初中物理教学之思维型课堂的研究

郭全洲

(甘肃省天水市武山县第四中学,甘肃天水 741000)

一、科学思维与认知基础

在教学过程中教师要结合学生本身的认知水平和习惯所产生的常识性知识基础，做到深入浅出地讲解物理现象和引导学生通过科学的思考方式对理论有一个初步的预判。皮亚杰讲过学生的认知是逐渐发展和完善的过程，通过不断学习新的知识，进而不断完善认知结构。所谓原始认知，是学生学习新知识的时候，产生的主观意识形态所谓的想当然的想法，可以称之为主观见解，也就是学生的认知结构。这其实是一种心理组织，通过对客观事物的感知在大脑中进行的信息整理，此时进行认知干预，便会完善认知结构。而优秀的物理课堂的教学就是一种认知干预，干预的目的不仅是让学生掌握物理知识，同时让学生养成科学的思维习惯。简单的认知理论，放在物理课堂，这便是思维型课堂的心理学基础。思维型课堂指在学习的过程中通过与主观意识发生的认知冲突去逐步推进思维进展，从而让学生不仅学习了基础知识，还通过科学的思维引导，将这种知识变成自己的认知结构中的一部分。

通过这种思维型课堂的反复训练，学生便会对主观意识有所掌握，而不是被主观意识影响思维逻辑。结合课堂中的认知诊断和观察个体对物理学习过程中的思维表露，教师不断地进行调整和引导，通过每一节知识点的反复训练，让学生形成这种思维习惯，这便是科学的思维方式的锻炼及养成。

二、科学思维能力与初中物理教学

纵观整个物理学历史，在逐渐从无到有，从零零散散的知识到枝繁叶茂的体系，都是源自人们对世界的一步步探索和了解掌握自然规律的过程。而科学的思维在这个过程尤为重要，举个人们熟知的故事：“牛顿发现万有引力是因为苹果砸到了他头上”。（我们暂且不管这个事情的真实性，且当寓言故事来简单看其中的科学思维。）试想如果牛顿没有经常思考的习惯，即使苹果砸到头上，和大部分人一样认为这是平常的自然现象而不会再深究背后的物理理论，那么就有可能不是他发现万有引力定律了。而在这个过程中，牛顿先是问了为什么，随后进行了简单的思考，进而去对相关的猜想做验证。这其实是一个较为科学的探究过程。物理学的学习也是如此。和最初发现这些理论的科学家一样，去探索一个现象背后的理论和知识，跟着这种思维去走一遍，不仅真正学得了知识，而且还知道根本原理，也可以在这个过程中举一反三，在多问几个为什么的过程中，将相关的知识都逐一理解，那么物理学习还有什么困难呢？

在物理教学中，可以将科学的思维方式进一步分类为如下三种思维方式，可以更加具体地让学生有迹可循地学习训练：逆向思维-反问法，发散性思维-关联法，创新性思维-假设验证法。通过具体的方法和思维方式进行关联，在教学中便可以更容易引导学生树立科学思维意识，养成科学思维习惯。

（一）逆向思维-反问法

逆向思维尤其适合在概念和规律性的知识点学习中应用，往往会产生事半功倍的效果，而逆向思维的简单执行方法就是反问，多问几个为什么，例如，在教学“电生磁”这节知识点的时候。靠近导线的小磁针在导线通断线时候会发生摆动，那么可以引导学生来思考为什么会产生这个现象呢？学生因为之前学了相互作用力的知识就会想到，小磁针受到了力的作用，再由控制变量法得知，发生变化的是导线通电与否，所以可以得到，电流流过导线，周围会产生磁力。这样便深入浅出地运用逆向思维的方式，将电生磁的知识生动形象地讲解完成，学生因此也会慢慢养成这种思维方式。学生学习了发现问题和解决问题的途径和方法，非常有利于对自然科学的学习。

（二）发散性思维-关联法

进一步学习这个知识点，通过发散性思维进行讲解，这时候教师可以先让学生思考，生活中还有哪些电生磁的例子？将问题简单化，让学生回想脑海里还有什么现象是通了电会动的，然后根据学生的回答，老师挑选学生答对的例子进行详细讲解。例如，电动机转动是因为电流通过线圈产生磁场，与永磁体发生相互作用力从而形成了转动的效果，从而得知通电线圈所产生的磁力更大，而且可以产生稳定磁场，同时可以做实验得出通电大小和线圈圈数的不同所产生的转速也不同，自然有这些变量肯定会影响所产生磁场的大小。再比如前面学到的电流表，是不是也是通电之后，电流表产生了转动，其根本变量与产生结果之间是不是也只是通电否和指针摆动与否，而摆动幅度的大小，就是电流的大小，学生会进一步想到，所产生的磁场强度与电流大小有关。这一步已经涉及到高中物理知识了，再如果多问几个为什么，会探索到本科电气工程专业电机学的知识，考虑到学生的接受度和教纲范围由此可以停止更深的引导。但是好学的学生会得益于这种思维方式继续学下去，继续思考下去，这不正是我们物理教学和基础教育的目的么？这不就是达到了自主学习的目的了么？这不就是新课改的要求所在么？由此可见在物理教学中，科学的思维方式培养是多么的重要。

