創(chuàng)設(shè)多樣化情境，提升高中學(xué)生科學(xué)思維能力

劉輝

【摘要】大多數(shù)學(xué)生會(huì)覺得高中物理比初中物理難，其中一個(gè)主要的原因就是高中物理更抽象一些，需要學(xué)生具備更多樣化的思維能力.基于此，教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)更適合學(xué)生發(fā)展的情境，以讓抽象的認(rèn)知具體化，單一的思維多元化.在真實(shí)的、多樣的情境里學(xué)生更容易主動(dòng)又積極地思考，進(jìn)而科學(xué)思維能力能獲得進(jìn)一步的發(fā)展.

【關(guān)鍵詞】高中物理；科學(xué)思維；情境創(chuàng)設(shè)

當(dāng)前高中物理教學(xué)中還存在著這樣的現(xiàn)象，學(xué)生通過大量的練習(xí)來提升物理的成績(jī).這樣的方式對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展不利，也不利于他們的后繼發(fā)展.教師可在教學(xué)的過程中優(yōu)化教學(xué)的環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情境、調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提升他們的科學(xué)思維能力，進(jìn)而提升他們綜合運(yùn)用物理的能力.一言以蔽之，教師要提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，以讓學(xué)生掌握更多學(xué)好物理的技巧與方法，從而提高理性思考的能力.

1 利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)思維火花

毫無疑問，科學(xué)思維是多種高階思維的綜合，比如分析思維、推理思維、歸納思維等，只是科學(xué)思維更指向于物理素養(yǎng)的生長(zhǎng).教師在課堂上要激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，就要給他們直觀的情境，讓他們的雙手、大腦動(dòng)起來，這些能助燃他們思維的火花.高中物理抽象的內(nèi)容比較多，課本上開設(shè)的實(shí)驗(yàn)相對(duì)于初中也少了不少.基于這樣的狀況，教師可基于教學(xué)的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生理解的現(xiàn)狀，創(chuàng)設(shè)一些更能激發(fā)他們思維的實(shí)驗(yàn)，以讓他們更投入地思考，也更容易探究出物理的“真相”來.

例如 以人教版高中物理必修第二冊(cè)“機(jī)械能守恒定律”中有關(guān)動(dòng)能與勢(shì)能的知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)為例，教師與學(xué)生一起做一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn).首先教師指導(dǎo)學(xué)生備好一塊木板，并將其傾斜為45°角.接著教師讓學(xué)生將木板固定起來，并在木板上面放置一根勁度系數(shù)很小的塑料彈簧.再接著，教師引導(dǎo)學(xué)生用手捏住彈簧的上端，然后輕輕拉開，使彈簧旋轉(zhuǎn)，并保持一個(gè)“∩”的形狀.教師讓學(xué)生保持著這樣的狀態(tài)，并追問一個(gè)問題：如果松開彈簧的一端，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象.教師將學(xué)生猜想出來的內(nèi)容呈現(xiàn)在黑板上，再讓他們松開彈簧的一端.學(xué)生發(fā)現(xiàn)奇怪的現(xiàn)象：彈簧不停地翻轉(zhuǎn)下去.教師讓學(xué)生反復(fù)地體驗(yàn)這樣的實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中思考為什么會(huì)出現(xiàn)“彈簧翻轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象.學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們松開彈簧一端時(shí)，彈簧處于“∩”的形狀，也就是說，彈簧發(fā)生了形變.這一形狀變化的過程，對(duì)彈簧本身而言，它儲(chǔ)存了大量的彈性勢(shì)能.彈性勢(shì)能使得彈簧產(chǎn)生了收縮的彈力，因此當(dāng)其前端接觸到木板斜面時(shí)， 后端其實(shí)就變成了前端，于是在慣性作用下，彈簧就不停地向下翻轉(zhuǎn).基于學(xué)生的發(fā)現(xiàn)教師再追問，能不能由彈簧翻轉(zhuǎn)得出更本質(zhì)的結(jié)論.學(xué)生在討論中認(rèn)為教師的提問就是暗示他們將本課新學(xué)的內(nèi)容用起來.最終學(xué)生得出這樣的結(jié)論：彈簧不停地翻轉(zhuǎn)本質(zhì)上是重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能以及動(dòng)能三者之間的相互轉(zhuǎn)化.

