运用思维导学提升高中生物理解题能力的探索

2023-06-09刘海燕

数理天地(高中版) 2023年6期

刘海燕

【摘要】随着新高考模式的推行，高中学科教学改革势在必行.高中物理教师必须转变教学观念，领会新高考政策的内涵，创新课堂教学模式，提升课堂教学效率，实现由传统的课堂向创新型课堂迈进.高中物理教学尤其要重视学生思维能力的培养，而思维导学式是一种行之有效的教学模式.本文立足于教学实践，积极探究了如何运用思维导学方式，提升高中生物理解题能力，以期为一线高中物理教学工作提供帮助.

【关键词】思维导学;高中生;物理解题

“思维导学”从学生的发展目标出发，立足“激活思维、发展思维、优化思维”三个学习层次，以学生发展为中心，以学习方法为重心，以思维提升为重点，作为学生继续学习和自主学习方向.并且通过“思维可视化，思维建模”等方式，将抽象、隐藏、不可触摸的物理知识形象化、具象化.通过不断优化学生的思维，为学生创造出“隐性思维效应和思维互动效应”，在这两个效应中，学生不断提高高层次思维的质量，提升解决问题能力，以及知识运用能力.

1 运用思维导学提升高中生物理解题能力策略

1.1 转变教学观念，培养思维之根

在新课标下，教师需要改变保守和过时的教学模式，培养学生的思维能力.教学大纲明确指出：高中物理理解意味着教师必须了解中学物理知识的性质和结构，以及学生的思维方式和方法.根据这一目标，教师必须有目的地、系统地规划和实施各种探究活动，通过改进教学策略，培养学生的物理思维，提升学生解决问题的能力.

教师对“思维”的理解，会影响高中物理教育的水平，进而决定学生学习的深度，因此，高中物理教师应该将如何提高学生的思维水平作为第一要务.教师要引导学生在学习或思考的基础上合作学习，并不断找到解决问题的方法，同时，教师必须考虑学生思维的差异，实现分层教学，以促进学生思维的发展，从而真正实现高中物理教育的价值.

1.2 优化思维结构，提升综合能力

（1）做到思维可视化.思维可视化是一种有效的思维训练技术，它可以与不同的科目相结合，并使用一系列图形技术和工具，使抽象和隐藏的思维过程具体化、可视化，是公认的有效教学方法和思维策略，有助于提高学生的思维效率和深化思维活动.思维可视化可以通过以下方式实现：绘制思维导图、图示实验操作过程等.高中物理允许对知识进行宏观和微观解释，可以使用图形方法，完成从微观到宏观思维的转变，帮助教师了解学生思维活动，使教师与学生的思维发生碰撞，进而改变学生的思维，开发和优化知识结构，使学生能够创建认知思维模型.

（2）进行思维建模.思维建模在提升学生物理解题能力方面有着重要的作用，它主要是通过思维建模方法，指导和训练学生在学习过程中积极内省自己的思维过程，并与团队成员进行比较和讨论，以改进他们的思维建模过程.思维建模必须包括三个过程：分析、建模和解模.建模过程是一个抽象的过程，是吸收精华、简化复杂问题的过程，也是实际解决方案的主要捕获方式.因此，在学习核心内容时，教师必须引导学生思考，帮助学生更好地理解内化知识，做到迁移和应用相关知识.在学生完成思维建模之后，需要通过有意识的实践，积极提升思维活动的效果，从而鼓励学生在常规学习中，更加注重自己的思维训练方法；也可以在解决复杂问题时，进行多类型的思维模式的优化，在不断整合的过程中，提升思维能力，优化和创新思维方式，最终促使物理知识的内化和迁移.

1.3 创设有效情境，激发思维火花

新课标非常重视“素养”培育，提倡创造有利于教学的情境创设，最重要的是，创设有效情境，激发思维火花，这对于发展学生的探究能力有着重要作用.高中物理教学的重点是深化学习，同时强调高中物理知识是解决实际问题的手段，需要根据实际情况，评估学生的核心素养.高中物理知识是有生命、力量和思想的，并取决于具体教学中，教师如何创设学习情境.因此，新课标下鼓励高中物理课堂教学创设情境，引导学生积极开展学习，激发基于学生思维的灵感，并在思维活动的背景下促进深度思考.为此，在学习过程中，需要创造一个能够激发学生思维的环境，作为学习的起点.如与物理学相关的社团活动、实验研究、社会实践等，都是学生运用知识的实验场所，使学生能够将个人经验与物理知识相结合，以获得全面解决实际问题所需的技能.

