结构化教学促进思维衍化

2021-01-03沈达伟

物理教学探讨 2021年12期

沈达伟

摘要：思维衍化过程可分为“思维内衍”和“思维外衍”。思维内衍指在教学活动中学生思维能力这个因变量随不同教学因素影响而不断发展;思维外衍指在教学活动中学生思维能力这个因变量促进教学因素变化和发展。日常教学中我们可以通过理解深度化、实验日常化、板书精致化和比较常态化来促进学生的认知结构化，从而形成学生思维衍化。

关键词：思维衍化;结构化;板书

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2021）12-0051-4

思维衍化过程可分为“思维内衍”和“思维外衍”。思维内衍指在教学活动中学生思维能力这个因变量随不同教学因素影响而不断发展，学生对物理原理的感悟、积累和运用中促进思维的认同、发展和求异，经历思维的隐性化、显性化、结构化和品质化。思维外衍指在教学活动中学生思维能力这个因变量促进教学因素变化和发展，具有个性特征的高阶思维促进学生对教材的深度理解，能让学生在物理学习中善于把握物理事物的本质和规律，以整体联系的观点认识物理事物、掌握物理知识，能让学生深入论证并创新地构建物理模型来解决物理问题，能改变传统的教学观念和教学因素关系从而促进课堂教学的开放和生成。

日常教学中，我们可以通过理解深度化、实验日常化、板书精致化和比较常态化来促进学生的认知结构化，从而形成学生思维衍化。

1 理解深度化

结构化教学需要深度学习，深度学习提倡将新信息与已知概念和原理联系起来，整合到原有的认知结构中，从而引起对新的知识信息的理解、长期保持及迁移应用。而浅层学习将信息看成是孤立的、无联系的单元来接受和记忆，不能促进对信息和知识的理解和长期保持。在我们日常教学中，需要让学生从不同层次、不同的角度理解某一概念和原理，从而达到有意义学习。

例1 如图1所示，三个底面积相同的轻质容器内装有相同质量的水，比较水对三个容器底部的压力。

分析思路1：

由p=ρgh可知水对容器底部压强的大小关系，根据压力F=pS，三个容器受力面积相同，所以可以得出水对容器底部的压力大小关系。

上述分析思路需要先分析液体压强，再分析液体对容器底部的压力。对于逻辑思维不强的学生，他们会奇怪为什么分析压力却要先分析压强呢？知道水质量相同即水受到的重力相同，为什么压力大小不同？所以我们还需要从学生的最近发展区来设计问题，让学生能从直接分析力的角度进行。

分析思路2：

教师引导学生思考，容器中的水除了受到重力和容器底部给水的支持力，还有哪些地方和水接触，可以给水作用力，学生容易想到容器的侧壁会给水压力，方向垂直于接触面。接着，教师进一步引导分析。

师：我们用站在水平地面上的同学来模拟容器中水的受力情况（图2），此时同学若受到斜向下的压力（模拟水受到容器侧壁的压力），他对地面的压力大小将会怎样变化？

生：压力将会变大，对地面的压力大于自身受到重力的大小。

师：同理，图2的第一个容器中水对容器底部压力的大小大于自身重力大小。你能分析另外两个容器中水对容器底部压力与自身重力的大小关系吗？

生：第二个容器中水对底部压力大小等于自身重力大小，第三个容器中水对底部压力大小小于自身重力大小。

师：若容器侧面形状是曲线，还是否方便用这种方法分析呢？对比上述两种思路，你认为液体对容器底部压力大小以后如何分析呢？

生：若容器侧面形状不规则，不太好对液体进行整体受力分析，需要先分析液体对底部的压强，然后再分析压力。

2 实验日常化

《义务教育物理课程标准（2011年版）》明确指出：利用日常物品做实验，不但具有简便、直观的优点，而且有利于学生动手能力和创新意识的培养。学生实验可以激发学生内在动机和创设真实物理情境，让学生在物理学习中善于把握物理事物的本质和规律，以整体联系的观点认识物理事物、掌握物理知识，能运用高阶思维创新地构建物理模型来解决实际物理问题，完善学生思维结构。

例2 小白兔分萝卜是常见的理解杠杆平衡的习题（图3）。

学生的前概念认为平衡后两边质量相等。以往的解决方法是根据杠杆原理进行分析，这种方法的缺点在于：一是学生刚开始不容易想到，二是需要重心的相关知识，综合分析较为复杂。笔者在教学过程中利用两张同样的纸来解决这个问题。首先取两张同样的纸将其折成长条（图4），然后将一张长条状纸缠绕在另一张纸的一端并放在手指上使其水平平衡（图5），从支点处将纸撕开，一边是一张完整的纸（缠绕的那张）加一小张纸，另一边只是一张纸的部分（图6），学生看完实验后非常清楚支点两边的物体质量不相等。

例3 单摆在摆到最低点时（图7）拉力和重力大小的关系如何？

当学生思考这个问题时，由于未学习高中向心力的相关知识，利用初中的知识难以解决，笔者在教学过程中也同样利用了小实验。用一根橡皮筋，上方固定，下方悬挂一钩码，此时由于钩码处于平衡状态，所以橡皮筋对钩码的拉力等于钩码受到的重力，此时可以标记出钩码的位置。然后将钩码拉起，让其摆动，发现到达最低点时钩码的位置比原来更低，说明橡皮筋伸长更长，从而得出此时橡皮筋对钩码的拉力大于钩码受到的重力（图8）。

3 板书精致化

板书是教师在备课中构思的艺术结晶，是学生感知信息的视觉渠道，是发展学生智力和形成良好的思想品质的桥梁和工具。好的板书要求内容系列化、结构整体化，能用静态的文字反映动态的思维过程。

在力与运动复习课中，主要的目的让学生形成对力与运动之间关系的本质认识，结构化的板书对于学生形成完整的认知结构具有非常重要的作用。

例4 力与运动板书（表1）。

关于利用干冰在舞台上制造白雾的过程，若学生的思维不够深刻，很容易受到干冰的干扰，认为白雾就是二氧化碳，其实学生是没有理解干冰的作用。我们可以通过板书展示思维过程，让学生理解更深刻。

例5 舞台上白雾的形成過程板书（图9）。

4 比较常态化

比较是确定事物之间差异点和共同点的思维方法，包括类似比较、差异比较和系统比较。事物之间的共同点会使学生用联系的眼光看待，也会使学生混淆两者，认识到事物之间的差异点可以加深认知，促进学生的理解结构化。

在我们日常教学中，学生容易混淆平衡力和相互作用力，需要对它们的不同点进行深度挖掘，这样学生才能分清两者的区别。

例6 平衡力和相互作用力比较（表2）。

在教学中，电饭煲的保温档与加热档有2种电路，学生时常会混淆。若通过比较找出其共同点和不同点，可以加深对系统的理解，形成系统思维。

例7 电饭煲保温档和加热档比较（表3）。基于思维衍化的结构化学习强调学生的发展需求，有利于挖掘学习者的学习潜力，让学生在有效价值判断的基础上学习新知识，并有策略地融入自身原有的认知结构，实现知识结构化，学习过程既是可视的，更是触及心灵的。