王亦敏

(浙江省嵊州市教体局教研室，浙江 嵊州 312400)

随着《普通高中物理课程标准(2017年版)》的颁布和实施,如何在高中物理教学中落实核心素养的培养目标已成为广大物理教师研究的主要课题．笔者认为物理课堂教学的核心是思维引导活动,教师应将课堂思维引导活动作为落实核心素养培养目标的主要手段．

1 思维是物理课堂教学的核心

物理学科讲究事实依据和理性思维,观察、实验与科学思维相结合是物理学科的基本特性．如在牛顿第三定律这节课中的“力的作用是相互”的教学中,教师安排下列5个实验(图1): ① 让体重较大的同学甲和体重较轻的同学乙通过一根绳子对拉,然后让甲站在平板车上和站在地面上的同学乙通过一根绳子再对拉,让学生观察两次对拉的结果; ② 先让一辆小汽车在一块放在地面上的木板上从静止开始运动,学生观察到小汽车向前运动而木板保持静止;然后在木板的下面装上轮子后做实验,学生观察到小汽车向前运动的同时,木板发生了后退; ③ 让一架玩具直升飞机在空中上下运动,让学生感受直升飞机下方空气的运动; ④ 在台秤上放一盆水,然后在弹簧秤上挂一个法码浸入水中,学生观察弹簧秤和台秤的读数变化并寻找规律; ⑤ 在平板车上放一块条形磁铁,中间放入一根悬挂的导线,观察导线通电后导线和磁铁的运动情况．完成这些演示实验后,教师再引导学生通过思维活动得出不管是固体、液体还是气体之间,也不论是重力、弹力、摩擦力、电磁力等不同性质的力之间,任何两个物体之间的作用总是相互的结论．

浙江特级教师吴加澍老师提出“实验为基础、思维为中心”的优化物理课堂教学策略,实验和思维是物理课堂教学的两条铁律,在物理课堂中发挥学科特色才能展现学科魅力,从而激发学生学习物理的积极性．

图1 “力的作用是相互的”演示实验

2 学生是课堂思维活动的主体

教学就是在教师的指导下,激起、强化、优化学生的自主学习的过程．这说明学生是课堂思维活动的主体,教师在教学设计时应该站在学生的位置思考教学问题．

(1) 教学目标确定应有为学而教的理念.

新课标倡导落实核心素养教学目标,实际上要求教师树立以人为本的教学理念．教师应拓展学科视域,提高对物理学科核心素养内涵及本质的理解和把握．如前面提到的“力的作用是相互”的这种“实验加思维”的教学模式就是以核心素养为导向的教学.这样的教学不仅加深对知识的理解,更有助于物理观念的形成．如有的教师在 “力的作用是相互的”教学中先列举生活中物体间相互作用的一些实例,然后用两个弹簧秤做演示,通过对拉时两个弹簧秤的读数相等得出相互作用力的大小、方向关系,最后总结得出牛顿第三定律的内容．这种单靠教师讲授的以“知识为本位”的理念进行的教法,由于学生没有主动参与知识的建构,所学的知识往往难以深入理解.这种对知识教学一步到位的做法也会使学生形成错误的认知,认为科学的发展是一帆风顺的，从而有碍于科学思维的培养．

教师在备课时应对所教内容的知识序进行顺藤摸瓜式的梳理,找到教材中有利于提升学生核心素养的因子作为教学目标进行教学．如对“作用力与反作用力的关系”教学中,教师可先引导学生提出“一对相互作用力的方向相反,大小可能相同”的猜想;然后让学生分组探究,每组提供两个弹簧秤让学生实验后进行交流.大多数的学生实验中弹簧秤都是水平放置的,但也有几个小组的学生做了弹簧秤竖直或斜向对拉的实验,结果两个力的大小都是相等的;有个别小组的学生在实验时发现弹簧秤读数不相等,教师请学生分析问题原因并想出处理办法,有学生提出用第3只弹簧秤“等效替代”的方案．教师问： “这样同学们的猜想应该得到验证了吧?”结果有学生指出前面物体都是静止和匀速状态下做的,弹簧秤在加速和减速时无法读数．教师通过传感器演示了非平衡状态的作用力和反作用力也是相等的;教师最后指导学生自己归纳结论并进行了准确的表达．

