从物理教学设计的角度看：关注学生的思维_思维品质论文

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思维就是人们所说的思考，或者说，是人通过头脑的活动对信息进行加工，由已知信息获得新信息的过程。只要你从已知的信息，通过头脑的活动，获得了新的信息，你就经历了思维的过程。联合国教科文组织在《教育：财富蕴藏其中》一书中指出：“通过对话和各自阐述自己的理由进行争论，这是21世纪教育需要的手段。”《美国学校教学课程与评价标准》认为，在课堂中应该形成一种氛围，以批判思维为教育的中心。故此，我们的课堂教学设计必须要关注学生的思维。

一、物理教学要关注学生的思维

1.对科学和物理学科的认识

科学并非只是科学概念、规律、假说、理论及其它们形成的结构，科学应当包含：科学知识、科学思维（方法）、科学态度、科学精神。与科学知识相比，闪耀着人类理性和智慧光辉的科学思维，具有更为持久而广泛的迁移效应，对学生能产生更大的吸引力和影响力。科学教育如果仅仅追求科学知识，将是单调而苍白的，也是不完整的。

案例1：伽利略对自由落体运动的研究。

普通高中课程标准实验教科书《物理（必修1）》生动而通俗地介绍了伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思，伽利略对自由落体运动研究的步骤如图1所示。

是落体运动本身的知识让学生更有收益，还是伽利略研究落体运动的思维方法让学生更有收益？是落体运动的知识对学生更有吸引力和震撼力，还是研究落体运动的历程对学生更有吸引力和影响力？其答案是显而易见的。课程的边界，往往体现在学科的特色上。物理学科的特色是以实验为基础（物）、以思维为中心（理）。发挥学科特色，展现学科魅力，是激发学生学习科学积极性的根本之举。

2.培养思维是高中物理课程的目标

在发展学生“抽象与概括、分析与综合、推理与判断”等科学思维能力方面，高中物理的教科书要比义务教育阶段向前推进了一步。在义务教育阶段，物理规律较多的是由观察和实验直接概括得出；在高中阶段，由于学生抽象思维能力的提高和所研究问题的深化，较多地要求在抽象的基础上进行概括，且分析的深度和综合的广度也有所提高。高中物理课程标准指出，“教科书应对科学过程所凝练、升华的科学思维方式和科学研究方法有较为精到的展示，让学生汲取前辈科学家科学思维和研究方法的滋养。”因此，培养思维是高中物理课程的目标。

3.社会对人才的要求

前通用电气公司总裁杰克·韦尔奇曾这样警告公司的管理者们：重要的不是你的专业技能，不是你的社会经验，而是你的思维方式和思考能力。这段话让人不禁联想到著名物理学家劳厄在讨论教育问题时曾说：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力，教育无非是将一切已学过的东西都遗忘时所剩下来的东西。”今天，人类已经进入到知识信息大爆炸时代，社会更需要的不是已知现成答案和只会套公式运算的人，而是思维品质优良的人。

二、关注学生思维的物理课堂教学设计

在物理课堂教学中，并存着3种思维活动，即物理学家的思维活动、教师的思维活动以及学生的思维活动。教学中应将这3种思维过程尽量开放，使它们水乳交融、相映生辉，形成一个和谐互补的有机整体，从而有效地促进学生的思维发展。

1.要揭示物理学家的思维过程

教师要拨开教材严谨、神秘的面纱，把蕴含在字里行间的科学家的思维结晶开发出来，让学生循着前人的思维历程去亲身体验，使他们不仅从中获取知识，更能受到科学思维的熏陶。

案例2：从“太阳与行星间的引力”到“宇宙中一切物体之间的万有引力”。

普通高中课程标准实验教科书《物理（必修2）对“宇宙中一切物体之间的万有引力都是遵循平方反比律”的思维路径阐述存在“断层现象”。为什么各种天体间的引力都是遵循平方反比律？如何搭建从“太阳与行星间的引力”到“宇宙中一切物体之间万有引力”联系的桥梁？结合相关物理学史，可设计从“太阳与行星间的引力”到“宇宙中一切物体之间万有引力”的思维路径，如图2所示。

教学思路1：从物理学史角度指出，牛顿进一步证明（见其《自然哲学之数学原理》第1编第3章），沿各种圆锥曲线轨道（圆，椭圆，双曲线，抛物线）运动的物体所受的引力都应该与该物体到焦点的距离二次方成反比，如行星绕太阳的运动，月亮绕地球的运动，木星卫星绕木星的运动，彗星的运动等，都是遵循平方反比律的引力的结果，从而揭示了各种天体运动的动力学本质。

（3）比较实际值和猜想值。

教学思路3：牛顿作了更大胆的设想，任意两个物体之间都存在这样的力吗？很可能因为一般物体的质量比天体的质量小得多，我们没有觉察到。于是上述结论被推广到宇宙中一切物体之间。（我们在物理教学中很重视演绎推理，而往往忽视这种大胆的猜想、直觉、洞察力，这也是教师们在实现情感教育目标时，应该很好挖掘和利用的地方）

2.要展现教师的思维过程

教师要敢于并善于把自己原始的思维过程充分展现在学生面前，让他们去评价、思索，从而达到启迪学生科学思维的目的。

案例3：认识速度与时间的关系。

多数教师在执教“匀变速直线运动的速度与时间的关系”时，关注的仅仅是v-t图像的知识层面，轻易地抛出结论：物体的v-t图像是一条倾斜的直线，物体的加速度

是一个定值，直线的斜率k反映了物体的加速度。渗透相关物理思想方法，可设计如下思维路径。

结合图3，连续取相等的时间间隔，引导学生思考得出：速度随着时间均匀增大；结合下页图4，任意取不等的时间间隔，v-t图像同样蕴含着“

=定值”的规律；最后，师生互动将“任意时间间隔”外推到“Δt趋向于0”，从而定义匀变速直线运动。这种教学设计不但突出了极限思维方法，还能引导学生去领悟匀变速直线运动是指任意时刻的瞬时加速度a为恒量。

3.要暴露学生的思维过程

教师科学有效的理答，可以激发与维护学生的学习情感，调动与引导学生的深度思维，暴露与纠正学生的错误想法，修正与提升学生的原有认知。那么，教师在面对学生回答不完整或不正确的情况下，如何引导学生深入思考，使学生的思维活动轨迹自发（或诱发）地暴露出来？

（1）追问。

追问，追根究底地查问，多次的问，即向回答问题的学生提额外的问题以帮助他们回答正确或提升回答水平。尤其是那些学生易错或理解模糊的深度问题，学生的回答往往不能一步到位。此时运用追问，会获得意想不到的成功。教学片断示例如下。

师：（2014年浙江理综第23题）如图5所示，装甲车在水平地面上以速度

=20m/s沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h=1.8 m。在车正前方竖直一块高为2m的长方形靶，其底边与地面接触。枪口与靶距离为L时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为v=800 m/s。在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s=90 m后停下。装甲车停下后，机枪手以相同方式射出第二发子弹。若靶上只有一个弹孔，求L的范围。（不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度g=10