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生處在自主探究的狀態(tài)中.實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象使得學(xué)生的大腦思維處于活躍的狀態(tài)，并促使他們運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.因此可以這樣說，教師創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境能讓學(xué)生多維度地思考問題，進(jìn)而讓他們的科學(xué)思維得到充分地鍛煉.

2 聯(lián)系實(shí)際生活，開展探究活動(dòng)

物理來源于生活，教師在開展物理教學(xué)時(shí)，要將生活的情境搬進(jìn)課堂.學(xué)生在體驗(yàn)生活的同時(shí)能積極思考相關(guān)的問題.物理有時(shí)候是抽象的，但生活的情境會(huì)是具體的、形象的.借助生活的景象思考物理問題，學(xué)生很容易進(jìn)入問題的情境，也很容易發(fā)現(xiàn)教師所設(shè)題目的內(nèi)核.教師創(chuàng)設(shè)生活情境也能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心，本來不知道從何處入手的問題，因?yàn)橛辛司唧w的生活畫面，也就有了解決問題的突破口.

例如 以人教版高中物理必修第二冊(cè)“動(dòng)能和動(dòng)能定理”的教學(xué)為例，在講授動(dòng)能定理時(shí)，教師就可基于生活，引導(dǎo)學(xué)生在他們熟悉的場(chǎng)景進(jìn)行思考.通過這樣的方式，教師就可將抽象的知識(shí)與物理理論和學(xué)生的日常生活對(duì)接起來.在學(xué)生熟悉的情境中，學(xué)生探究的興趣與熱情被激發(fā)，他們科學(xué)思維的火花也就汩汩而來.在講述動(dòng)能定理時(shí)， 一般的教學(xué)模式都是從汽車啟動(dòng)過程中的受力情況分析開始的，這個(gè)過程很復(fù)雜，學(xué)生也很難理解.大多數(shù)學(xué)生都坐過汽車，但是讓每一個(gè)都去體驗(yàn)一下汽車啟動(dòng)的過程，這也是不可能的.因此教師就將思考汽車啟動(dòng)的過程改為思考光滑水平面上的滑塊在受到拉力作用運(yùn)動(dòng)一段距離的狀況.每個(gè)學(xué)生都可以用滑塊體驗(yàn)一下，都可以在體驗(yàn)中思考，這種貼近生活的方式也貼近學(xué)生思維的習(xí)慣，同時(shí)也更能深化他們的思考，提升學(xué)習(xí)的效率.

就聯(lián)系生活而言，教師要給學(xué)生更多的自主權(quán)利，要讓他們自己去生活中找尋情境.以高中物理必修第一冊(cè)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系”的教學(xué)為例，部分學(xué)生對(duì)于加速度減小、速度仍然提高這樣的結(jié)論無法理解.教師就讓能理解的學(xué)生找尋生活中的例子來化解這樣的難點(diǎn).一學(xué)生是這樣比喻的，加速度就如每年父母給的壓歲錢，而速度就相當(dāng)于儲(chǔ)蓄罐中的存款，就算父母給的壓歲錢越來越少，儲(chǔ)蓄罐的存款還是在逐步地增多.學(xué)生自己聯(lián)系生活，更符合他們的認(rèn)知特點(diǎn)，更能引發(fā)他們的關(guān)注與思考.可見，創(chuàng)設(shè)生活的情境能讓學(xué)生更加直觀地認(rèn)識(shí)和理解速度物理認(rèn)知，深入探究物理現(xiàn)象.

3 創(chuàng)設(shè)問題情境，建構(gòu)探究支架

教師在開展物理教學(xué)時(shí)要拓展學(xué)生的能力，要給他們思考的機(jī)會(huì)，也要給他們思考的信心.大多數(shù)學(xué)生也會(huì)努力地思考一個(gè)物理現(xiàn)象、一個(gè)物理問題，但是當(dāng)他們百思不得其解的時(shí)候，往往會(huì)選擇放棄.要讓學(xué)生保持科學(xué)思維的延續(xù)性，促進(jìn)他們更深層地思考，教師就需要給他們建構(gòu)一定的問題支架.也就是說，教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，給學(xué)生直觀的體驗(yàn)，又給他們的思考點(diǎn)明方向.