在上面的案例中有很多对提升学生核心素养有帮助的方面.如学生交流时部分学生还做了弹簧秤竖直或斜向摆放的实验,可让学生领悟科学研究中需要多种方案收集信息获取证据;个别小组的学生在实验时发现弹簧秤读数不相等,教师请学生分析问题原因并想出处理办法让学生明白科学研究要坚持实事求的态度;学生对两只读数不准的弹簧秤用第3只弹簧秤“等效替代”解决了问题,这种创造性见解得到了教师的高度赞赏;学生指出上述实验都是物体处于平衡状态下做的,他们试图做非平衡状态(如加速运动)时的实验,但读数困难,教师采用传感器演示发现相互作用关系与运动状态无关,强化了学生的证据意识同时体会了科学本质;最后让学生尝试总结规律,并进行交流分析又锻炼了学生准确论证和表述结果的能力．

(2) 教学内容梳理应稚化思维.

教师要关注学生的现实起点,如认知的基础、水平和认知心理,在备课时要站到学生的角度并稚化自己的思维,对教学内容作一番内在的逻辑梳理,从而确定学生内化知识时的思维障碍点．在教学设计时巧妙地为学生铺设台阶,如在“探究电磁感应现象的产生条件”的教学中,有的教师在演示了如图2所示的3个实验后,引导学生总结出当B不变S变化和S不变B变化时能产生感应电流．就直接归纳得出可由磁通量Φ=B·S的变化来描述电磁感应产生的条件．上述教学过程从实验总结到用磁通量的变化来描述产生感应电流的条件之间对学生来讲有一个很大的思维台阶,从实验总结到归纳出结论之间的论证也是不严密的.有的学生心中就会产生质疑:如果B、S都变化,一定会产生感应电流吗?所以我们不妨在学生质疑的基础上再做下面的实验(如图3):让一个圆形线框从条形磁铁下方远离,远离的过程圆形线框面积在图中阴影区域范围内不断扩大,得到线框中仍然没有感应电流的结论．教师再次引导学生分析,学生头脑中就会产生认知冲突.通过讨论和分析,学生认识到此实验中线框中的磁感线条数没有变化,从而得到闭合线框中产生感应电流的本质原因是闭合导体回路的磁通量发生变化的结论．这样的处理不但有效降低学生的思维台阶同时也能更好地掌握规律,而且通过思维过程培养了学生的科学思维品质．

图2 “探究电磁感应现象的产生条件”演示实验

图3

(3) 教学方法重视知识重演.

波利亚说过: “在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时,我们应该让孩子重蹈人类思想发展中最关键的步子……”．生物上从种细胞到成熟细胞的胚胎发育过程总要经历一遍物种进化历程,我们可以由生物重演律得到启发，从未知到真知的教学过程也应该让学生重演人类知识的发生过程．教师不能将知识直接教给学生,而是要引导学生去经历知识的发生过程.这样的教学既能让学生更好地理解和掌握技能,又能让学生获得体验和丰富情感．

在概念教学中,我们要让学生体验概念的形成过程．例如在电场线的教学中,很多教师只是用“讲解知识加实验模拟”的教学方法.这种“知识重演”式的教学,学生得到的只是知识结论,缺失的则是诸如抽象概括、建构模型等物理核心素养的提升.我们要先让学生明确每一点的电场大小和方向,然后认识整个区域的电场分布情况,最后再过渡到用假想的电场线来描绘电场强弱和方向．这种“知识重现”式的教学中学生有自主建构知识的过程,既能让学生弄清知识的来龙去脉,又能培养学生的知识迁移应用能力．在规律教学中,我们要让学生探寻规律的发现过程,例如在“曲线运动的速度的方向”教学中,很多教师往往会先让学生观察磨刀的砂轮上溅出的火星、下雨天转动的雨伞甩出的水滴……等现象,然后就总结出质点在某一点的速度方向沿曲线在该点的切线方向的结论.这种教学方式通过现象观察后顺理成章地得出了结论．而事实上从现象到结论的中间有着一段极具教育价值的过程.这种教学显然将其轻易地“短路”了．如果采用“知识重演式”的教学方式,让学生先观察砂轮上溅出的火星、下雨天转动的雨伞甩出的水滴等现象后让学生提出 “曲线运动的速度方向可能沿曲线的切线方向” 的猜想,然后教师演示让一个鼠标滚球沿一弯曲的磁性塑条运动沿直线滚出(图4),再把磁性塑条拿掉一段,再拿掉一段……,教师在完成演示后再引导学生经过逻辑推理后得出结论．上述的教学方式使学生对物理结论的判断产生于经历认知过程之后,课堂中给学生留有足够的思维时间和空间,不但能使学生更好地掌握物理规律,对提升学生核心素养也是很有帮助的．

