深度思考在學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的實(shí)踐應(yīng)用
——以初中物理“二力平衡”教學(xué)為例

陸云鳳

(海安市雅周鎮(zhèn)初級中學(xué),江蘇 海安 226641)

深度思考要求經(jīng)歷從具體到抽象的轉(zhuǎn)化,從局部到整體的概括,從微觀到宏觀的提升,從事理到哲理的錘煉[1].只有自己用心悟出來(深度思考)的東西才屬于自己,才能靈活運(yùn)用、機(jī)智應(yīng)對.物理教學(xué)中,教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)提出恰當(dāng)?shù)膯栴},學(xué)生運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄋ伎冀鉀Q教師提出的問題,在思考解決問題的過程中,生成和發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)[2].文章基于初中物理“二力平衡”的教學(xué),對深度思考發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行研究分析.

1 分析思考

分析思考是針對不同物理現(xiàn)象和物理事實(shí)進(jìn)行分析,從中發(fā)現(xiàn)共性,并根據(jù)共性生成物理概念.

1.1 教材結(jié)構(gòu)

教材中“二力平衡”概念,都是基于事實(shí)分析總結(jié)而來.例如,在人教版教材中,基于如圖1所示的情景:桌面上的花瓶、天花板上懸掛的吊燈、平直公路上勻速行駛的汽車.通過分析達(dá)成共識:物體受幾個(gè)力作用時(shí),可以保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).進(jìn)而,教師可直接給出“幾個(gè)力平衡”“平衡狀態(tài)”的概念.

圖1 平衡狀態(tài)

1.2 不當(dāng)行為

教學(xué)實(shí)踐中,很多教師無視教材編者的意圖,不對如圖1所示的情景進(jìn)行分析思考,而直接給出“平衡狀態(tài)”等概念,然后運(yùn)用習(xí)題理解這些概念.這樣的教學(xué)方式表象快速、直擊核心概念,教學(xué)效率高,但對物理觀念的生成和科學(xué)思維的發(fā)展并不利.

1.3 素養(yǎng)教學(xué)

教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)該針對如圖1所示的情景提出問題:這些物體各處于什么狀態(tài)?它們分別受到哪些力的作用?通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考達(dá)成共識:物體受幾個(gè)力作用時(shí),可能是靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),然后給出“平衡狀態(tài)”“平衡力”概念.接著針對平衡狀態(tài)概念提問,其中“幾個(gè)力”“保持”“或”各意味著什么?引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成共識:一個(gè)力作用的物體不可能平衡,平衡狀態(tài)有靜止和勻速直線運(yùn)動兩種,物體只有始終靜止或勻速直線運(yùn)動才能是平衡狀態(tài).這樣的教學(xué),學(xué)生經(jīng)歷了事例的分析思考,對平衡狀態(tài)從感性到理性,通過對概念中關(guān)鍵字詞的思考,把握概念的內(nèi)涵和外延,有益于學(xué)生物理觀念的形成[3].

2 論證思考

論證思考是科學(xué)探究中針對實(shí)驗(yàn)事實(shí)而進(jìn)行的分析綜合、推理論證,從中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系,生成科學(xué)結(jié)論的思考.

2.1 教材結(jié)構(gòu)

不同版本物理教材中的二力平衡條件,都是實(shí)驗(yàn)探究的產(chǎn)物.例如,在蘇科版教材中,基于如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置,對兩個(gè)力不相等不能平衡、兩力不在一條直線上不能平衡進(jìn)行了論證.

圖2 探究二力平衡條件

2.2 不當(dāng)行為

常見的兩種教學(xué)行為:一是根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)事實(shí),提出二力平衡的條件是什么.這類問題,學(xué)生往往會基于教材現(xiàn)有結(jié)論回答出二力平衡的條件,這時(shí)的學(xué)生好像已經(jīng)知道了二力平衡的條件,其實(shí)不然,因?yàn)閷W(xué)生沒有經(jīng)歷對實(shí)驗(yàn)事實(shí)的深度思考,對二力平衡條件的內(nèi)容是茫然的,尤其是意識不到兩個(gè)力為什么要方向相反,兩個(gè)力為什么必須作用在一個(gè)物體上,即學(xué)生沒有真正理解二力平衡的條件,知其然不知其所以然.二是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)裝置補(bǔ)充演示兩個(gè)力方向相同不能平衡,平衡的卡片從中間剪開也不能平衡,針對實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)出二力平衡的條件.這種教學(xué)行為補(bǔ)償了第一種教學(xué)行為的缺點(diǎn),順應(yīng)了學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生的特征,從直觀的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中發(fā)現(xiàn)科學(xué)的結(jié)論,教學(xué)過程順暢.然而,這種根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)直接看出結(jié)論的教學(xué)活動是淺層次的,制約學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維的發(fā)展.

2.3 素養(yǎng)教學(xué)

根據(jù)核心素養(yǎng)發(fā)展的要求,針對前面的二力不相等不能平衡、二力不在一條直線不能平衡的事實(shí),提出問題:(1)如果作用在卡片上的兩個(gè)力方向不是相反而是相同,卡片能否保持靜止?(2)如果將平衡的卡片從中間剪開,在剪開的瞬間卡片能否保持平衡?引導(dǎo)學(xué)生針對前面的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行推理論證,從中領(lǐng)悟到:兩個(gè)力方向相反,不在一條直線上時(shí),都不能平衡,方向相同的兩個(gè)力更不可能平衡;平衡的卡片從中間剪開,每個(gè)卡片只受一個(gè)力而不能平衡．兩個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)和知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析,獲得正確的結(jié)論.從科學(xué)思維的角度著眼,教學(xué)活動既具有科學(xué)推理的行為表現(xiàn),還具有科學(xué)論證的行為表現(xiàn).

