论文部分内容阅读
摘 要：思维教学是培养学生思维品质，提高学生思维能力的有效教学策略，将思维教学应用到高中物理教学中，能够促使物理教学贯彻落实物理学科核心素养目标，全面实现物理教育的育人功能，引导学生掌握终身学习的基本技能。本文分析了高中物理思维教学的内涵与方法，并以《牛顿第一定律》为例，分析了思维教学在高中物理教学中的合理应用策略，期望对提高高中物理教学有效性有所帮助。
关键词：思维教学;高中物理教学;科学思维
思维是智力与能力的核心构成部分，对学生学习质量和效率起着决定性的作用。新版高中物理课程标准中明确提出，要将科学思维素养作为物理学科的核心素养关键成分，在教学活动中得到落实到位。随着新课改的深化推进，高中物理教学要积极应用思维教学策略，采用有效地思维教学方法，围绕科学思维素养培养目标开展教学活动，促进学生思维养成和能力发展，从而提高高中物理教学的有效性，为新课改在物理课堂教学中的顺利实施打下基础。
一、高中物理思维教学的内涵与方法
（一）思维教学内涵
思维教学是指以提高思维能力为目标而开展的一系列教学活动。思维教学以现代心理学理论为指导，强调思维品质对学习质量的影响，打破了以往智力不可改变的固守观点，将思维定性为一种技能，使学习者能够掌握有效地学习方法、学习策略，提高学习效果[1]。在学科核心素养背景下，高中物理课程思维教学主要围绕科学思维素养培养开展教学活动，科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新四个维度。高中物理新课标对科学思维划分为五级水平，要求教师遵循学生的科学思维水平发展规律，组织课堂教学活动，以保证物理教学的有效性[2]。
（二）思维教学方法
高中物理思维教学的具体教学步骤分为情境创设、问题提出、做出假设、假设验证、归纳总结五个步骤，在教学活动开展的过程中，教师可以采用问题链教学法，以环环相扣、由浅入深的问题为驱动力，拓展学生的思维深度和广度，引导学生不断探索解决问题，突破教学重难点，促进学生思维发展[3]。对于问题链而言，具体分为以下类型：一是由旧知识过渡到新知识的引入性问题链，如在情境创设中提出层层递进式问题;二是在实验探究中设置的探究性问题链，如在物理实验中围绕实验现象提出的问题;三是针对学生易犯错、易误解的知识点设置的诊断性问题链，如在课堂练习阶段设置学生对理论概念理解有误的纠正类问题（详见2.3.4有例证）;四是结合生产生活、科技前沿设置的迁移性问题链，如在生活类实例分析中提出的问题;五是对分散孤立的知识进行归集而设置的总结性问题链，如在课堂小结中提出的归纳总结类问题。通过在思维教学中运用问题链教学法，能够促进学生推断、比较、分析、应用、理解、评价、创造、探究、推理、想象、抽象等多方面思维能力的发展。
二、高中物理教学合理应用思维教学的案例分析
下面以人教版高中物理必修一《牛顿第一定律》为例，对基于问题链的思维教学策略实施进行分析探讨，以提高高中物理教学的有效性。
（一）教学任务分析
1.任务一
通过区分火车运动中的不同状态，引导学生表述不同物理模型，准确辨析运动状态与运动状态变化，培养学生分析思维，促进学生模型建构、科学推理等科学思维素养发展。
2.任务二
通过组织开展实验探究活动，归纳总结“力与运动”的关系，培养学生科学推理能力、批判性思维和创造性思维;通过带领学生分析不同物理学家对“力与运动”的不同观点，培养学生质疑创新素养，使学生能够理性评价物理学史的发展进程。
3.任务三
通过安排课堂练习活动，帮助学生巩固牛顿第一定律的概念，提高学生对概念的解释水平和应用水平;通过引入生活实际案例，引导学生探索惯性大小影响因素，加深对惯性知识点的理解。
（二）学情分析