图4

3 教师是课堂思维活动的引导者

德国哲学家海德格尔:“教难于学,乃因教所要求的是让学”．这说明教学的本质就是“让”学生“学”．教师是课堂教学的组织者和管理者,因而必然也是课堂思维引导者．那么教师如何才能“让学”呢?

(1) 诱发学生思维.

教师可从学生感兴趣的话题或从学生疑难的问题入手,创设问题情景通过引发学生的认知冲突来诱发学生思维．例如“运动的合成”的教学中,教师可展示一张行驶的火车旁站着一个人的图片(图5),提出一个问题,你能比火车跑得还快吗?学生一开始觉得这是不可思义的,人怎么可能比火车跑得快呢?转而一想又都乐了,要使人跑得比火车快,只要让这个人登上火车,在火车上跑不就行了吗?此时学生对相对运动的问题已产生了极大的兴趣．教师再进一步提问,下雨天行走怎样撑伞才能避免淋湿(图6)?由于学生对这一问题有生活的经验,思维的积极性被进一步激发．教师再抓住这一有利时机引导学生来认识相对运动的问题,无疑将起到事半功倍的效果．

图5 人与火车相对运动示意图

图6

(2) 引导学生思维.

图7 伏安法测电阻电路图

以“伏安法测电阻”为例,很多教师在教学中先展示给学生如图7所示的内、外接法的电路连接图,指出电压表和电流表都有内阻,可把电压表看作是能知道电压的电阻,把电流表看作是能知道电流的电阻,电路中考虑电表内阻后就可以进行误差分析.外接法由于电压表内阻的分流作用导致电流的测量值大于真实值,电阻的测量值小于真实值;内接法由于电流表内阻的分压作用导致电压的测量值大于真实值,电阻的测量值大于真实值.最后教师总结外接法适用于待测电阻远小于电压表的阻值时,而内接法是适用于待测电阻远小于电流表电阻的情况．这种教学的最大问题在于“学生缺少思维”,对于学生来说，实验是既定的,观察是被动的,思维是肤浅的．教学效果自然不好.如果我们在上述教学过程中先提出问题用内接法和外接法测同一个待测电阻,测量值会相同吗?学生一般都会认为是相同的．于是教师用同样的实验仪器按这两种方法测同一待测电阻,观察结果是差距很大.学生头脑中就产生了认知冲突．再问为什么相差会如此悬殊呢?教师引导学生思考原因．如果有学生想到了是电表内阻引起,教师给予及时的肯定和表扬,然后组织学生分小组讨论,最后通过交流总结得出结论.

上述两种教法虽然最后的结论是相同的,但第2种教法学生在教师的引导下经历了知识形成的过程,师生互动激活了学生的思维,不但获得了知识又体会了方法，提升了能力．

(3) 创设良好的思维环境.

从上面的教学案例可以看出,教师在课堂上要诱发和引导学生思维,教师是不能做无米之炊的．教师在上课前要为学生准备好丰富的认知背景材料并要通过适当的教学辅助手段清楚地呈现给学生,教师需要准备好实验器材,设置好的问题和思维导引方式，做好课件和动画等，同时又要在课堂中组织学生构建积极主动的有利于思维的课堂氛围．

4 问题是思维导引的主要手段

古希腊哲人普罗塔戈的名言: “大脑不是一个要被填满的容器,而是一个需要被点燃的火把”．而“问题”就是点燃学生思维的火种．

(1) 有效问题的特征.

