基于高階思維培養的解決物理學習思維障礙的策略研究

錢佳芹

【內容摘要】本文主要闡述了學生由于分析與綜合、比較、抽象與概括能力的欠缺，在物理學習中會產生思維障礙，所以在教學中通過構建思維導圖、完善知識體系;借力實驗教學，認識物理本質;依托微課錄制，類比理解概念;增設情境教學，突破思維定式來實現逐步突破學生的思維障礙，培養學生物理思維的整體性、科學性、對比性和批判性，逐步建立高階思維。

【關鍵詞】物理學習? 思維障礙? 高階思維

由于學生思維水平、思考能力、對生活的認知、對概念的理解各不相同，所以在學習物理的過程中會存在一些思維障礙，這就需要教師在教學過程中關注各個層次的學生，布魯姆教育目標分類理論把人的認知思維過程分為六個層次，包含層次較低的記憶、理解和應用的低階思維，主要用于學習事實性知識和簡單任務的完成，而對于需要高層次認知水平為主的綜合能力——高階思維則注重分析、評價和創造，重在培養和發展學生的核心素養。

一、構建思維導圖，完善知識體系，培養物理思維的整體性

學生在學習過程中對學科產生的困難，畏難情緒以及知識體系混亂，主要原因是對書本概念、公式、原理的不熟悉，不能將這些科學知識系統化，在教學過程中我們也能發現，很多學生的知識是碎片化的，在大腦中沒有知識網絡和體系，對于知識的綜合運用能力就非常薄弱。所以在課堂教學過程中，特別是物理復習課中采用構建思維導圖的方式可以幫助學生更好地梳理知識體系，比如在固體密度的測量復習課中，要求學生結合具體的原理，設計簡單的測量實驗，明確需要測量的物理量，并能根據測量的物理量進行計算。采用一種遞進的方式帶領學生一起構建思維導圖，理清物理量之間的關系。

例1：近日，小科買了一盒橡皮泥，標簽上寫著橡皮泥的密度大約是1.34×103kg/m3，小科想測試一下拿到手的橡皮泥是否符合標準（假設橡皮泥不吸水），請你思考：

（1）利用天平，水，量筒，細線測出橡皮泥的密度。

（2）利用彈簧測力計，天平，足量的水，燒杯，細線測出橡皮泥的密度。

這是復習課的例1部分，對于大部分學生來說（1）都能直接運用密度的公式進行測量，但是在（2）中運用阿基米德等知識來解決質量、體積的測量時，學生的思維就受到了限制，所以在課堂設計中就通過思維導圖的構建，拓展質量的測量方式，最終確認不管用任何方法，始終依據密度測量的原理，也就是如何利用提供的器材測量物體的質量和體積，化繁為簡?；谶@個基礎增加浙教版八年級上17頁的橡皮泥的沉與浮，完全運用浮力知識來測質量，再根據測固體體積的方法計算出橡皮泥的密度。

思維導圖的構建對于學生高階思維的培養是十分有幫助的，學生的知識不再是簡單的記憶、理解和應用，他們的知識會系統化，多元化，慢慢思維就走向分析、評價和創造。當然，學生的學習過程是由低階到高階的一個過程，我們的思維導圖構建也是由一個章節到一本書，最后到初中三年的內容，實現階梯式提升，同時將思維導圖應用到一題多解、舉一反三類題目中，對學生思維提升也是有很大幫助的。

二、借力實驗教學，認識物理本質，培養物理思維的科學性

在物理的學習過程中，很多學生會憑借自己的感覺來學習科學，認為“我覺得”是科學的，殊不知很多時候憑借感覺來作為評判標準是不可靠的，我們需要借助科學實驗器材，進行直接測量，通過數據或者現象來全面認識事物，掌握物理知識的本質。

比如學生冬天在室外摸鐵塊比木頭涼，就會主觀認為這是由于鐵比木頭溫度低。這個時候我們就可以借助于實驗展開教學，利用溫度傳感器測量兩者的溫度，發現兩者的溫度是一樣的，這就可以帶領學生一起查閱資料分析出現這種感覺的主要原因是金屬和木材的導熱系數不同。所以冬天手放在鐵上面，手上的熱量很快被鐵帶走，手感覺冷。木頭傳熱慢，我們就感覺到用手觸摸鐵比木頭冷。如果是炎炎夏日，氣溫高于37℃就會反過來，鐵給你帶來大量的熱，你就會覺得鐵比木頭熱。

學生認為站在水平地面和斜面上的電子秤上時，電子秤的示數是一樣的，他認為人的重力是不會改變的。在教學過程中可以借助實驗，將電子秤分別放在水平地面和斜面上，再讓學生站上去，會發現水平面上的示數大于斜面上的示數，接著引導學生分析站在電子秤上測出的是人對稱的壓力，我們在水平面上對電子秤的壓力等于人的重力，但是在斜面上對電子秤的壓力為重力的分力，所以要小一些，這個實驗模型對于學生正確理解壓力和重力的區別也是非常有幫助的。

實驗教學作為國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。通過直觀的科學實驗使學生明確自己預認知上的偏差，在課堂教學中直接運用實驗道具呈現直觀的數據，學生通過觀察、實驗、分析和對比，獲得知識與發展能力。在學習過程中，教師也不再是簡單地說“NO”，而是把知識學習的過程還給學生，讓學生發現“感覺”的認知是不可靠的，真正延伸知識的深度和廣度。