学生已经在初中物理课程学习中初步认识了牛顿第一定律，为高中阶段的知识学习打下了基础。相比较初中物理教材而言，高中物理教材对牛顿第一定律的表述更加丰富，强调力是改变物体运动状态的原因，所以教师要组织开展表象认知、科学推理、科学论证、初步归纳、质疑评价等学习活动，要求学生能够全面理解牛顿第一定律，并运用定律解释生产生活中的现象，解决相关现实问题。
（三）教学过程
1.创设情境
情境一
教师利用多媒体教学设备创设教学情境，播放高铁停在站台、加速出站、匀速转弯、减速进站的四段视频，让学生认真观看视频，并结合视频回答以下问题：（1）高铁经历了什么过程？（2）静止是哪个过程？运动是哪个过程？静止是运动中的一种吗？（3）哪个过程运动状态发生了变化？为什么？（4）你对力的作用是如何理解的？通过创设多媒体教学情境，能够让学生在观察表象之后辨析视频中信息的相关性，将运动过程分解成不同阶段，并对运动阶段的特征进行归纳表述。
情境二
教師再引入亚里士多德的观点，创设生活情境，将书放到桌面上，向学生提问：（1）你能采用什么样的方法使桌面上的书运动起来？（2）书的运动需要力来维持吗？（3）为什么力不是维持物体运动的原因？通过引入生活情境，使学生能够了解生活中常见的物理现象，引发学生的认知冲突，让学生独立完成解决问题的过程，初步归纳总结出力与运动的关系，进而促进学生表象思维、概括思维、抽象思维发展[4]。
2.实验探究
教师让学生经历伽利略的思考过程，采用科学推理与实验验证的方法，分析论证推论与事实相悖的情况。教师提出以下问题：（1）小球沿着斜面下降会出现什么样的运动状态变化？（2）小球沿着斜面向上运动会出现什么样的运动状态变化？（3）小球在水平方向匀速运动会出现什么样的运动状态？（4）运动速度不变，为什么小球最终会停下来？（5）在小球运动中摩擦力产生了什么影响？请你设计实验证明自己的推理。教师为学生提供实验器材，包括小车、毛巾、斜面、木板等，让学生自主设计实验，探究阻力对小车运动的影响，并让学生深入思考如何才能使小车获得相同的水平速度，进而培养学生科学推理素养，修正和完善学生对力与运动关系的认知，促进学生假设、论证思维能力的发展。 3.引入史料
教师向学生介绍有关伽利略斜面实验的背景知识，16世纪之前关于“运动”的认知一直以亚里士多德的观念为主导，伽利略运用“理想斜面实验”和科学推理方法，成了打破亚里士多德错误观念的第一人[5]。在讲述物理史料之后，教师介绍伽利略理想实验，即小球从斜面静止自由下滑，滑上另一斜面。在演示实验现象的过程中，教师提出以下问题，让学生思考回答：（1）伽利略认为在斜面无摩擦力的条件下，小球会回到相同高度，那么在另一斜面倾角减小之后，小球还会怎样运动？（2）如果将斜面放平，小球会怎样运动？（3）这个实验能够证明“运动不需要力来维持”吗？如果可以证明，那么维持物体运动的原因到底是什么？通过对伽利略理想斜面实验的推论进行解读，引导学生归纳总结力与运动的关系，即力不是维持物体运动的原因，有助于促进学生分析、推理、抽象思维能力发展。最后，教师提出评价性的问题：（4）从亚里士多德的观点、伽利略的斜面实验再到牛顿第一定律，你对这一物理学历史的发展演变过程有何看法？教师让学生各抒己见，敢于提出自己的见解，培养学生对物理学史进程的理性思维，以及严肃的科学探究态度。
4.设置陷阱
教师在惯性定律讲解阶段可以设置错误陷阱，将学生理解有误、易犯错、有深度的问题提出来，让学生自主分析解决问题，认识到错误陷阱的本质，从而规避再次发生类似错误，促进学生思维深刻性发展[6]。关于错误陷阱的问题如下：（1）某同学认为，真空是完全不受力的情况，你认为这名同学的观点正确吗？（2）某同学认为，被向上抛出的物体，在空中向上运动，一定是受到空中的作用力。你认为这名同学的观点正确吗？为什么？（3）某同学认为速度越大，加速度越大，你认为正确吗？为什么？（4）某同学认为，速度大小与惯性之间存在绝对关系，你认为正确吗？通过在惯性定律理解与应用中层层设置陷阱，能够让学生对错误观点进行评价，达到“知其然知其所以然”的教学效果，有助于加深学生对牛顿第一定律的认知，促进学生批判性思维发展。
