着力于学生“思维品质发展”的物理教学研究

着力于学生“思维品质发展”的物理教学研究*

陈利军

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摘要：知识的学习固然重要，但是对于中学生而言，更为重要的是掌握解决问题的方法和培养解决问题的能力。对于高中物理教学而言，培养学生解决问题的能力应着力于“思维品质发展”。关键词：高中物理；思维品质发展；质疑；探究中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1673-9094(2016)07A-0108-04DOI:10.13696/j.cnki.jer1673-9094.2016.z4.025

随着新课程改革的深化，我们对教学目标的认识更为深刻，除了要掌握知识、提升能力外，过程与方法，情感态度和价值观被纳入到教学目标中来。对于高中物理教学而言，三维教学目标如何才能有效达成呢？学生为什么总是认为物理难学呢？笔者经常思考这几个问题。结合教学实践经验，笔者认为，关键的原因在于物理教学不应只盯着概念教学，更应该注重学生“思维品质发展”。下面结合具体的教学实践，就如何促进学生思维品质发展谈谈笔者的观点，望能有助于高中物理教学的改革。一、精心创设情境，引导学生提出问题“读书无疑者，须教有疑。”宋朝朱熹的这句话强调了质疑能力对学习的重要性，这也强调教师要注重对学生进行问题意识的培养，启发和鼓励学生提出问题。相比于问题解决而言，问题的提出更需要创造性思维。提出问题是思维活跃的重要表现，也是学生独立思考的标志。它是一切探究活动的开始，自然也是物理学习的第一环节。在高中物理教学中，教师要积极创设情境，引导学生进行质疑，并在提出问题的基础上进行科学探究，以此激活学生思维，促进学生的知识构307-308期

建和能力提升。一般来讲，高中物理教师要善于从学生的认知特点出发，对教学内容进行问题化处理，进而以某一主干问题为线索，引导学生顺着“设疑→质疑→探疑→解疑”的次序推进教学活动，启发学生由浅入深地发展认知。例如，《热力学第一定律》一节，笔者对教材内容重新进行整合，先创设情境激起学生的问题意识，再鼓励学生提出问题，最后启发学生进行思考和讨论，并在探究中实现问题的解决。1．创设问题情境教师结合实例，引导学生进行思考：如果某物体不和外界发生热量的交换，那么物体对外界做功或者外界对物体做功，会导致其内能分别发生怎样的变化？如果某物体与外界之间不发生任何做功关系，那么这个物体的吸放热过程会对其内能分别带来哪些影响？如果物体与外界之间同时存在着热交换和做功过程，那么该物体的内能变化如何来进行确定？请学生结合已有认知，完成下列问题。问题A如果某系统与外界之间不存在相互做功的影响，那么：（1）若该系统从外界吸收了90焦耳的热量，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？108

2016·07A/08A*本文系江苏省教育科学“十二五”规划课题“高中学生物理思维品质发展和分化现象的研究”（D/2013/02/571）研究成果。收稿日期：2016-05-17

作者简介：陈利军，江苏省淮阴中学（江苏淮安，223001），研究方向为物理教学。

（2）若该系统对外界释放了90焦耳的热量，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？问题B某系统的绝热性能良好（即其与外界之间不存在热交换），那么：（1）若外界对该系统做了100焦耳的功，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？（2）若该系统对外界做了100焦耳的功，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？问题C那么：（1）若该系统同时向外界释放了90焦耳的热量，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？（2）若该系统同时从外界吸收了90焦耳的热量，则其内能是增大还是减小？变化量为多少？某系统与外界之间同时存在做功和热传递过程，且已知外界对其做功为100焦耳，功正负会影响了Q和W取值的正负，当然ΔU的正负取值也很有讲究，最终学生综合问题情境中的多种情形整理出W、Q以及ΔU三项的正负取值特点如表2所示。在此基础上，教师再让学生结合自身的认识与教材相关内容进行对比，从而进一步完善认识，并深化理解。表2