1.4 借助学习联盟，促进思维发展

这里的学习联盟是一种形象的说法，它指的是一种学习共同体.在新课标下，借助学习联盟，构建学习共同体，运用小组合作的学习方式，可以有效促进学生思维发展，实现深度学习，它打破了以往靠记忆和个人机械学习的浅层学习状态，真正实现了思维的高阶发展.深度学习特别注重深入思考，培养学生的理性思维，促进学生思维的优化，以提高他们的思维质量.在高中物理课堂上，通过小组合作，以任务驱动实现深度学习，通过互动研究、小组评估和成果分享，指导学生进行深度思考.在这个学习共同体里，每一个成员都参与学习，在每一个环节搜索信息，并共享思维结果，深化学习过程，通过思维碰撞，提出自己的想法.

2 运用思维导学提升高中生物理解题能力例谈

2.1 运用极限思维，简化解题过程

“极限思维”是一种假设性思维，对问题条件的极限先做出假设，以实现解决问题的目的.首先，需要对题目及其条件进行合理的论证，然后将这种合理的情况外推到问题及其条件的极限，这样学生就很容易得到答案.学生在学习惯性定律时，首次接触极限思维，该定律驳斥了之前的结论，即“力是维持物体运动的原因”这个结论.用伏安测量灯泡电阻的实验中，学生需要选择一个合适测量仪器——滑动变阻器，此时学生使用极限思维，预估所需变阻器的范围，保护电路防止实验失误，因此需要一个合适的滑动变阻器，测试最大值和最小值.

例1 如图1所示，电源的电动势能為E，内阻是r，R1是可变电阻，若增大R1，以下选项正确的是（）

（A）R3的功率会增大.

（B）R2的功率随之增大.

（C）R的功率也会变大.

（D）R0的功率也会增大.

分析结合题目可知，当R1增大时，电路中的电流会随之发生变化，进而会影响整个电路发生变化.基于此，可得出解题的思路：一是运用常规的串联和并联进行计算，但是过程比较繁杂，影响计算结果.二是运用极限思维，将电阻R1进行调节至最小到0，呈现短路状态；相反将R1进行调节至无限大时，呈现断路状态，这样处理结果很清楚，省略了繁复的计算过程，运用极限思维，很容易地得到了答案为（B）（C）.

2.2 运用逆向思维，提升解题能力

逆向思维与之相对的是正向思维，它是正向思维的逆过程.当遇到非常规问题时，运用普通的方法往往无从下手，这时可以改变思维方向，从不同的角度进行思考，也许会得到不同的结果.在高中物理学中，运用逆向思维能够显著提升学生的解题能力，可以达到事半功倍的效果.

例2 如图2所示，两小球A和B的水平间距是L，都处于离地面高度为h处，若将A球抛向B时，在相同时间又让B球自由下落，当两球发生碰撞时，竖直分速度发生了变化，而水平分速度未变，且方向相反，但是它们的大小不变（因l和h都是定值，其他力和时间可忽略不计），那么下面选项正确的是（）

（A）A和B两小球能否在落地前发生碰撞，取决于A球的初速度大小.

（B）若A和B两小球在落地前未发生碰撞，那么以后都不会发生碰撞.

（C）A和B两小球，在最高处不能相遇.

（D）A和B两小球，无论何种条件下都不能相遇.

分析如果A和B两小球恰好在落地时第一次发生碰撞，则可得到A的初速度v=l 2gh2h，此时需要分情况进行分析：一是A的初速度v>l 2gh2h时，两小球能发生碰撞；二是A的初速度v<l 2gh2h时，两小球则不会在落地前发生碰撞，因为A有水平速度，它们落地之后，出现了平抛运动中的逆运动，两小球在竖直方向上始终处于同一高度，水平方向上逐渐靠近，为此得出（A）正确.

2.3 利用模型思维，增强推理能力

模型是物理学中的一个重要思想，它是模型思维的主要呈现形式.学生需要学习和理解物理知识中不同类型主题的物理模型，因为不同的物理模型具有不同的特点.

例3 如图3所示，游乐园中有两个高度不同的光滑的轨道，两人同时分别从两轨道的A点自由滑落到B点，下列说法正确的是（）

（A）在自由滑落过程中，乙的切向加速度始终小于甲的切向加速度.

（B）甲乙在同一滑落高度时速度大小相同.

（C）甲乙在同一滑落高度时用时相同.

（D）根据题意乙要比甲晚到B点.

分析加速度与速度变化和发生速度变化的时间长短有关，但与速度的大小无关.结合机械能守恒定律，经过分析得出（B）（D）正确.

3 结语

新课标下的高中物理思维导学，非常注重学生的思维过程，教学中老师需要通过各种渠道，创设真实的教学情境，激发学生的思维活动，引发思维碰撞，产生思维的火花，实现学生和教师思维的同步发展，提升课堂效率，培养学生的学科素養，促进学生的全面发展.

【本文系甘肃省教育科学“十四五”规划2022年度一般课题研究成果之一，课题名称《运用思维导学提升高中生物理解题能力的实践研究》，课题立项号：GS［2022］GHB0568】

参考文献：