5.应用举例
在课堂小结阶段，教师可以引入实际生活中的现象开动学生脑筋，引导学生对所学知识进行总结，带领学生进入深度思维、深度学习状态[7]。教师安排撕纸条实验，设置三种实验条件，分别为：（1）用剪刀剪开纸张上一个开口，开口处不断裂，用力撕开纸张，会发生什么现象？（2）用剪刀剪开纸上两个开口，开口处不断裂，用力撕开纸张，会发生什么现象？（3）在实验条件（2）的基础上，于纸张中间处夹上夹子，用力撕开纸张，会发生什么现象？请同学们解释一下为什么（2）与（3）的实验結果不同？通过让学生运用所学习的牛顿第一定律知识进行实验现象比较与剖析，能够使学生自主探索惯性大小的影响因素，得出“质量越大，惯性越大”的结论。之后，教师再让学生列举出生产生活中有关惯性的实际例子，培养学生学以致用的能力，促进学生发散思维、创新思维发展。
结束语
在高中物理教学中要合理应用思维教学策略，重视学生思维能力发展，不断提高学生的科学思维素养。思维教学要灵活设置多种类型的问题链，将问题链融入情境创设、实验探究、史料分析、陷阱设置以及应用举例等教学环节，以思维能力培养为主线，通过问题的逐一解决，促进学生综合思维能力全面发展，从而提高物理教学的有效性。
参考文献
[1]孙全元.加强高中物理教学培养学生核心素养的研究[J].成才之路，2021（2）：58-59.
[2]李粟珍.“观—思—言—讲”——高中物理教学模式探究[J].高中数理化，2021（2）：50-51.
[3]余少忠.基于核心素养的高中物理教学策略[J].西部素质教育，2021（4）：74-75.
[4]陈开韶.例谈创新性趣味实验在高中物理教学中的应用[J].文理导航，2021（2）：35-36.
[5]王永花.高中物理教学中问题学习法的实施策略[J].学周刊，2021（11）：137-138.
[6]林吓华.新高考背景下“问题探究”模式在高中物理教学中的应用研究[J].求知导刊，2021（3）：33-34.
[7]何尧荣.高中物理教学中引导学生进行深度学习发展高阶思维的尝试[J].物理教学探讨，2021（1）：62-64.
关键词：思维教学;高中物理教学;科学思维
思维是智力与能力的核心构成部分，对学生学习质量和效率起着决定性的作用。新版高中物理课程标准中明确提出，要将科学思维素养作为物理学科的核心素养关键成分，在教学活动中得到落实到位。随着新课改的深化推进，高中物理教学要积极应用思维教学策略，采用有效地思维教学方法，围绕科学思维素养培养目标开展教学活动，促进学生思维养成和能力发展，从而提高高中物理教学的有效性，为新课改在物理课堂教学中的顺利实施打下基础。
一、高中物理思维教学的内涵与方法
（一）思维教学内涵
思维教学是指以提高思维能力为目标而开展的一系列教学活动。思维教学以现代心理学理论为指导，强调思维品质对学习质量的影响，打破了以往智力不可改变的固守观点，将思维定性为一种技能，使学习者能够掌握有效地学习方法、学习策略，提高学习效果[1]。在学科核心素养背景下，高中物理课程思维教学主要围绕科学思维素养培养开展教学活动，科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新四个维度。高中物理新课标对科学思维划分为五级水平，要求教师遵循学生的科学思维水平发展规律，组织课堂教学活动，以保证物理教学的有效性[2]。
（二）思维教学方法
