呢？

生3：接触面受到的力是物体施加的，这个力就是压力。

师：那压力才是接触面受到的，重力不是，接触面受到的滑动摩擦力与别人受到的力有关系吗？

生：哦！明白了，滑动摩擦力是接触面受到的力，应该与接触面施加的压力有关，而不是物体重力影响。

在上述的交流中，学生依据教师层层指引，把不标准，不正确规范的语言纠正过来，既促进学生对实验产生兴趣，推动认知活动的加工，从而在认知活动中进行实验的监控，对实验有深刻的认识，提高物理思维推理分析探究能力，使学生及时对自己认知缺陷进行加工，提高认知的水平。

二、预留思考时间，运用对比求异方式，促进出声思维的培养

传统教学模式中，主要是教师与学生单向性传授的学习模式，缺乏师生间，生生间交流的共鸣与碰撞，使学生在学习中缺乏主动性和一定的思考过程，很难促进学生思考能力的培养。教师则应该调整教学策略，给学生预留充足思考时间，利用各知识点和实验间的联系，让学生区别对比以及想出实验改变的理由，做出改动的好处，如果不改动则会有什么变化或者达不到什么效果，假如是学生本人会怎么调整这个实验等等的问题，让学生一步步的深入对比和思考，从而培养出学生的思维能力。

例如：人教版八年级上册《物态变化》里“探究水沸腾过程中温度的变化规律”实验，以往教师都是一分钟就把实验器材罗列完，学生根本就没有深刻印象。但是教师对比前一个实验“探究固体熔化时的温度变化规律”的装置进行引导学生找出新实验所需实验器材，肯定回由于前一节同样是探究温度，所以只要给与时间学生观察和思考，学生肯定可以大胆的表达出温度计和秒表，实验需要吸热，自然需要热源——酒精灯。烧杯需要均匀受热，则肯定是也要石棉网和铁架台。在前一节元认知理论中，学生能找出实验中的相同器材部分，则下一步教师就不应该越俎代庖，直接报告出实验数据得出水沸腾的温度变化规律。而是让学生进行分组实验得出数据，并让学生边实验边思考，如何加快水沸腾前的时间，学生则回根据生活经验会告诉老师 可以考虑加盖防止热量的散失，则实验的装置问题就会迎刃而解。当然在这个问题的考虑中，学生肯定还会得出更多的其他方法。说明出声思维不但鼓励学生敢于表达，还让学生体会到物理知识来源与生活，用于生活，促进学生学习物理的自主性，增强学物理的兴趣和爱好。

三、在实验中搭建出声思维的脚手架，在提问中展示学生的思维过程

教师设置的教学目标如果学生“跳一跳”就够得着的出声思维培养，学生肯定会容易依葫芦画瓢的模仿出来，但是具有一定抽象性、逻辑性的出声思维培养，则需要教师做好一定的辅助提问，搭建脚手架，降低思维过程的跳跃性和难度，练习出声思维培养科学思维能力。

例如：利用干冰制作冰激凌的实验中，引导学生分组动手操作，很多学生会误认为看到的干冰变成冰激凌中的一部分，像鱼胶粉似的把牛奶粘合在一起。那么教师就应该依据生活中常见CO2的状态开始跟学生分析清楚。

师：空气中含有的CO2是什么状态？

生：气态

师：固态干冰CO2放在牛奶中，两者存在温度差吗？存在热量的转移吗？

教师鼓励学生用温度计测出固体干冰的温度，学生会发现存在温度差。学生边实验边思考，则很快得出固态CO2会吸收牛奶的热量，升华成气态CO2跑到空气中。由于干冰吸热，导致牛奶凝固成固态，变成冰激凌。教师继续把干冰放进水中，学生就会发现大量的“白气”升起来。学生虽然在前一个实验中知道干冰吸热升华，使牛奶变成冰激凌，但是却不理解为什么出现那么多的“白气”。在这个逻辑推理中，学生往往只知道水跟牛奶一样的降温，而会忽略周围空气也在同时降低温度。那教师可以建议学生增加一支温度计监测周围空气温度。由于器材的监测和层层设问，学生也掌握到空气中的水蒸气降低温度液化形成小水珠，从而出现大量的“白气”现象。如果教师再利用这个机会拓展提问到：如果这些“白气

”越来越多，越来越重，更甚至由于干冰吸热升华，使空气中的水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶遇到暖气流变成小水珠后，使白气更多更重，则会发生什么现象呢？

教师则可以把抽象，由于条件有限无法演示成功的人工降雨的过程通过教师提供的提问式的脚手架，把这种逻辑思维的知识迁移，清楚让学生掌握好人工降雨的精髓。教师一系列问题引导，学生大胆说出正确的思维方式，加深了学生对知识的理解和思维的培养，促进学生学习物理兴趣，增加动手能力和思维的培养。吸引学生对学科知识的渴望和憧憬，对美好未来的希望！

四、鼓勵学生大胆质疑，促进出声思维的效果

除了学习课本知识外，教师还应该鼓励学生，开展研究性学习，多查阅资料，增加知识储备，带着问题进行实验探究。在探究过程中指导学生做好笔录，图片收集，撰写研究性学习报告，并与同学进行学习分享，接受同学的提问和答疑。

例如：学生在学习完探究水沸腾实验中，学生懂得，一标准大气压下，水在沸腾过程中吸热，但温度保持100℃不变。而学生知道自己洗澡的水40℃已经受不了，但为什么魔术表演者能在600℃以上的沸腾油锅中提取物体呢？学生对这个魔术提出了质疑。作为教师看到学生能大胆的发表自己的看法，提出质疑，首先要表扬他的细心观察和分析。再次及时要做适当的引导她去查阅相关的资料，亲自动手实验进行研究，把每次实验过程中的数据和图片进行整理。最后学生通过实验添加白醋和小苏打后发现，白醋由于密度小，浮在水面上方，而醋与小苏打发生化学反应产生大量的气泡，导致观众误认为里面的油在沸腾。在教师的指导下，学生写成了小课题研究报告，参加广州市动手动脑实验的小课题组竞赛，学生在众多选手和评委面前大胆演示自己实验探究过程，解说在实验前和实验中遇到的问题，经过的尝试后如何成功的研究出原因的过程。学生经受各个课题组的选手和评委的提问，学生自信满满、不卑不亢的解答了他们的疑虑。经过多轮角逐后，荣获该竞赛活动的一等奖。在这个竞赛过程中，学生深刻的体会到：纸上来的终觉浅，绝知此事要躬行的道理。尽管过程是痛苦的，但是学生却经过自己的努力，不对事物进行全盘接受，大胆提出质疑并实施行动设计实验，探究问题并解决问题，这个过程中跟老师的沟通和交流，分析心得体会，促进出声思维的培养效果。所看所想所做均是来源于生活，学生往后也肯定是不会马虎对待生活遇到的问题，亲自寻求知识的真谛，从而促进学生科学探究精神、科学态度和责任心。

以上浅谈了几点出声思维在初中物理实验课教学的使用经验，在不断的积累过程中，感受到出声思维给学生带来的进步、学生对物理学科的喜爱以及追求物理真谛的热忱，在一定程度上提高学生应对现在灵活的多变的试题应付能力，促进学生喜欢动手、动脑学习物理的兴趣。促进物理实验教学的道路需要我们不断的坚持和努力，以后要多结合出声思维的训练和培养，达到实验教学的效果。

本文系广东教育学会2019年度教育科研规划小课题《基于元认知理论下出声思维在物理实验课教学的策略研究》（课题编号：GDXKT21479）的研究成果。

[ 参  考  文  献 ]

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