優(yōu)化初中物理學(xué)習(xí)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的策略

肖 俊

(上海閔行顓橋中學(xué) 上海 201108)

我國(guó)古代大教育家孔子有句名言“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，學(xué)和思構(gòu)成求知活動(dòng)的兩個(gè)必要前提，兩者互為條件，互相促進(jìn)，又以思為本.中外的教育家總是把對(duì)學(xué)生思維的培育作為一項(xiàng)十分重要的任務(wù)[1].因此我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中，精心設(shè)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析、綜合、抽象、概括、演繹、類比、等效等思維方法，在學(xué)習(xí)過(guò)程中真正訓(xùn)練學(xué)生的思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì).下面從4個(gè)方面闡述如何培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.

1 開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng) 激發(fā)思維的積極性

課前的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生獨(dú)立的、自我學(xué)習(xí)的活動(dòng)，是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí).也是讓學(xué)生在積極的、有準(zhǔn)備的、帶著問(wèn)題的狀態(tài)下投入課堂學(xué)習(xí).有效的課前學(xué)習(xí)活動(dòng)是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦、探究能力及觀察能力的一種載體，同時(shí)它還可以幫助教師了解學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、生活的經(jīng)歷以及課前儲(chǔ)備的知識(shí)和能力.

如在“平面鏡成像”一節(jié)的教學(xué)中，我們可以根據(jù)知識(shí)來(lái)源于生活，并且與學(xué)生的生活息息相關(guān)，學(xué)生在生活中也有初步的體驗(yàn)和一定的感性認(rèn)識(shí).在此基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)課前學(xué)習(xí)活動(dòng)，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引發(fā)學(xué)生積極思考.通過(guò)完成一系列的思維活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生深入思考，對(duì)教材上的說(shuō)法和觀察的現(xiàn)象進(jìn)行思辨，不斷思考，進(jìn)而發(fā)表自己的觀點(diǎn).

發(fā)現(xiàn)一切你們能“照鏡子”的地方，觀察并拍攝照片.

你發(fā)現(xiàn)平面鏡成像有什么特征？請(qǐng)列舉出來(lái).閱讀教材相關(guān)章節(jié)，看看你所觀察到的與教材上所論述的有什么不同？你是否能夠判斷？將其填入表1.

表1 觀察到的與教材上的對(duì)比

要求：照片中有“你”有“像”，能反映你所發(fā)現(xiàn)的平面鏡成像特征.

學(xué)生在完成活動(dòng)的過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象有以下幾種.

學(xué)生甲觀察到：我離鏡子越近，鏡子中的我就變大，教材上說(shuō),像與物體的大小相等.我認(rèn)為：親自實(shí)驗(yàn)過(guò)了，還拍了視頻，看到了當(dāng)人向平面鏡靠近，鏡子中的人變大了.像比物體大.

學(xué)生乙觀察到：鏡子中的我和我自己一模一樣，像印上去的一樣，教材上說(shuō),像與物體的大小相等.我認(rèn)為,像與物體的大小相等.

學(xué)生丙觀察到：當(dāng)我站在河邊，河里有一個(gè)倒著的我，但我早上照鏡子時(shí)，鏡子里的我是正立的.教材上說(shuō)，平面鏡成的像是正立的.我認(rèn)為,平面鏡有時(shí)成正立的像，有時(shí)成倒立的像.

學(xué)生丁觀察到：鏡子中的右手是我的左手，時(shí)鐘上3點(diǎn)，鏡子里讀出來(lái)是9點(diǎn).教材上說(shuō)，平面鏡所成的像左右相反.我認(rèn)為,平面鏡所成的像左右相反.

這種精心設(shè)計(jì)的開(kāi)放性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生自主選擇生活中的場(chǎng)景或感興趣的生活現(xiàn)象，讓學(xué)生在自主的活動(dòng)中，自然地生成疑惑，并對(duì)其進(jìn)行思考再與教材中的觀點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，在比較的過(guò)程中，不斷地質(zhì)疑，通過(guò)一系列思維沖突和認(rèn)知沖突，產(chǎn)生強(qiáng)烈的想知道正確答案的愿望.這種愿望驅(qū)使學(xué)生積極思考，產(chǎn)生創(chuàng)新的思維，提升學(xué)生的思維能力和思維品質(zhì)，同時(shí)教師還可以根據(jù)學(xué)生暴露的前概念問(wèn)題，進(jìn)行針對(duì)性的教學(xué)，提高課堂教學(xué)的有效性.