高中物理思维教学的具体教学步骤分为情境创设、问题提出、做出假设、假设验证、归纳总结五个步骤，在教学活动开展的过程中，教师可以采用问题链教学法，以环环相扣、由浅入深的问题为驱动力，拓展学生的思维深度和广度，引导学生不断探索解决问题，突破教学重难点，促进学生思维发展[3]。对于问题链而言，具体分为以下类型：一是由旧知识过渡到新知识的引入性问题链，如在情境创设中提出层层递进式问题;二是在实验探究中设置的探究性问题链，如在物理实验中围绕实验现象提出的问题;三是针对学生易犯错、易误解的知识点设置的诊断性问题链，如在课堂练习阶段设置学生对理论概念理解有误的纠正类问题（详见2.3.4有例证）;四是结合生产生活、科技前沿设置的迁移性问题链，如在生活类实例分析中提出的问题;五是对分散孤立的知识进行归集而设置的总结性问题链，如在课堂小结中提出的归纳总结类问题。通过在思维教学中运用问题链教学法，能够促进学生推断、比较、分析、应用、理解、评价、创造、探究、推理、想象、抽象等多方面思维能力的发展。
二、高中物理教学合理应用思维教学的案例分析
下面以人教版高中物理必修一《牛顿第一定律》为例，对基于问题链的思维教学策略实施进行分析探讨，以提高高中物理教学的有效性。
（一）教学任务分析
1.任务一
通过区分火车运动中的不同状态，引导学生表述不同物理模型，准确辨析运动状态与运动状态变化，培养学生分析思维，促进学生模型建构、科学推理等科学思维素养发展。
2.任务二
通过组织开展实验探究活动，归纳总结“力与运动”的关系，培养学生科学推理能力、批判性思维和创造性思维;通过带领学生分析不同物理学家对“力与运动”的不同观点，培养学生质疑创新素养，使学生能够理性评价物理学史的发展进程。
3.任务三
通过安排课堂练习活动，帮助学生巩固牛顿第一定律的概念，提高学生对概念的解释水平和应用水平;通过引入生活实际案例，引导学生探索惯性大小影响因素，加深对惯性知识点的理解。
（二）学情分析
学生已经在初中物理课程学习中初步认识了牛顿第一定律，为高中阶段的知识学习打下了基础。相比较初中物理教材而言，高中物理教材对牛顿第一定律的表述更加丰富，强调力是改变物体运动状态的原因，所以教师要组织开展表象认知、科学推理、科学论证、初步归纳、质疑评价等学习活动，要求学生能够全面理解牛顿第一定律，并运用定律解释生产生活中的现象，解决相关现实问题。
（三）教学过程
1.创设情境
情境一
教师利用多媒体教学设备创设教学情境，播放高铁停在站台、加速出站、匀速转弯、减速进站的四段视频，让学生认真观看视频，并结合视频回答以下问题：（1）高铁经历了什么过程？（2）静止是哪个过程？运动是哪个过程？静止是运动中的一种吗？（3）哪个过程运动状态发生了变化？为什么？（4）你对力的作用是如何理解的？通过创设多媒体教学情境，能够让学生在观察表象之后辨析视频中信息的相关性，将运动过程分解成不同阶段，并对运动阶段的特征进行归纳表述。
情境二
教師再引入亚里士多德的观点，创设生活情境，将书放到桌面上，向学生提问：（1）你能采用什么样的方法使桌面上的书运动起来？（2）书的运动需要力来维持吗？（3）为什么力不是维持物体运动的原因？通过引入生活情境，使学生能够了解生活中常见的物理现象，引发学生的认知冲突，让学生独立完成解决问题的过程，初步归纳总结出力与运动的关系，进而促进学生表象思维、概括思维、抽象思维发展[4]。
2.实验探究
教师让学生经历伽利略的思考过程，采用科学推理与实验验证的方法，分析论证推论与事实相悖的情况。教师提出以下问题：（1）小球沿着斜面下降会出现什么样的运动状态变化？（2）小球沿着斜面向上运动会出现什么样的运动状态变化？（3）小球在水平方向匀速运动会出现什么样的运动状态？（4）运动速度不变，为什么小球最终会停下来？（5）在小球运动中摩擦力产生了什么影响？请你设计实验证明自己的推理。教师为学生提供实验器材，包括小车、毛巾、斜面、木板等，让学生自主设计实验，探究阻力对小车运动的影响，并让学生深入思考如何才能使小车获得相同的水平速度，进而培养学生科学推理素养，修正和完善学生对力与运动关系的认知，促进学生假设、论证思维能力的发展。 3.引入史料