（三）创新性思维-假设验证法

下面我们还是跟着“电生磁”的知识点，引入创新性思维-假设验证法，既然可以电生磁，可以先问学生，电是哪里来的呢，学生会想到是发电站发出来的，那么为什么发电站可以发电呢。这时候就可以利用多媒体等视频直观的教学手段，展现多媒体在物理教学中的优势。播放一段发电站发电的视频，让学生了解到发电站之所以可以发电是因为有一个叫发电机的装置，而发电机的结构造型以及装置，和电动机几乎无异，此时聪明的学生便会意识到也就是提出假设，是发电机的转动生的电。学生继续思考为什么发电机转动会生电，此时给出结论，因为转动会让线圈切割磁感线，并不是线圈在磁场中的其他运动产生的，“电生磁”和“磁生电”这两节课在人教版课本中，是一前一后的知识点。而通过创新性的思维方式，使得学生大胆假设，从而得出近乎于现有理论的认识，虽然不是非常准确的概念和理论，但是通过学生自己思考到这一步的时候，教师再进行教授成熟的物理理论时，学生便无理解上的困难了，而是知识点上的规范和标准稍加修正。

（四）培养科学思维能力的意义

通过一节课的知识点，简单进行了三个思维方式的论述，可以看出来，在具体的思维过程中，这三种思维方式是你中有我，我中有你的，所以我们统称为科学的思维方式。掌握了这种思维方式后，可以看出来，初中物理课堂就不再是以教为主的课堂了，而是以学为主的课堂。思维型的课堂，不仅对简单知识点可以有着“抛砖引玉”的作用，即通过一个知识，学得其他知识点；通过浅显知识，理解深入的知识点；通过生活简单例子，学习到专业的物理理论知识。而且对较为难的知识，有着降级化的处理效果，即教授较难的知识点时，可以先引入基础知识，然后让学生通过科学的思维方式引入当堂课所要教授的知识内容，这有着出其不意的教学效果。同时结合物理实验，让学生手脑并用进行学习和自主探讨，通过“为什么—假设—实验—结果验证”的流程，进行反复的思维训练。对于没有条件做的实验，可以通过互联网等现代教育手段，展现出实验效果。这就需要教师在课堂外下功夫，只有通过教师多下功夫，学生才能轻松理解，这才是减轻学生负担的正确方法，将主要问题放在课堂上解决，将学习死板知识变成“登上山顶的一颗草莓”，而登山的本来目的就是体验这个过程，物理课堂的主要目的，也应该是体验整个课堂的思维训练过程。知识永远是学不完的，也不是一劳永逸的，只有科学的思维方式，对学生以后的学习乃至整个人生才是画龙点睛的作用。

三、思维型课堂的教学启示

思维型课堂很显然会让学生学得更加轻松也更加高效，但是要求教师在课前做一些充足的准备工作，让教师首先体会到这种科学的思维方式，才能够很好地引导。

（一）提高自身的科学素养，加强科学思维的精神认知

通过了解学生本身的认知基础，结合物理学课本的教学大纲并提出一套科学思维方式的备课指南，然后在课堂上有效实施，这一过程对大部分教师并不是经常熟练使用的，在课堂上也没有意识到科学思维方式对解释物理现象的重要性，不怎么关注学生的物理素养和科学素养习惯的养成。想在物理课堂上有效的实施科学思维方式的训练，这就要求教师不仅要熟知学科知识点，而且要持续加强学习前沿的科学思维方法的教学思路，将科学思维方法合理运用进教学设计中。

（二）结合课改教学理念，关注培养思维能力

笔者在多年的教学实践研究中发现一个普遍的规律，经常发问为什么的学生也就是善于独立思考的学生，物理成绩优异或有大幅度的提升，这些学生能够学会科学思维方式并灵活应用，感受科学思考对学习知识和解决问题的高效性，使他们更加对物理学感兴趣，更加喜欢思考物理现象背后的理论。反之，一小部分学生，在物理学习过程中喜欢背诵物理概念，他们往往不喜欢思考，在开始阶段也考出不错成绩，但往往到较难的知识点时，因为他们没有理解知识背后的原理，记忆容易混淆和困难，不会举一反三，在考试中成绩会逐渐下滑。对这一部分学生，往往是科学思维方式教学的重点对象，这就要求教师要适当地对这部分学生进行开小灶，多加引导和训练，进行循循善诱，让他们感受到科学思维方式的重要性和乐趣，真正掌握这一方法。

作为新课改和新时代的教师，要紧跟科学教学方法，不断提升和改进教学思路，转变传统的记忆式教学方法，利用从思维层面培养的教学方法，完成初中物理教育改革的真正目的。

（三）激励学生独立思考，培养科学思维习惯

教师在课堂上进行思维引导过程中要多对学生进行正面激励和善意的鼓舞，尤其对于刚刚接触物理课程的学生。常言道：“鼓励是一股清泉，激活前进的动力”，尤其启蒙阶段的学生，刚刚开始接触抽象的理论难免会有厌倦心理和思维误区，这时候作为教师，不仅要科学引导，让学生思维更加全面，更重要的是教师一定要善于鼓励学生，给学生信心，培养他们对物理学的兴趣，更好地去享受在思维探索的过程中的乐趣。

四、结束语

科学思维方式是学习过程和研究过程中必不可少的一种方法，更是一种能力。在养成这种思维习惯的时候，不能排斥其他思维方式的发展，也不可一概而论，因材施教还是不能省略。在自然科学里面，尤其物理学里面，科学思维方式和其他学习方法是相辅相成的，共同影响，共同促进的。学生慢慢通过物理课堂养成科学思维习惯，对学习其他课程以至于今后的工作和生活都是一种很好的习惯。所谓“少年强则国强”，在初中阶段如果培养了科学的思维方式，不仅对学生的影响是深远的，对国家未来科学事业也有不容小觑的作用。