2 優(yōu)化活動(dòng)的過(guò)程 保證思維實(shí)效性

正確的思維方法是實(shí)現(xiàn)思維目的、保證思維有效性的前提條件[2].荀子曾說(shuō)：“知通統(tǒng)類，如是則可謂大儒矣.”學(xué)習(xí)要善于運(yùn)用邏輯推理能力，找出事物之間的相關(guān)聯(lián)系，能夠?qū)κ挛镞M(jìn)行分類，這樣才是真正有效的學(xué)習(xí).簡(jiǎn)單易操作的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生既不感興趣，又對(duì)思維的訓(xùn)練沒(méi)有太大的提高.難度大的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生望而退步.因此適宜的學(xué)習(xí)活動(dòng)，顯得非常重要，因此教師要對(duì)活動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，這樣才能保證思維的效能.

如在凸透鏡成像規(guī)律的教學(xué)中，課程標(biāo)準(zhǔn)要求驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是按照活動(dòng)卡的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班地完成，在學(xué)生的頭腦中也許不會(huì)留下太深刻的印象，對(duì)凸透鏡成像的規(guī)律僅僅是簡(jiǎn)單的記憶，對(duì)規(guī)律的來(lái)龍去脈并不能真正理解，如果我們把“驗(yàn)證凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)改成“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，將整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，搭建思維的支架，降低分析、歸納的難度，形象呈現(xiàn)，切合初二學(xué)生以形象思維為主的特點(diǎn).

如表2所示，學(xué)生記錄凸透鏡成縮小像的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

表2凸透鏡成縮小像的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

f=10 cm

像的大小物距u/cm像距v/cm像的正倒是否在光屏上縮小3813倒是縮小3514倒是縮小2915倒是縮小2516倒是縮小2218.5倒是縮小2119.5倒是

面對(duì)6組數(shù)據(jù)，學(xué)生只能分析出：物距變大，像距變小的結(jié)論.八年級(jí)學(xué)生正處于從形象思維過(guò)渡的階段，分析歸納數(shù)據(jù)的能力還比較薄弱.凸透鏡成像規(guī)律并不是像反射定律(角度相等)和平面鏡成像特點(diǎn)(距離相等)那樣簡(jiǎn)單的等量關(guān)系.需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的分類和歸納才能得出規(guī)律.

如何再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的分析數(shù)據(jù)，得出物距、像距在一個(gè)區(qū)間范圍內(nèi),思維的難度很大，從數(shù)據(jù)上幾乎找不出任何規(guī)律.此時(shí)可以添加一個(gè)活動(dòng)：讓學(xué)生借助圖像來(lái)尋找凸透鏡成像的規(guī)律，用紙條代替物與像(事先剪好的“物”“像”黑色)，貼在主光軸上，通過(guò)紙條的長(zhǎng)度和倒正以及粘貼的位置形象直觀展示出來(lái)，如圖1所示.同時(shí)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每一次成像的痕跡都保留在刻度紙條上，優(yōu)化后的活動(dòng)幫助學(xué)生從紙條的粘貼位置和長(zhǎng)短及倒正等信息，學(xué)生仔細(xì)觀察就分析出凸透鏡成縮小實(shí)像的規(guī)律.

圖1 凸透鏡成像規(guī)律活動(dòng)

說(shuō)明：在黑板上提前畫(huà)好刻度，從0(凸透鏡的位置)向左右兩邊增加，如果像(或物)是正立的將紙條箭頭向上，倒立的則將紙條箭頭向下，粘貼.用紙條的長(zhǎng)度代表像或物的大小，用紙條對(duì)齊像(或物)剪下，當(dāng)研究放大像時(shí)，為了區(qū)別像的放大或縮小情況，用黑色代表縮小的物和像，用紅色代表放大的像與物.最后用序號(hào)表明物與像的一一對(duì)應(yīng).

優(yōu)化后學(xué)習(xí)活動(dòng)，猶如數(shù)學(xué)中添加輔助線，不僅保證了學(xué)生思維的流暢性，增加了思維的效能，同時(shí)也教會(huì)學(xué)生一種科學(xué)的思維方法.