教师向学生介绍有关伽利略斜面实验的背景知识，16世纪之前关于“运动”的认知一直以亚里士多德的观念为主导，伽利略运用“理想斜面实验”和科学推理方法，成了打破亚里士多德错误观念的第一人[5]。在讲述物理史料之后，教师介绍伽利略理想实验，即小球从斜面静止自由下滑，滑上另一斜面。在演示实验现象的过程中，教师提出以下问题，让学生思考回答：（1）伽利略认为在斜面无摩擦力的条件下，小球会回到相同高度，那么在另一斜面倾角减小之后，小球还会怎样运动？（2）如果将斜面放平，小球会怎样运动？（3）这个实验能够证明“运动不需要力来维持”吗？如果可以证明，那么维持物体运动的原因到底是什么？通过对伽利略理想斜面实验的推论进行解读，引导学生归纳总结力与运动的关系，即力不是维持物体运动的原因，有助于促进学生分析、推理、抽象思维能力发展。最后，教师提出评价性的问题：（4）从亚里士多德的观点、伽利略的斜面实验再到牛顿第一定律，你对这一物理学历史的发展演变过程有何看法？教师让学生各抒己见，敢于提出自己的见解，培养学生对物理学史进程的理性思维，以及严肃的科学探究态度。
4.设置陷阱
教师在惯性定律讲解阶段可以设置错误陷阱，将学生理解有误、易犯错、有深度的问题提出来，让学生自主分析解决问题，认识到错误陷阱的本质，从而规避再次发生类似错误，促进学生思维深刻性发展[6]。关于错误陷阱的问题如下：（1）某同学认为，真空是完全不受力的情况，你认为这名同学的观点正确吗？（2）某同学认为，被向上抛出的物体，在空中向上运动，一定是受到空中的作用力。你认为这名同学的观点正确吗？为什么？（3）某同学认为速度越大，加速度越大，你认为正确吗？为什么？（4）某同学认为，速度大小与惯性之间存在绝对关系，你认为正确吗？通过在惯性定律理解与应用中层层设置陷阱，能够让学生对错误观点进行评价，达到“知其然知其所以然”的教学效果，有助于加深学生对牛顿第一定律的认知，促进学生批判性思维发展。
5.应用举例
在课堂小结阶段，教师可以引入实际生活中的现象开动学生脑筋，引导学生对所学知识进行总结，带领学生进入深度思维、深度学习状态[7]。教师安排撕纸条实验，设置三种实验条件，分别为：（1）用剪刀剪开纸张上一个开口，开口处不断裂，用力撕开纸张，会发生什么现象？（2）用剪刀剪开纸上两个开口，开口处不断裂，用力撕开纸张，会发生什么现象？（3）在实验条件（2）的基础上，于纸张中间处夹上夹子，用力撕开纸张，会发生什么现象？请同学们解释一下为什么（2）与（3）的实验結果不同？通过让学生运用所学习的牛顿第一定律知识进行实验现象比较与剖析，能够使学生自主探索惯性大小的影响因素，得出“质量越大，惯性越大”的结论。之后，教师再让学生列举出生产生活中有关惯性的实际例子，培养学生学以致用的能力，促进学生发散思维、创新思维发展。
结束语
在高中物理教学中要合理应用思维教学策略，重视学生思维能力发展，不断提高学生的科学思维素养。思维教学要灵活设置多种类型的问题链，将问题链融入情境创设、实验探究、史料分析、陷阱设置以及应用举例等教学环节，以思维能力培养为主线，通过问题的逐一解决，促进学生综合思维能力全面发展，从而提高物理教学的有效性。
参考文献
[1]孙全元.加强高中物理教学培养学生核心素养的研究[J].成才之路，2021（2）：58-59.
[2]李粟珍.“观—思—言—讲”——高中物理教学模式探究[J].高中数理化，2021（2）：50-51.
[3]余少忠.基于核心素养的高中物理教学策略[J].西部素质教育，2021（4）：74-75.
[4]陈开韶.例谈创新性趣味实验在高中物理教学中的应用[J].文理导航，2021（2）：35-36.
[5]王永花.高中物理教学中问题学习法的实施策略[J].学周刊，2021（11）：137-138.
[6]林吓华.新高考背景下“问题探究”模式在高中物理教学中的应用研究[J].求知导刊，2021（3）：33-34.
[7]何尧荣.高中物理教学中引导学生进行深度学习发展高阶思维的尝试[J].物理教学探讨，2021（1）：62-64.