心理认知视域下高中物理学科核心素养的培养

摘 要：本文从认知心理学的角度出发，探讨高中物理课堂教学中心理认知能力与物理学科核心素养之间的辩证关系，进而明确心理认知能力在促进物理学科核心素养培养中的重要作用，并提出相应的培养策略。这对于教学实践具有重要的现实意义。

关键词：心理认知；核心素养；培养策略

1 引言

认知心理学研究人类的感觉、知觉、注意、思维、学习、记忆、分析、推理、言语和决策等心理认知过程。它深入探讨了认知行为背后的思维发展、逻辑推理、决策制定等心理过程，以及在这些过程中的动机产生和情感投入。认知心理学强调了心理过程之间的相互联系和相互制约。作为关键的认知能力，心理认知对学生在各学科的学习和发展中起着至关重要的作用。［1］因此，从心理认知的角度分析和实施关于物理学科核心素养的培养策略，对学生整体素质的提升具有重大意义。

2 心理认知与物理学科核心素养的辩证关系

物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。［2］这些素养的培育都离不开心理认知的具体活动。心理认知能力对学生在物理学科中建立物理模型、理解知识、应用知识方面具有显著影响。例如，培养观察能力和注意力有助于学生更好地理解实验现象和形成物理观念；提升记忆能力和思维能力有助于学生更好地识记与理解物理知识；培养推理能力和应用能力则有助于学生更好地理解物理规律并进行实践操作。这些心理认知能力与物理学科核心素养之间的辩证关系如图1所示。因此，提升心理认知水平可以有效促进物理学科核心素养的养成。

3 心理认知在培养物理学科核心素养过程中的作用

心理认知相关内容涵盖了人的思维、学习以及信息处理等多个方面。它对于高中学生在学习物理时理解抽象概念、建构理想模型、进行逻辑推理、解决问题以及设计实验等高级思维活动起着至关重要的作用。因此，心理认知在培养物理学科核心素养的过程中扮演着重要角色。

3.1 心理认知能力促进学习策略的形成

心理认知相关研究指出，学生的学习策略对学业成就有重要影响。通过指导和培养学生在物理学科中的认知、元认知、资源管理等学习策略，他们可以更有效地组织和管理学习材料；同时，培养学生的元认知能力，使他们对学习过程和策略进行反思和调控，从而更好地了解自己的学习方式和需求，并据此灵活地调整学习策略，提高学习效率。

3.2 心理认知能力促进物理观念的建立

科学系统地培养学生的观察、注意、分析、推理等心理认知能力，可以有效提升他们对物理知识的理解能力和记忆能力，从而提高其学习效率。例如，在讲授天体运行知识时，教师可以教授学生一些关于卫星发射、运行、变轨方面的记忆技巧和思维方法，如詹姆斯的初级记忆法和次级记忆法。这有助于学生更好地形成物理观念、建立物理模型、掌握和运用物理知识，进而树立他们为人类发展不断探索的远大理想。在讲授质点概念时，教师可以让同学们认真观察蝴蝶、篮球的机械运动情景，并提出问题：在什么情况下，我们只需关注物体的整体运动，而不用考虑物体的大小和形状，从而可以把物体看作一个点来简化问题呢？通过这样的分析与思考，可以促进学生对质点概念的理解，使其形成物理观念，并理解理想模型法在物理学科中的重要作用。本文关于质点概念的活动设计如表1所示。

3.3 心理认知能力促进科学思维的发展

心理认知能力的培养对于学生来说至关重要。它不仅有助于学生掌握物理知识，还能促进其科学思维的发展。例如，观察力的培养既是提升心理认知能力的基础，也是学好高中物理课程的关键，更是培养科学思维的核心。通过科学合理的观察训练，可以提高学生对细节的敏感度以及对问题的专注度，使他们能够深入分析现象的特征，总结出现象背后的规律，从而促进其科学思维的发展。教师在讲授“位置变化快慢的描述——速度”这一概念时，通过引导学生比较运动员在比赛中不同时段的运动快慢，可以帮助他们分析和理解表象背后的物理内涵。这样的活动不仅能够激发学生对过程量和状态量的思考，还有利于他们思维的科学化，促使他们实现从抽象到形象、从知识到能力的转变。本文关于速度概念的活动设计如表2所示。

3.4 心理认知能力促进解决问题能力的养成

理解和运用物理概念与理论，需要经历抽象思维和逻辑推理等高阶认知心理过程。这些高阶认知心理过程不仅有助于学生更深入地理解和应用高中物理知识，还能够促进他们解决问题技能的发展，包括问题分析、推理和创造性思考等。这样，学生就能更有效地应对物理学科中的问题和挑战。

4 心理认知视域下高中物理学科核心素养的培养策略

显然，通过强化学生的注意力、观察力、思维力、推理力、记忆力、实验技能和问题解决等能力，可以显著提升他们对物理知识的掌握程度，从而培养必要品格和关键能力。这有助于实现物理学科核心素养的培养目标，并最终将这些素养转化为远大的理想，实现核心素养的育人功能。本文总结了心理认知视域下高中物理学科核心素养的培养策略，如图2所示。