教学中的有效问题首先要能激起学生的探究欲望,能促使学生去质疑、分析或推理;同时也要紧扣教学主题并有一个合理的问题距,让学生有能力运用已有知识去主动建构新的知识．牛顿从“苹果为什么会落地”的问题出发到最后发现万有引力定律.他就是从现象出发,不断的质疑,使自己的思维不断地深入到事物的本质．我们在教学设计时首先要从教材的逻辑起点(教材结构、知识联系)出发,考虑学生的现实起点(认知水平、知识基础)来设置合理的问题起点．如在“位移”概念的教学中,面对高一初学物理的新生,教师可从学了“距离”为什么还要学“位移” 的问题出发,再问学生如果一位同学从A点出发,走了50 m后到达B点是否能确定B点的位置．要确定B点的位置应该知道哪几个要素呢?让学生自己去思考并总结出确定物体位置变化的3个要素,从而水到渠成地建立科学的“位移”概念．

(2) 问题要情景化.

图8 远距离送电演示器示意图

有意义的学习活动总是凭借一定的教学情境来实施的,学生对知识的感悟乃至素养的提升也只有在与情境的互动中才能达成．我们在问题设置时既要防止知识本位的去问题化,还要防止去情景化．值得提倡的教学方式是以情景来引问题,以问题来导探究,以探究促真知．如在“电能的输送”这节课的教学中,有的教师利用如图8所示的实验器材分2步进行实验演示:第1步直接输电，学生观察到灯泡发光暗淡,第2步高压输电灯泡正常发光,然后教师解释原理并传授知识．这种教学看上去似乎逻辑清晰且快捷高效,但由于呈现的学习内容没有认知背景，同时也远离了学生的直接经验,使教学效果大打折扣．

教师应该在教学中创设情景以问题引导学生积极展开思维．如在“电能的输送”这节课的教学中,可先让学生观察讲台上的小灯泡A接入学生电源后正常发光,然后让学生思考:怎样使教室最后一排的小灯泡B发光?教师将课前准备的一卷细径导线将小灯泡B与电源连接后亮度很暗．学生就会思考这是什么原因呢?有什么解决的方案?教师换一卷较粗的导线连接小灯泡B与电源后灯泡亮度增加．教师引导学生分析原因后再进一步提问:如何在保持输送功率不变的情况下减少导线中的电流?学生通过思考分析得出通过变压器先升压,输送后再降压来实现．于是教师依次在电路中接入升压变压器和降压变压器，再次让学生观察,灯泡B开始正常发光．这样的教学教师在始终引导着学生的思维方向、留足了思维的时间、又设置好了思维阶梯,同时以实验为载体,问题为核心,使得学生的思维步步推进．

(3) “问题链”是思维导引的纽带.

思维导引的过程往往是连续的,导引的过程需要由一连串有效问题组成“问题链”．如在“楞次定律”的教学中,需要让学生深刻理解感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化中的“阻碍”两字．教师可安排如下的问题链来引导学生思维,先问谁在阻碍?再问阻碍什么?又问怎样阻碍?最后问学生为何阻碍?有没有阻止?通过这样一组步步追问的问题链,让学生在充分的思考之后,深入地理解了楞次定律的内涵和本质．

如果教师在教学设计时将整堂课的教学目标分解成几个明确的教学任务,教学任务通过一定的情景来展现,教师将蕴含在情景中的问题根据学生的情况设置成“问题链”,教师就能在课堂通过“问题链”去激发和引导学生思维,提升学生核心素养，这样往往就能组成一堂好课．

总之,物理课堂教学的核心是一种思维引导活动，这是由物理学科的特色决定的.由于学生是课堂学习和思维的主体,教师的教学过程就是不断地以“问题链”启发引领学生思维的过程,让学生在思维中掌握知识、获得方法体验、培养科学情感并提升核心素养．