脑科学在中学物理教学中的运用

于鹏飞　王德荣

随着人类不断深入地研究脑科学，由此意识到大脑科学对学生学习及教师教学的影响。中学物理教师运用人脑的科学研究成果指导中学物理教学，帮助学生解决物理学习困难，提高物理学习课堂教学效率。教育是培养人的活动，中学物理课堂教学面对的是具有独特个性特质的个体。关注学生的学习过程，不难发现学生的审美、情感、记忆、运算、抽象、归纳等学习活动，起关键作用的还是人的大脑。基于人脑科学，教师的课堂教学也可以理解为是对学生大脑的开发活动，脑科学对现代中学物理课堂教学具有现实的指导意义。中学物理教师应当重视运用脑科学开展物理教学。

提升物理学习兴趣

物理教师教学中时常会碰到这样的学生，他们对社会科学学科学习兴趣浓、学习能力强、学习效果好，而在自然科学学科学习中能力欠佳，尤其是少部分女生物理学习困难重重，她们认为自己不适合物理学科的学习，厌学情绪较浓，有的女生在物理学科学习中有心无力。脑科学的研究成果告诉我们，人脑在长期进化的过程中自然地形成了逃避痛苦、追求快乐的活动机制，研究人脑科学发现，人处于身心愉悦、快乐状态时，人脑就会分泌一种叫“脑内吗啡”的物质，这种物质刺激大脑细胞大量分泌记忆性物质，就会助力人的记忆能力提升和记忆有效性提高，获取知识就会更加有效。人处于身心疲惫、痛苦状态时，人脑就会分泌肾上腺素、去甲肾上腺素以及多巴胺，大脑就会处于抑制状态，这时人就需要采取适合自身的方式缓解心理压力，这也是为什么我们经常发现课堂中表现不佳的学生，经常会做一些与课堂无关的小动作的原因。因此，物理课堂教学过程中，教师需要通过多种方式、方法使学生快乐学习，不断地增强学生学习物理的趣味性，让学生感受到物理学习是一种快乐的活动。

优化物理教学效果

脑科学研究表明，人脑有很多的功能区，如记忆功能区，记忆是学生学习过程中不可缺少的一个环节。其实记忆是人天生的大脑技能，人一出生就具有情节陈述性记忆、动作程序性记忆。自然科学学科中的物理，大量的知识记忆是需要基于现象的观察、假设的提出、实验的设计、数据的推理、结论的评估、现实的应用等复杂的活动才能获得，这类记忆为非陈述类记忆。这方面的知识不是通过听课、阅读、做题就能获取的，而是要在特定的实践过程中才能真正获取。学生在实验的探究过程中可得到潜移默化的能力，如逻辑推理能力、建构模型能力和归纳总结能力等。

给学生大胆探索松绑 脑科学研究发现，情感与认知实际上是相互渗透与相互塑造的，人在快乐的氛围中更能够活跃自己的思维，更能够勇于克服困难。教师营造轻松的课堂氛围，一是要多使用一些形象生动的语言，多用比喻、拟人等表达手法，让枯燥的知识生动起来，形象生动的比喻、风趣拟人化的语言使学生记忆保持的效率有所提高;教师关注学习内容与学生已有经验的相关性、相似性，尽量能够让学生易于接受和理解。如学生学习“电流”时，不可能直接观察到电荷的定向移动，如教师把电流比喻成水流，运用学生日常生活经验，能助力学生在大脑中产生相似的记忆。

增强学生课堂学习自主意识 脑科学研究表明：大脑的开发主要依靠的是主体自身的各种思维活动，尤其是学习活动中学生主体作用的发挥，对于学生大脑的开发具有关键性作用。如基于问题的学习是有意义、高效的，并且倡导学生在“做中学”。鼓励学生自主开展生活物理小实验，不仅能够培养学生科学研究的兴趣、品质，更加有利于学生大脑开发。人的大脑与生俱来创造性的潜力，只不过后天实践环境不同，大脑开发程度不同，有些人具有很强的创造力，有些人循规蹈矩、平平庸庸。物理生活小实验能够有效开发学生逻辑推理、空间想象、科学思维的功能。如让学生体验“筷子的神奇”，要求学生在一个塑料杯里倒满大米，然后用手压一压杯中的米，用手按着杯中米，再将一根筷子通过手指缝间插入杯子的米中，然后轻轻上提筷子，就会发现筷子把装有米的杯子提起来了。学生在这个生活物理小实验中动手操作、用眼观察，结合物理压力的知识动脑思考，米粒之间的挤压挤出了杯内的空气，杯子外面空气压力大于杯内的压力，挤压筷子和米粒之间紧紧地结合，就将装满米的杯子提起了。

运用思维导图开发学生大脑 脑科学研究表明，思维导图非常有利于学生总结、理解、运用物理知识。相较于罗列式的知识点总结，思维导图对于物理知识的总结和理解更加高效，物理学习是一个边做边学的过程，学生需要记忆的不仅仅是公式、概念以及陈述性的结论，更重要的是探究知识的过程中训练非陈述性的思维，每一个假设、推理、实验、评估都具有逻辑关联性，思维导图恰恰能够反映出这样的关联。学生在总结物理知识的过程中，教师要引导学生从核心点出发，有序回忆探究过程中形成的知识网络，让大脑的记忆更有整体性。学生学习的活动已经证明，零散的知识是不能形成整体知识结构的，就像一堆零件，如果没有组装成整机，这些零件的功能就难以发挥。

结束语

基于脑科学研究中学物理課堂教学，有助于教师研究学生如何学，研究自己如何教，学生大脑得到合理开发，有助于学生学科核心素养的培育，体现新一轮课程改革的方向。

（作者单位：湖南省长沙市长郡双语实验中学）