4.1 调动心理认知，优先创设学习情境

4.1.1 创设情境，激发学生的观察力和注意力

例如，在讲授平抛运动时，教师可以设计一个“套圈”游戏。在这个游戏中，学生站在固定位置，尝试将手中的套圈水平抛出以套中地面上的指定物品。这种轻松愉快的物理情境不仅能够激发学生的好胜心理，还能让他们在激动的心情下调动观察能力和注意力。通过这样的活动，学生能够在实践中锻炼手脑协调的控制能力，并通过不断地尝试和总结，促进自身思维的快速进阶发展。

4.1.2 理解内涵，帮助学生建立概念的框架

在讲授库仑定律时，教师可以引导学生观察一个带电小球在另一个固定带电小球所产生的电场中的情况。具体来说，教师可以让学生观察悬于丝线上的带电小球在电场作用下偏离竖直方向的角度变化。通过这种观察，学生可以分析并得出影响静电力大小的因素。接着，教师可以引导学生运用受力分析和控制变量等方法，来建立物理概念和培养科学思维。这样的教学活动有助于促进学生物理学科核心素养的发展。

4.2 激发高阶心理认知，适时引导深度思考

4.2.1 引导学生思考问题，培养学生的核心素养

在讲授天体运行时，教师可以引导学生深入分析太阳系中的行星究竟受到哪些力的作用。如果将天体运行的轨道近似地看作圆周，那么此时向心力的来源是什么？如果万有引力提供了向心力，那么我们可以建立怎样的方程？通过引导学生思考，让学生逐步体会浩瀚宇宙中蕴含的物理规律和科学知识的巨大魅力，从而为后续卫星的发射、变轨、回收等知识的学习打下基础。当学生的知识足够丰富、心理认知趋于稳定后，他们自然而然能够深入思考天体运行的奥秘，并将原本抽象难懂的问题融入到对知识的探索过程中。

4.2.2 设计启发性学习任务，激发学生的学习兴趣

教师应当引导学生充分调动感觉、知觉、思维、判断和决策等心理活动，通过让学生亲身体验和探索物理现象的过程，来培养自身的观察力、实验设计能力和问题解决能力，从而更有效地在课堂上培养学生的核心素养。例如，在讲授电磁感应现象及其应用时，教师可以设计一系列具有启发性的学习任务，以优化学生的心理认知过程，促进其核心素养的发展。同时，教师可以提供多样化的学习资源，包括科普读物、科学网站和实验设备等。这样做可以激发学生的学习兴趣，培养他们主动探究和自主学习的习惯和能力。

4.3 综合运用心理认知，高效进行科学探究

4.3.1 提供实践探究的机会，组织学生参与实践活动

为了培养学生综合运用心理认知的能力，教师应当鼓励学生将抽象的物理知识应用于具体的实践环境，以加深对物理学科核心规律的理解和掌握。同时，通过让学生亲自设计和操作实验，能够促进他们物理学科核心素养的养成。例如，在讲授加速度概念时，尽管高一学生已经掌握了力、质量、惯性、速度等基本概念，能够理解力是改变物体运动状态的原因，并且已经学会分析物体的受力情况，但他们对加速度这一概念的理解可能仍然不够深入。

4.3.2 创设合作学习的氛围，促进学生思维的碰撞

教师应充分调动学生自身的心理认知功能，引导学生与同伴积极互动和交流，这一方法能够有效地激发学生的探索热情，培养学生的批判性思维能力和合作能力，为科学探究打下坚定的思维基础。随后，教师可以引导学生进行科学探究，从而突破实验的难点，让心理认知活动得到升华，让核心素养得到有力培养。因此，教材中专门安排了一节实验，让学生探究加速度与力、质量之间的关系。这一实验旨在通过对观察、实验、分析和逻辑思维等心理认知能力的进一步运用，让学生在科学探究过程中深刻领会加速度的实质，实现物理观念的建构与科学探究方法的辩证融合。

4.4 反思评价，促进学生形成关键能力与必备品格

教师应鼓励学生在学习过程中进行反思和自我评价，帮助他们分析自己的学习策略和过程。这可以更有效地调节学生基于心理认知的学习行为。这样的做法能够提高学生的科学思维能力、创新意识和问题解决技巧，培养必备品格和关键能力，从而全面提升物理学科的核心素养。同时，教师在教学过程中也应不断更新教育理念和教学方法，以更好地契合学生的学习需求和认知发展的特点。

5 结论

心理认知能力在物理学科核心素养的落实与发展中扮演着关键角色。因此，为了在教育实践中更有效地培养高中学生的物理学科核心素养，教师应当重视去激发学生的心理认知潜能，并持续探索与创新教学方法。这样做可以为学生提供更广阔的学习空间和更多的发展机会，从而促进其物理学科核心素养的全面发展。

参考文献

［1］易楷昊，李汶锦.物理学科核心素养指向下的学生认知内驱力诊断及教学建议［J］.中学物理，2024，42（11）：45-48.

［2］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：4.