例如 以人教版高中物理必修第二冊(cè)“向心力”的教學(xué)為例，教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有關(guān)向心力的實(shí)例分析時(shí)，就發(fā)現(xiàn)這樣的問題，學(xué)生知道什么是向心力這一概念，但是在具體分析時(shí)，卻慌了手腳.教師就調(diào)整教學(xué)的方式，以讓學(xué)生更能接受這一物理認(rèn)知.教師先是在白板上呈現(xiàn)這樣的視頻，一列火車正在平直軌道上勻速行駛.教師讓學(xué)生畫出火車的受力示意圖，進(jìn)而追問：火車所受的合力等于多少？學(xué)生對(duì)著具體的視頻，將所學(xué)的運(yùn)用起來，他們發(fā)現(xiàn)火車所受的合力為零.隨著視頻的推進(jìn)，學(xué)生看到火車在拐彎，教師追問火車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候在做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？幾乎所有的學(xué)生都能回答這個(gè)問題，教師再問是什么力提供火車的向心力的呢？教師的提問給學(xué)生以思考的方向與重點(diǎn)，能繼續(xù)點(diǎn)燃他們思維的火花.當(dāng)然，教師在提問時(shí)不但要結(jié)合情境而且要給學(xué)生更多的思考空間，也就是說教師要關(guān)注提問的開放性，要提升學(xué)生科學(xué)思維的靈活性.以人教版高中物理必修第三冊(cè)“電源與電流”的教學(xué)為例，學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上已經(jīng)能掌握電源與電流的相關(guān)認(rèn)知，教師可創(chuàng)設(shè)一些基于課本情境的問題以讓他們更深度地思考.教師可這樣提問：電流在形成之后它的方向變化會(huì)有幾種，能不能對(duì)每一種變化都舉一些例子來說明.

激活學(xué)生的科學(xué)思維是教師開展物理教學(xué)的重要任務(wù)，教師創(chuàng)設(shè)多元化的問題情境能進(jìn)一步地打開學(xué)生思維的閥門，以讓他們?nèi)娴?、有深度地繼續(xù)思考.教師在創(chuàng)設(shè)問題情境時(shí)，要基于學(xué)生的認(rèn)知狀況，及時(shí)地調(diào)整他們的情緒，以讓他們處于最佳的思考狀態(tài).

4 引用錯(cuò)題情境，開展探究活動(dòng)

無論對(duì)學(xué)生的學(xué)，還是教師的教，錯(cuò)題都是重要的資源.學(xué)生有效利用錯(cuò)題資源能讓他們充分地反思，能讓他們精準(zhǔn)地學(xué)習(xí)，進(jìn)而獲得更大的提高.反思是高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)需要具備的重要能力，對(duì)做錯(cuò)的題目進(jìn)行反思，能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己存在的問題，進(jìn)而更好地推動(dòng)科學(xué)思維的發(fā)展.對(duì)教師來說，也要建一個(gè)錯(cuò)題集，就是將學(xué)生錯(cuò)誤的題目收集起來，進(jìn)行分類整理，再以新的形式呈現(xiàn)出來，這樣的錯(cuò)題情境，能促進(jìn)學(xué)生多方面地思考，能使他們?cè)诔C正中提升.