功（W）、热量（Q）以及内能变化量（ΔU）的

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｜正负取值特点

功（W）

热量（Q）

内能变化量（ΔU）

内能增加内能减少

取正值外界对系统做功系统吸收热量取负值系统对外界做功系统释放热量

二、注重师生互动，引领学生由质疑走向探究新课改理念认为，教师在教学中要精心设计，引领学生由质疑走向科学探究，让学生通过对科学探究的体验，来进一步强化质疑意识和探究能力，并提升学生自主探索和主动创新的欲望。例如，《电阻定律》一节，笔者按照这样的流程引导学生进行实验探究，首先是提出问题，让学生进行猜想，然后再引导学生围绕猜想进行实验设计，之后就是相关实验操作和结果分析，最终对比实验结论和猜想内容，并总结结论。2．启发学生质疑在学生分析上述问题之后，教师继续启发学生：请你参照上述问题，类似地提出几个问题，并进行解答。在教师的引导下。学生的思维被有效激活，并开始尝试着自我组织问题。学生问题A某系统在一个过程中释放了50焦耳的热量，同时外界对其做功30焦耳，则该过程系统内能变化情况如何？学生问题B某系统在一个过程中吸收了40焦耳的能量，同时外界对其做功为100焦耳，则该过程中系统内能发生了怎样的变化？1.提出问题师：本课的核心问题是探究导体电阻与哪些因素相关？请同学们思考并讨论，进而形成猜想。生：导体的电阻可能与导体的材料、横截面积以及长度相关。师：你们的猜想涉及多个因素会对电阻发生影响，那么实验过程中如何进行验证呢？多个量混杂在一起不是很难操作吗？研究一个量和多个量之间的关系，你有怎样的思路？生：可以采用控制变量法。教师引导学生对控制变量法的具体操作进行了详细的阐述，并在总结过程对实验任务进行具体化，明确实验中需要测定电阻（R）、横截面积（S）、导体长度（l）。师：怎样测量导体的电阻（R）、横截面积（S）、导体长度（l）呢？生：电阻测量可使用伏安法，横截面积可以用螺旋测微器测出导线横断面直径后计算得到，导线的长度直接用刻度尺进行测量。总第

3.引导学生总结教师继续引导学生：你们在对上述一系列问题进行分析和处理之后，有怎样的发现呢？表1

内能变化与热传递、做功之间的关系

热传递内能增

内能变化量结论做功情况

情况减情况

问题一问题二问题三学生问题

学生的学习热情一旦被点燃，他们对探索过程就会无比投入。在教师的启发下，他们纷纷设计了类似于表1的整理表格，对教师提供的问题情境以及自己设计的问题进行整理和对比，从而自发地实现热力学第一定律的总结：若系统与外界之间同时存在热传递过程和做功过程，则其内能变化量ΔU与外界对其做功W以及系统与外界所交换的热量Q之间的关系式为ΔU＝W+Q，而从表格中还可以发现，热量转移的方向和系统做307-308期

2016·07A/08A2.实验设计师：你们的描述在理论上都是合理的，但是却不是最简单的思路，能否不用直接测量，而采109

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用类似于“探究功与速度变化之间的关系”时所用的倍增法来进行处理呢？教师启发学生得出思路：按照倍数来改变导体的长度和横截面积，进而对比相同电压下的电流关系，以此明确相关因素对电阻的影响。师：请同学们设计实验操作的具体方案。学生设计好相应的实验方案之后，教师组织他们进行交流和讨论，并明确相应的操作要点。理哪些问题需要用到对应的概念，这些概念怎么用。由上述内容可以发现，三个层面问题的解决不是一蹴而就的事情，教师对此类内容进行教学时，要有耐心去启发学生按照由浅入深的顺序逐步推进认识的深化，同时不断回忆已有记忆，对新学概念和已有认知进行系统化整合。例如，有关“功”这一概念的学习，教师就要引导学生理解这三个层次的内容：（1）“功”的具体内涵，包括：做功的基本要素是力以及物体在力方向上的位移；功的计算式为W=Flcosα（F表示力，l表示物体相对于地面的位移，α表明力与位移的夹角）；功作为标量，其正负表明力对运动起到帮助或阻碍的作用；力的单位是焦耳，属于导出单位等等。（2）“功”概念的由来：功是力作用效果的体现，是力在空间上的积累；同时功还对应着能量的转移和转化过程，简言之“功是能量转化的量度”；“功”的这一概念的引入对从能量角度来描述物理过程有着非常重要的意义。（3）“功”的使用价值：高中阶段的“功”，主要运用于动能定理、功能关系以及热力学第一定律，比如要描述物体动能的变化，就需要研究该物体所受合外力的做功情况；又比如研究某系统的机械能是否守恒，就要看这个系统内除了重力与弹力以外，是否存在其他力做功的情形；再比如一定质量的理想气体，在绝热环境下被压缩，要判断其内能的变化情况，就着眼于压缩过程外界对系统的做功情况。】

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3.实验探究学生根据实验方案进行操作，教师巡视学生的实验情况，适时给予指点和帮助。在学生采集相关数据之后，让学生用科学的方法进行数据处理，同时启发他们在小组内部进行讨论和总结。4.结果展示各学习小组展示自己的实验探究结果，教师鼓励学生彼此评价探究结果，并积极分享实验心5.规律总结在教师的启发下，学生总结出结论：导体的电阻正比于其长度，反比于其横截面积，并与导体材料有关。教师趁热打铁引入电阻率的概念，同时引导学生完善语言组织，归纳出更为严谨的电阻定律。三、关注过程与方法，促进对物理概念深层次理解1.引导学生对概念的物理意义进行理解，把握概念形成的根本教师在引导学生学习物理概念时，务必要让学生厘清概念的来龙去脉。为实现上述目的，学生要回答三个问题：“这个概念是什么？”“为什么需要出现这个概念？”“这个概念对问题的研究有什么帮助？”第一个问题点明了概念的基本内容，包括这个概念对应怎样的物理量，该物理量属于过程量还是状态量，属于矢量还是标量，它的定义式如何表示，它的单位又是怎样等等。事实上，我们很多学生的学习重心就落在这一项内容，甚至局限于这一点，而忽视了后两个问题的意义。第二个问题侧重于概念的由来及其基本形成过程，包括怎么会引出这一个概念，它的导出和哪些情境、哪些模型相关；第三个问题侧重于概念的发展，包括概念能在物理问题的解决上起到怎样的作用，概念的进一步延伸会与哪些概念发生联系。也就是讲，后两个问题分别对应概念的“来龙”与“去脉”，亦即概念的外延，这是整体背景下的概念认识，明确这些内容其实就可以通过某一概念为结点，串起一系列物理认识，从而明确处307-308期

