认知科学视野下高中生物理抽象思维的培养

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面对经济、科技的飞速发展,社会生活的深刻变化以及人才培养质量的新要求,高中作为奠定学生终身发展基础的关键时段,其课程要求已不再满足于仅培养学生的基础知识与技能。在2017年版的高中课程标准中,各学科就基于学科本质凝炼了核心素养,将更加关注学生的价值观念、品格以及关键能力,思维能力无疑是其中的一个重要方面。物理是普通高中自然科学领域的一门基础课程,它从大量观察和实验开始,通过科学判断、推理和论证,形成系统的研究方法和理论体系。对这样一门逻辑严密又具有一定方法论的基础科学来说,几乎所有概念、规律的建立与形成都经历了由具体到一般的抽象过程。在高中阶段,无论是理论的形成,还是问题的解决,对学生抽象思维能力的要求都比较高。而实际教学中,学生抽象思维在这些过程中的参与都极其有限。抽象思维水平不高、成绩不理想、对物理产生抵触心理与畏难情绪,这三者形成了恶性循环。在实际教学中渗透对学生抽象思维的培养,不仅是发展学生物理学科核心素养的主要途径之一,还是帮助学生建立系统的知识网络的重要手段。本文通过文献的搜集、整理,了解了国内外对物理思维及抽象思维的研究现状以及认知科学的相关研究成果。在对一线教师进行访谈后得到目前高中生物理抽象思维障碍的一些表现:不清楚物理理论的建立过程;不能正确理解物理概念内涵;不清楚规律的适用范围与条件;对问题经常不能形成恰当的表征等等。文章主要包括五个部分的内容。第一部分对课题提出的背景与意义、现有研究成果等做了简要介绍。第二部分结合实例对思维与物理思维进行了论述,界定了本文所研究的高中生的物理思维——人脑在一定的问题情境下,经历的接收、选择、判断、推理、概括、论证等过程。文章的第三部分是理论探讨。对大脑的可塑性、环境与认知、知识表征与问题解决等相关研究成果进行了讨论。在前文论述的理论基础上,文章第四部分提出了对高中生物理抽象思维培养的四点建议——注重适宜环境的创建,注重学生的形象思维、知识重构能力以及元认知能力的培养,同时结合实例给出了部分实施方法。接下来基于培养建议的内在要求凝练出了两大实施原则——始终以学生为主体、多种教学方法相结合,并以《电源的电动势和内阻》、《折射定律的建立》为例进行了具体的实施说明。最后一部分是文章的总结与展望。本文通过对相关研究的讨论,结合教学实际,提出了对高中生物理抽象思维培养的几点建议,并设计了具体的案例进行实施说明。
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