例如 以人教版高中物理必修第三冊(cè)“電荷”的復(fù)習(xí)為例，教師將學(xué)生做錯(cuò)的題目以判斷題的形式呈現(xiàn)出來，讓他們?cè)僮鲆淮闻袛?同樣的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，不同的學(xué)生出錯(cuò)的地方也不一樣，因此當(dāng)這些錯(cuò)誤點(diǎn)聚在一起時(shí)，對(duì)學(xué)生而言，既陌生又熟悉.熟悉是因?yàn)檫@樣的知識(shí)點(diǎn)他們之前遇到過，相關(guān)的說法自己也思考過；陌生是因?yàn)橛幸恍┱f法似是而非，需要他們?cè)俅嗡伎?教師創(chuàng)設(shè)的錯(cuò)題情境為：兩個(gè)完全相同的星體相距較遠(yuǎn)，在其連心線的中點(diǎn)處將一物體沿連心線垂直的方向拋出，如果不計(jì)任何阻力，則：該物體一定永遠(yuǎn)離開星體；該物體最終落在某一星體上；該物體最終停在拋出點(diǎn)；該物體將在拋出點(diǎn)附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng).因?yàn)槭窃凇半姾伞钡膹?fù)習(xí)課上出現(xiàn)的，學(xué)生自然地想到將兩個(gè)完全相同的星體類比為兩個(gè)固定的同種電荷，接著再將物體視為與星體不同種類電荷的帶電體.有了這樣的類比，學(xué)生發(fā)現(xiàn)如果運(yùn)用庫(kù)侖定律與萬有引力定律的相似性就能發(fā)現(xiàn)只有最后一個(gè)推出是正確的.學(xué)生之前之所以做錯(cuò)題目可能是因?yàn)樗麄冎豢紤]了牛頓的萬有引力定律，在復(fù)習(xí)階段，在反思階段他們會(huì)深度地思考，進(jìn)而獲得科學(xué)思維的發(fā)展.

5 借助故事情境，增強(qiáng)科學(xué)意識(shí)

高中物理的學(xué)習(xí)在大多時(shí)候是枯燥的，教師要通過多樣的教學(xué)活動(dòng)，讓物理課堂有趣起來，生動(dòng)起來，同時(shí)也進(jìn)一步地增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí).高中的物理課本中會(huì)提到一些偉大的物理學(xué)家，比如亞里士多德、伽利略、愛因斯坦等.如果教師讓學(xué)生搜集相關(guān)資料，并在上課前講述這些物理學(xué)家的故事.學(xué)生會(huì)在故事中升騰學(xué)習(xí)物理的熱情，激發(fā)探究科學(xué)的思維火花.

例如 有學(xué)生講述愛因斯坦有關(guān)板凳的故事，即，教師嫌棄他做的板凳比較差的時(shí)候，他說到還有兩個(gè)更差的沒有拿出來.學(xué)生在講這個(gè)故事時(shí)，教師要追問他們的感想是什么，很多學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)物理需要的就是不斷地超越自己，不要因?yàn)樽约翰蝗鐒e人而懊惱.有學(xué)生則講出這樣的故事，愛因斯坦曾經(jīng)假設(shè)一個(gè)理想電梯，它的轎廂里面裝有五花八門的實(shí)驗(yàn)儀器.當(dāng)電梯相對(duì)于地球保持靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電梯內(nèi)的物體受到一種力的作用而落向地板，這時(shí)候每一種物體下落的加速度是一致的.愛因斯坦繼續(xù)假設(shè)道：假設(shè)電梯從一個(gè)無限高的地方做自由落體運(yùn)動(dòng)，那么電梯內(nèi)的物體就會(huì)擺脫這種外界引力的束縛， 而且加速度也會(huì)發(fā)生改變.教師讓學(xué)生分析愛因斯坦的假設(shè)有沒有科學(xué)道理，能不能實(shí)現(xiàn)，他們能不能也想出一個(gè)假設(shè)來.借助故事教師引發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，也讓課堂充滿樂趣與思考的氣息.

6 結(jié)語

學(xué)生在高中階段各方面的能力都得到了發(fā)展，教師要將教學(xué)的重點(diǎn)放在學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成與思維品質(zhì)的發(fā)展上.教師創(chuàng)設(shè)多樣化的情境就是給學(xué)生的科學(xué)思維建構(gòu)支架，以讓他們更好地在辯證分析和歸納中探究物理現(xiàn)象、知識(shí)和原理.在教學(xué)的過程中教師創(chuàng)設(shè)多樣化的情境，就意味著要優(yōu)化教學(xué)流程、創(chuàng)新教學(xué)模式、改良教學(xué)方式，以讓學(xué)生在趣味、互動(dòng)、啟智的氛圍中鍛煉與發(fā)展科學(xué)思維.

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