2.对相似或相近的概念进行区分，促进物理概念的体系化理解高中物理的一大难点就是概念繁多，很多概念在形式上或称谓上非常相似，但是其本质上却又存在严重的分歧，同时又因为部分相似的概念本身又有着比较紧密的联系，所以学生很容易在此发生混淆。例如，运动学中速度、速度变化量、速度变化率（加速度）这一组概念，机械振动中波形图和振动图这两类图像，它们在形式上本就非常相似，而且彼此间确实存在千丝万缕的联系，学生在对比和区分时有着严重的障碍。为了帮助学生明确相似或相近概念的区分，教师可以从两个角度来引导学生学习：一是强调性对比，即直接将相近概念罗列出来，明确彼此间的差别；二是联系学生的已有认知，深层次发掘彼此的关系，特别是因果联系，以促使学生对概念进行体系化认知。实际教学中，这两项工作是交叉进行的，而且对比过程中，应该让学生自发自觉地进行分析，从而让学生从物理事实的角度对概念进行深度理解。此外，教师还需启发学生在相近概110

2016·07A/08A念辨析中进行同中寻异、异中求同，在整合性构建认知的同时，也训练学生的辨析能力。当然，上述过程也是一种学习习惯的养成。例如，电场中有一组概念是学生很容易混淆的，即电场强度、电势，这两个概念都是电场特征的描述，它们在定义上都需要借助试探电荷，但是其实际大小又和试探电荷无关。它们之间差别非常明确，电场强度是从受力角度来描述电场属性，而电势则是从能量角度来描述电场属性，二者间没有必然的联系，即电场强度大的地方，电势不一定高。为了引导学生对抽象的概念进行更加形象化的比较，我们还可以借助电场线对其进行说明：电场强度大小可以看电场线的疏密程度，而电势高低要看电场线的指向，具体一点，一根带箭头的电场线足以说明电势高低，但是其疏密程度却无从谈起；同时几根不带箭头的电场线可以说明疏密———即电场强度的大小，但是其指向未明，则电势高低就不可描述。当然，学生在对概念进行对比时，也要明确彼此的联系，例如“匀强电场”中存在中电势差与电场强度的关系等，都是学生在进行概念对比性学习时必须到位的。四、结语：促进学生思维品质发展的四个注意点总体而言，高中物理教学中，教师在促进学生思维品质发展的过程中，要把握好以下四个注意点：教学探索

1.情境显“新”物理课堂的情境创设要凸显一个“新”字，即要鲜活而生动，富有新鲜感。这就要求教师要在精心研究教材和学生的基础上，设计适合学生认知特点的情境，有效激发学生的学习兴趣和探究欲望。】

｜2.启发要“巧”教师对学生的点拨要起到“引而不发、开而弗达”的效果，即教师要艺术化地组织自己的语言，恰到好处地给学生以启发，但是不能将最终的答案与思路完全呈现给学生，要给足学生充分的时间和空间，以自主的探索结论。3.点拨得“法”所谓“点拨得‘法’”，就是强调教师要善于把握好介入学生自主探究和讨论的时机与尺度。即教师需明确：什么时候该引导，什么时候无需引导；哪些学生需要多加点拨，哪些学生只需稍加提示即可。4.调控须“稳”学生的探究性学习离不开教师的有效调控，具体说来，教师既要能引导学生探究的方向，同时也要调节好学生探究的进程。这样有利于学生在有限的时间内完成探究任务，提高学习效率，这就是所谓的“调控须‘稳’”。责任编辑：徐瑞泰Students’ThinkingQualityDevelopmentandPhysicsInstructionCHENLi-jun(HuaiyinMiddleSchool,Huai’an223001,China)Abstract:Formiddleschoolstudents,masteryofmethodsandcompetenceofsolvingproblemsismoreimportantthanacquiringknowledge.Asfarasseniormiddleschoolphysicsconsistsinthedevelopmentofthinkingquality.Keywords:seniormiddleschoolphysics;thinkingqualitydevelopment;explorationteachingisconcerned,thekeytodevelopingstudents’abilityofsolvingproblemsandmasteringthetechniques总

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