3 充實(shí)活動(dòng)的內(nèi)容 提高思維豐富性

在物理教學(xué)中，教師往往關(guān)注學(xué)生活動(dòng)中正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤現(xiàn)象往往認(rèn)為學(xué)生沒(méi)有按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作，缺乏深入的分析，導(dǎo)致學(xué)生的思維受阻[3]，對(duì)所學(xué)知識(shí)理解不到位.久而久之，學(xué)生的思維就會(huì)出現(xiàn)“營(yíng)養(yǎng)不良”.

在“電路的動(dòng)態(tài)變化”一節(jié)的教學(xué)中，在電源電壓不變時(shí)，學(xué)生在移動(dòng)滑片過(guò)程中先直接觀察到3個(gè)電表的變化情況，然后再進(jìn)行理論分析也可以得出電流表、電壓表的變化情況，與之前觀察到的現(xiàn)象一致.為了培養(yǎng)學(xué)生的思維能力可以增加一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：即通過(guò)觀察計(jì)算兩個(gè)電壓表的變化量與電流表變化量的比值大小.可以得出兩個(gè)電阻R1,R2兩端電壓的變化量與電流變化量的比值是相等的.這與他們之前的固有思維有沖突，認(rèn)為是不相等的.

解決方法：可用定值電阻的U-I圖像分析解決.定值電阻R1的數(shù)值等于兩端的電壓與通過(guò)電流的比值，因?yàn)樵赨-I圖上是一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，阻值就是斜線的斜率，其大小也等于其兩端電壓變化量與電流變化量的比值，如圖2(b)所示.

圖2 定值電阻U-I圖像分析

即

又因?yàn)?/p>

ΔU2=ΔU1

所以

通過(guò)增加這樣學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)容，既拓展了學(xué)生的思維深度，又通過(guò)數(shù)理結(jié)合分析，進(jìn)一步增加了思維的廣度與難度，強(qiáng)化了學(xué)生的立體思維能力.

4 創(chuàng)設(shè)開(kāi)放活動(dòng) 提高思維發(fā)散性

發(fā)散思維是物理學(xué)習(xí)中一種重要的思維方式，它是由一個(gè)基點(diǎn)向不同的方向去選取信息、材料，進(jìn)行重組、整合，提出多種解決問(wèn)題的方案，使思維呈現(xiàn)出多維發(fā)散狀.同時(shí)發(fā)散思維能力也是工作和學(xué)習(xí)中不可或缺的能力.在課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，我們可以創(chuàng)設(shè)開(kāi)放情境，促進(jìn)學(xué)生多方位思考，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維.

如在“壓強(qiáng)變化”一節(jié)的教學(xué)中，在新課引入環(huán)節(jié)，我們可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)這樣的開(kāi)放情境：帶有蓋子的輕質(zhì)柱形容器中盛有水，放在水平桌面上，將一個(gè)玻璃板置于容器上.玻璃板上面放置一塊正方體.怎樣操作可以改變桌面受到的壓強(qiáng)？如圖3所示.

學(xué)生依據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境從各個(gè)方向、多種角度拓展思考，想到不僅僅是圖3中6種改變桌面受到的壓強(qiáng)的方法.最后我們又引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上方法進(jìn)行梳理，分類歸納得出改變壓強(qiáng)的方法有：(1)壓力F不變時(shí)，改變受力面積S;(2)在受力面積S不變時(shí)，改變壓力F;(3)改變壓力F的同時(shí)改變受力面積S.幫助學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，加深對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)提高學(xué)生綜合分析歸納的能力.

圖3 “壓強(qiáng)變化”教學(xué)中創(chuàng)設(shè)的開(kāi)放情境

學(xué)生從不同的角度思考，思維活動(dòng)多向發(fā)展，學(xué)生由尋找唯一正確答案的集中思維，拓展轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾轿坏陌l(fā)散思維，訓(xùn)練中如果形成的發(fā)散思維鏈越多，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力的效果就越好.

同樣，在習(xí)題的教學(xué)中，教師可以采用一題多用、一題多解、一題多變，多層次、多角度、多方法、多方位，用不同的思維方法進(jìn)行因果分析，有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力,進(jìn)而使學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題分析的更全面、更深刻.

物理學(xué)習(xí)的過(guò)程，實(shí)際上就是思維能力養(yǎng)成的過(guò)程，無(wú)論是概念還是規(guī)律的學(xué)習(xí)，都是學(xué)生積極參與思維的過(guò)程；因?yàn)槿说乃季S能力不是憑空而來(lái)的，一個(gè)人的思維能力只有在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程和解決問(wèn)題的過(guò)程中，不斷完善知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)才能得以提升.