基于高阶思维培养的解决物理学习思维障碍的策略研究

钱佳芹

【内容摘要】本文主要阐述了学生由于分析与综合、比较、抽象与概括能力的欠缺，在物理学习中会产生思维障碍，所以在教学中通过构建思维导图、完善知识体系;借力实验教学，认识物理本质;依托微课录制，类比理解概念;增设情境教学，突破思维定式来实现逐步突破学生的思维障碍，培养学生物理思维的整体性、科学性、对比性和批判性，逐步建立高阶思维。

【关键词】物理学习  思维障碍  高阶思维

由于学生思维水平、思考能力、对生活的认知、对概念的理解各不相同，所以在学习物理的过程中会存在一些思维障碍，这就需要教师在教学过程中关注各个层次的学生，布鲁姆教育目标分类理论把人的认知思维过程分为六个层次，包含层次较低的记忆、理解和应用的低阶思维，主要用于学习事实性知识和简单任务的完成，而对于需要高层次认知水平为主的综合能力——高阶思维则注重分析、评价和创造，重在培养和发展学生的核心素养。

一、构建思维导图，完善知识体系，培养物理思维的整体性

学生在学习过程中对学科产生的困难，畏难情绪以及知识体系混乱，主要原因是对书本概念、公式、原理的不熟悉，不能将这些科学知识系统化，在教学过程中我们也能发现，很多学生的知识是碎片化的，在大脑中没有知识网络和体系，对于知识的综合运用能力就非常薄弱。所以在课堂教学过程中，特别是物理复习课中采用构建思维导图的方式可以帮助学生更好地梳理知识体系，比如在固体密度的测量复习课中，要求学生结合具体的原理，设计简单的测量实验，明确需要测量的物理量，并能根据测量的物理量进行计算。采用一种递进的方式带领学生一起构建思维导图，理清物理量之间的关系。

例1：近日，小科买了一盒橡皮泥，标签上写着橡皮泥的密度大约是1.34×103kg/m3，小科想测试一下拿到手的橡皮泥是否符合标准（假设橡皮泥不吸水），请你思考：

（1）利用天平，水，量筒，细线测出橡皮泥的密度。

（2）利用弹簧测力计，天平，足量的水，烧杯，细线测出橡皮泥的密度。

這是复习课的例1部分，对于大部分学生来说（1）都能直接运用密度的公式进行测量，但是在（2）中运用阿基米德等知识来解决质量、体积的测量时，学生的思维就受到了限制，所以在课堂设计中就通过思维导图的构建，拓展质量的测量方式，最终确认不管用任何方法，始终依据密度测量的原理，也就是如何利用提供的器材测量物体的质量和体积，化繁为简。基于这个基础增加浙教版八年级上17页的橡皮泥的沉与浮，完全运用浮力知识来测质量，再根据测固体体积的方法计算出橡皮泥的密度。

思维导图的构建对于学生高阶思维的培养是十分有帮助的，学生的知识不再是简单的记忆、理解和应用，他们的知识会系统化，多元化，慢慢思维就走向分析、评价和创造。当然，学生的学习过程是由低阶到高阶的一个过程，我们的思维导图构建也是由一个章节到一本书，最后到初中三年的内容，实现阶梯式提升，同时将思维导图应用到一题多解、举一反三类题目中，对学生思维提升也是有很大帮助的。

二、借力实验教学，认识物理本质，培养物理思维的科学性

在物理的学习过程中，很多学生会凭借自己的感觉来学习科学，认为“我觉得”是科学的，殊不知很多时候凭借感觉来作为评判标准是不可靠的，我们需要借助科学实验器材，进行直接测量，通过数据或者现象来全面认识事物，掌握物理知识的本质。

比如学生冬天在室外摸铁块比木头凉，就会主观认为这是由于铁比木头温度低。这个时候我们就可以借助于实验展开教学，利用温度传感器测量两者的温度，发现两者的温度是一样的，这就可以带领学生一起查阅资料分析出现这种感觉的主要原因是金属和木材的导热系数不同。所以冬天手放在铁上面，手上的热量很快被铁带走，手感觉冷。木头传热慢，我们就感觉到用手触摸铁比木头冷。如果是炎炎夏日，气温高于37℃就会反过来，铁给你带来大量的热，你就会觉得铁比木头热。

学生认为站在水平地面和斜面上的电子秤上时，电子秤的示数是一样的，他认为人的重力是不会改变的。在教学过程中可以借助实验，将电子秤分别放在水平地面和斜面上，再让学生站上去，会发现水平面上的示数大于斜面上的示数，接着引导学生分析站在电子秤上测出的是人对称的压力，我们在水平面上对电子秤的压力等于人的重力，但是在斜面上对电子秤的压力为重力的分力，所以要小一些，这个实验模型对于学生正确理解压力和重力的区别也是非常有帮助的。

实验教学作为国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。通过直观的科学实验使学生明确自己预认知上的偏差，在课堂教学中直接运用实验道具呈现直观的数据，学生通过观察、实验、分析和对比，获得知识与发展能力。在学习过程中，教师也不再是简单地说“NO”，而是把知识学习的过程还给学生，让学生发现“感觉”的认知是不可靠的，真正延伸知识的深度和广度。