三、依托微課錄制，類比理解概念，培養物理思維的對比性

物理教學中的概念教學不同于其他學科，不僅要準確反映物理現象，還需要反映本質屬性，所以往往物理的概念描述簡單，但是都是基于物理現象、過程等的觀察、歸納和總結，很多學生都覺得物理概念能聽懂，但不會做，而微課以視頻為載體，教師圍繞教學過程中學生存在難以理解的知識點進行進一步講解，并且將類比的概念做一個系統的微課，存于學生的pad端，這種微課存在隨時性、方便性、系統性的優點，加強學生對概念的理解，培養學生分析能力。

在物體的浮沉條件情況中“懸浮”和“漂浮”這兩種狀態往往是學生容易混淆的，“懸浮”是指物體能夠在液體中的任意位置停留，保持平衡狀態，而“漂浮”是“上浮”的最終結果，一開始由于手的壓力使物體浸沒在液體中，撤除壓力，由于浮力大于重力，所以物體會上浮，最后因為受到平衡力的作用而處于漂浮狀態。這兩種狀態下，物體的F浮=G，但兩者所受到的浮力的含義是不同的，因為懸浮是完全浸沒，即V物=V排，漂浮是一部分浸沒，即V物>V排。我們就可以利用錄制微課的方式將物體的浮沉條件中的“上浮”和“下沉”，“漂浮”“懸浮”和“沉底”再做一個全面的對比，將兩種運動過程與三種平衡狀態做對比，加深學生對于浮沉條件的理解。

在發電機和電動機的學習中，可以發現兩者的內部構造是非常相似的，甚至是相同的，學生在學習新課后，往往會覺得很難分辨。利用微課錄制的方式，將電動機和發電機的原理模型圖放進去，從原理、能量轉化、發現者、外部結構等角度展開類比，將兩者進行有效對比，利于學生更好地理解發電機和電動機的相關知識。其實物理微課在類比概念辨析上是非常有幫助的。對有相同或相似特征的不同物體、物理現象、物理過程、物理條件和物理方法，通過聯系、區分與發展的思維視角對它們的屬性、特征、運動規律等進行分析和總結，指向高階思維發展，學生習得本真。

四、增設情境教學，突破思維定式，培養物理思維的批判性

生活在大自然這個環境中，學生能夠獲得許多生活經驗，從而感性地認識很多物理現象，這是學生在接觸物理之前對物理學科的初認識。學生積累的有些生活經驗是符合科學邏輯的，這就會觸動學生學習內驅力，激發更多學習潛能，在外界環境條件不變的情況下，定式使人能夠應用已掌握的方法迅速解決問題。很多同學在學習過程中，會習慣地將已經熟練掌握的規律和經驗應用到現有的學習中，從而形成對學習物理知識的干擾和影響，甚至產生一些錯誤的認識或理解。在物理的教學過程中，可以增設一些情境式體驗來打破固化思維。

在學習牛頓第一定律時，為了讓學生更好地理解力是改變物體運動狀態的原因，在教學設計中，往往會讓學生思考：“亞里士多德的‘力是維持物體運動的原因”這句話是否正確，學生會根據生活中的經驗手推箱子，箱子運動，手不推箱子，箱子就停止運動，認為這句話非常合理，而且很長一段時間，學生始終會認為，生活中明明就是這樣告訴我們的，為什么亞里士多德這句話是錯誤的。這時，教師可以增設一個教學情境，讓學生用力推一下橡皮，觀察橡皮的運動狀態，學生的闡述是：“橡皮在桌面上運動一小段距離之后停止運動了?！崩蠋熣f“那請問當你手離開之后，橡皮還在運動嗎？”學生會回答在運動中，這時學生的思維就會產生沖突，進而思考為什么是運動一段距離之后才停下，是因為受到摩擦力的作用，說明在手推箱子的時候，除了受到推力的作用，還受到阻力的作用，撤離拉力之后，箱子在阻力作用下速度會越來越小，最終停止。如果箱子不受阻力的作用，撤去拉力箱子將保持勻速直線運動狀態。在這種情況下，車的運動并沒有力去維持。所以，物體的運動并不需要力來維持，力是改變物體運動狀態的原因。在這個過程中我們只是增設了一個小小的情境，讓學生明白箱子的運動實際上是推力和阻力共同作用的結果。

對于初中生來說，他們的邏輯思維本身非常容易受定式的影響，會和人們最初認識世界的思維模式相似，所以在教學過程中需要不斷增設情境教學，沖破固有思維模式，時刻保持批判性思維，這是一種思維技能，也是思維傾向?？梢耘囵B學生在認知世界的過程中，不斷思考問題所在，審慎地作出判斷，或暫不下判斷，或修改已有判斷，以理由和證據去理解癥結和預計后果，在不斷探究的過程中形成屬于自己的思維方式和能力。

“授人以魚不如授人以漁”，學生物理學習的思維障礙形成的原因有很多，我們需要不斷改變自己的教學方式，不斷整合教學資源，通過有意識地培養和訓練，不斷尋找學生思維障礙的問題區域，并想方設法去突破這些問題，將高階思維的培養滲透在平時的教學活動中，培養真正適應社會發展的高階人才。

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[4] 閻金鐸. 物理思維論[M]. 南寧：廣西教育出版社，1999.

（作者單位：浙江省杭州市丁蘭實驗中學）