3 發(fā)散思考

發(fā)散思考也叫求異思考,針對問題情境、實(shí)驗(yàn)事實(shí)和物理結(jié)論進(jìn)行視野廣闊、多維發(fā)散狀的思考.

3.1 教材結(jié)構(gòu)

教材探究二力平衡條件的裝置,研究對象的受力往往超過兩個(gè)力.如圖2所示,小卡片受細(xì)線的拉力之外還有重力作用.人教版教材中的探究裝置如圖3所示,小車受細(xì)線的兩個(gè)拉力之外,不僅有摩擦力,還有豎直方向的重力和支持力.

圖3 探究二力平衡條件

3.2 不當(dāng)行為

蘇科版教材中,如圖4所示的信息快遞的存在,教學(xué)進(jìn)程中教師往往會直接告訴學(xué)生信息快遞的內(nèi)容,幫助學(xué)生掃清疑惑.使用其他版本教材的有些教師往往會對細(xì)線拉力之外的力視而不見,這種教學(xué)行為是對教材中培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑與創(chuàng)新資源的浪費(fèi).

圖4 信息快遞

3.3 素養(yǎng)教學(xué)

使用蘇科版教材教學(xué)時(shí),在探究結(jié)論得出之后,提出問題:小卡片真的在兩個(gè)力作用下平衡嗎?小卡片受細(xì)線的拉力之外還受什么力作用?引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、產(chǎn)生疑惑.接著提問:小卡片的重力對探究結(jié)論的可靠性有沒有影響?為什么?引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成共識:小卡片受重力作用,由于卡片的重力遠(yuǎn)小于對卡片的拉力,可以忽略,即重力對探究結(jié)論的可靠性沒有影響,這就是為什么選擇鉤碼,而不使用質(zhì)量很小的物體的道理.上述教學(xué)活動,通過發(fā)散問題引導(dǎo)學(xué)生基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理,對探究結(jié)論進(jìn)行反思和質(zhì)疑,甚至提出創(chuàng)造性的見解.

4 逆向思考

所謂的逆向思維,就是從一個(gè)事情的反面或者另一個(gè)角度來思考.好多事情用普通的邏輯思維往往想不到解決方法,可以試著換個(gè)角度可能會得到很多的答案.

4.1 二力平衡的運(yùn)用

如果二力平衡條件概念的建構(gòu)是正向思維,二力平衡條件的應(yīng)用就是逆向思維.例如,運(yùn)用二力平衡條件,可以由一個(gè)力判斷另一個(gè)力.為此,提問:物體在重力和拉力作用下平衡,由重力的三要素能否判斷拉力的三要素?引導(dǎo)學(xué)生通過逆向思考對二力平衡條件分析解決問題的易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行辨析,達(dá)成共識:由一個(gè)力可以判斷另一個(gè)力的方向和大小,而不能判斷另一個(gè)力的作用點(diǎn),只能認(rèn)定兩個(gè)力的作用線相同．

4.2 二力平衡的反思

靜止的物體屬于平衡狀態(tài),這時(shí)物體的速度為零,對其需要逆向思考:物體速度為零時(shí),所受力是否一定為平衡力?引導(dǎo)學(xué)生通過逆向思考來辨析錯(cuò)誤,學(xué)生會發(fā)現(xiàn),物體的速度為零時(shí),所受的可能不是平衡力,例如,豎直向上拋出的小球,雖然在最高點(diǎn)的速度為零,因其只受重力作用而不能平衡．

5 關(guān)聯(lián)思考

關(guān)聯(lián)思考就是運(yùn)用關(guān)聯(lián)知識解釋、解決問題的思考,或?qū)⑾嗨啤⑾嘟鼉?nèi)容聯(lián)系起來思考,從中發(fā)現(xiàn)不同知識的內(nèi)在聯(lián)系.

5.1 平衡狀態(tài)的內(nèi)涵

所謂的平衡狀態(tài),就是物體的運(yùn)動狀態(tài)保持不變,也就是物體速度大小和運(yùn)動方向保持不變(注:初中教學(xué)內(nèi)容的限制,學(xué)生不會將平衡狀態(tài)表述為速度不變).這樣的教學(xué),學(xué)生經(jīng)歷對平衡狀態(tài)多種表述的思考,更容易在相關(guān)知識之間建立聯(lián)系,有益于學(xué)生物理觀念形成和開放創(chuàng)新思維能力的發(fā)展.

5.2 平衡力和相互作用力的辨析

可以提出問題:相互平衡的兩個(gè)力和相互作用的兩個(gè)力有哪些異同點(diǎn)?在學(xué)生思考回答的基礎(chǔ)上,用如圖5所示的結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來.有了這樣的辨析,學(xué)生遇到二力平衡和相互作用力的問題時(shí),也就能正確分析.

圖5 平衡力和相互作用力

6 結(jié)束語

深度思考不求面面俱到,應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同特征,提出恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)問題,引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進(jìn)行深層次的思考,促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的長足發(fā)展.