三、依托微课录制，类比理解概念，培养物理思维的对比性

物理教学中的概念教学不同于其他学科，不仅要准确反映物理现象，还需要反映本质属性，所以往往物理的概念描述简单，但是都是基于物理现象、过程等的观察、归纳和总结，很多学生都觉得物理概念能听懂，但不会做，而微课以视频为载体，教师围绕教学过程中学生存在难以理解的知识点进行进一步讲解，并且将类比的概念做一个系统的微课，存于学生的pad端，这种微课存在随时性、方便性、系统性的优点，加强学生对概念的理解，培养学生分析能力。

在物体的浮沉条件情况中“悬浮”和“漂浮”这两种状态往往是学生容易混淆的，“悬浮”是指物体能够在液体中的任意位置停留，保持平衡状态，而“漂浮”是“上浮”的最终结果，一开始由于手的压力使物体浸没在液体中，撤除压力，由于浮力大于重力，所以物体会上浮，最后因为受到平衡力的作用而处于漂浮状态。这两种状态下，物体的F浮=G，但两者所受到的浮力的含义是不同的，因为悬浮是完全浸没，即V物=V排，漂浮是一部分浸没，即V物>V排。我们就可以利用录制微课的方式将物体的浮沉条件中的“上浮”和“下沉”，“漂浮”“悬浮”和“沉底”再做一个全面的对比，将两种运动过程与三种平衡状态做对比，加深学生对于浮沉条件的理解。

在发电机和电动机的学习中，可以发现两者的内部构造是非常相似的，甚至是相同的，学生在学习新课后，往往会觉得很难分辨。利用微课录制的方式，将电动机和发电机的原理模型图放进去，从原理、能量转化、发现者、外部结构等角度展开类比，将两者进行有效对比，利于学生更好地理解发电机和电动机的相关知识。其实物理微课在类比概念辨析上是非常有帮助的。对有相同或相似特征的不同物体、物理现象、物理过程、物理条件和物理方法，通过联系、区分与发展的思维视角对它们的属性、特征、运动规律等进行分析和总结，指向高阶思维发展，学生习得本真。

四、增设情境教学，突破思维定式，培养物理思维的批判性

生活在大自然这个环境中，学生能够获得许多生活经验，从而感性地认识很多物理现象，这是学生在接触物理之前对物理学科的初认识。学生积累的有些生活经验是符合科学逻辑的，这就会触动学生学习内驱力，激发更多学习潜能，在外界环境条件不变的情况下，定式使人能够应用已掌握的方法迅速解决问题。很多同学在学习过程中，会习惯地将已经熟练掌握的规律和经验应用到现有的学习中，从而形成对学习物理知识的干扰和影响，甚至产生一些错误的认识或理解。在物理的教学过程中，可以增设一些情境式体验来打破固化思维。

在学习牛顿第一定律時，为了让学生更好地理解力是改变物体运动状态的原因，在教学设计中，往往会让学生思考：“亚里士多德的‘力是维持物体运动的原因”这句话是否正确，学生会根据生活中的经验手推箱子，箱子运动，手不推箱子，箱子就停止运动，认为这句话非常合理，而且很长一段时间，学生始终会认为，生活中明明就是这样告诉我们的，为什么亚里士多德这句话是错误的。这时，教师可以增设一个教学情境，让学生用力推一下橡皮，观察橡皮的运动状态，学生的阐述是：“橡皮在桌面上运动一小段距离之后停止运动了。”老师说“那请问当你手离开之后，橡皮还在运动吗？”学生会回答在运动中，这时学生的思维就会产生冲突，进而思考为什么是运动一段距离之后才停下，是因为受到摩擦力的作用，说明在手推箱子的时候，除了受到推力的作用，还受到阻力的作用，撤离拉力之后，箱子在阻力作用下速度会越来越小，最终停止。如果箱子不受阻力的作用，撤去拉力箱子将保持匀速直线运动状态。在这种情况下，车的运动并没有力去维持。所以，物体的运动并不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。在这个过程中我们只是增设了一个小小的情境，让学生明白箱子的运动实际上是推力和阻力共同作用的结果。

对于初中生来说，他们的逻辑思维本身非常容易受定式的影响，会和人们最初认识世界的思维模式相似，所以在教学过程中需要不断增设情境教学，冲破固有思维模式，时刻保持批判性思维，这是一种思维技能，也是思维倾向。可以培养学生在认知世界的过程中，不断思考问题所在，审慎地作出判断，或暂不下判断，或修改已有判断，以理由和证据去理解症结和预计后果，在不断探究的过程中形成属于自己的思维方式和能力。

“授人以鱼不如授人以渔”，学生物理学习的思维障碍形成的原因有很多，我们需要不断改变自己的教学方式，不断整合教学资源，通过有意识地培养和训练，不断寻找学生思维障碍的问题区域，并想方设法去突破这些问题，将高阶思维的培养渗透在平时的教学活动中，培养真正适应社会发展的高阶人才。

【参考文献】

[1] 徐永芝. 学生物理学习思维障碍及其突破[J]. 教学管理，2019（7）.

[2] 李锦. 多维引导 突破初中物理学习思维障碍[J]. 附件基础教育研究，2018（11）.

[3] 张芬芬. 初中科学学习思维障碍例析[J]. 长春教育学院院报，2014，30（2）.

[4] 阎金铎. 物理思维论[M]. 南宁：广西教育出版社，1999.

（作者单位：浙江省杭州市丁兰实验中学）