雷靖嫻 顧國鋒

(廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 廣西 桂林 541004)

在智力結(jié)構(gòu)的諸多要素中，思維居核心位置.人們從認(rèn)識客觀世界到改造客觀世界，思維承擔(dān)著不可替代的作用.因此，在教育改革持續(xù)推進的今天，對思維的要求逐步滲透在基礎(chǔ)教育的課程標(biāo)準(zhǔn)中,我國新修訂的2017版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，體會科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強創(chuàng)新意識和實踐能力”[1].

這在一定程度上反映了課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生物理科學(xué)思維習(xí)慣的要求,物理教師是課程實施的主體，在落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中扮演著重要角色，其本身的思維習(xí)慣規(guī)約著教學(xué)觀念和行為，同時也將潛移默化地影響著下一代.物理師范生作為物理教師的后備人才，對其物理科學(xué)思維習(xí)慣進行研究與討論，有助于正確制定師范生培養(yǎng)策略，以符合新時代教師的培養(yǎng)要求.鑒于此，本文通過問卷調(diào)查法結(jié)合訪談法，對物理師范生在解決具體物理問題時的思維習(xí)慣進行較深入研究，以期探悉其中所存在的問題，反映和預(yù)測其教學(xué)實踐的發(fā)展態(tài)勢，進而更具有針對性地推動物理師范生的教育改革.

1 物理科學(xué)思維習(xí)慣的概念界定

物理科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對客觀事物的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗事實構(gòu)建物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用；是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進行檢驗和修正，進而提出創(chuàng)造性見解的能力和品格[1].思維習(xí)慣也稱思維傳統(tǒng)，是指人們在一定歷史條件下，在長期的學(xué)習(xí)、工作和生活實踐過程中所形成的相對穩(wěn)定的、有較大影響的思維模式[2].

學(xué)生在解決物理問題的過程中是需要依據(jù)科學(xué)的步驟解題的，因此，把物理科學(xué)思維習(xí)慣定義為：學(xué)生在解決物理問題的過程中，形成的穩(wěn)定的、科學(xué)的思維步驟.例如，在求解物體行駛的速度時，我們自然而然地在頭腦中出現(xiàn)物體運動的狀態(tài)，物體運動得快，我們就會想到物體的速度較大，反之，物體運動得慢，我們就會想到物體的速度會比較小.這涉及到具體形象思維，我們會通過構(gòu)想模型從而將物理問題直觀化,學(xué)生在解決理科問題時，把學(xué)習(xí)到的科學(xué)概念和原理與已有經(jīng)驗聯(lián)系起來，從而進一步理解和分析，這就涉及了抽象邏輯思維.我們在判斷速度這個概念時，會認(rèn)為一般飛機的速度比汽車的速度要大，在遇到電學(xué)問題時，會默認(rèn)家庭用電器的額定電壓是220 V，分析物體在地球上的受力情況時，會使用“一重二彈三摩擦”的順序去進行受力分析，這就涉及到了經(jīng)驗思維,這些思維習(xí)慣都可以認(rèn)為是科學(xué)思維的良好體現(xiàn).

2 研究設(shè)計與實施

本文對廣西某師范類院校208名物理學(xué)專業(yè)師范生的科學(xué)思維習(xí)慣進行了調(diào)查研究.因物理科學(xué)思維習(xí)慣是一個涉及多個物理思維層面的復(fù)雜問題，本文主要采用質(zhì)性研究的方式.本研究通過文本分析，對田世昆《物理思維論》一文進行分析、歸納和比較[3]，提取關(guān)于物理思維具有的特性，對相關(guān)的論述進行總結(jié)，為訪談提供理論依據(jù)，以保證訪談具有一定的科學(xué)性.題目選取了學(xué)生在高中階段常常做錯、做不全面的涉及多種思維方法和過程分析的物理問題,基于質(zhì)性研究的結(jié)果，擬定相契合的問卷，以期達(dá)到深度了解的目的，輔助質(zhì)性研究進行整體分析.在問卷調(diào)查過程中，讓學(xué)生也對自己的物理學(xué)習(xí)進行了一定程度上的回憶與反思.研究實施路徑如圖1所示.

3 研究結(jié)果與討論

3.1 學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中的思考情況與習(xí)慣

【題1】如圖2所示，長為3L的輕桿可繞光滑水平轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和球B，球A距軸O的距離為L.現(xiàn)給系統(tǒng)一定能量，使得桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當(dāng)球B運動到最高點時，水平轉(zhuǎn)軸對桿的作用力恰好為零，忽略空氣阻力，則球B在最高點時，球A和球B的速度分別為多少？桿對球B的彈力方向是什么？

圖2 題1題圖

【題2】質(zhì)量為m1=0.2 kg的小物塊A，沿水平面與小物塊B發(fā)生正碰，小物塊B的質(zhì)量m2=1 kg,碰撞前，A的速度大小為v0=3 m/s，B靜止在水平面上,兩物塊的材料未知，已知A，B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2，試求碰后B在水平面上滑行的時間.

題1和題2的典型代表解答如圖3所示.

1.家長助教可以拓展課堂教學(xué)內(nèi)容和有效補充教師專業(yè)知識的不足。家長資源是幼兒園不可或缺的可利用資源，家長利用自身資源將其專業(yè)知識、工作經(jīng)驗和社會經(jīng)驗帶入課堂中，不僅可以幫助幼兒園和教師完善人力資源、物質(zhì)資源、信息資源等方面的不足，還可以拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，豐富幼兒相關(guān)的知識經(jīng)驗。如，在開展體育活動中，體育教師一個人的精力有限，無法組織幼兒完成大型體育活動游戲，而有了家長的參與和幫助，教師便可以更好地帶領(lǐng)大家共同完成內(nèi)容豐富的體育活動；另外，對于專業(yè)性較強的特色課程內(nèi)容，家長助教也可以補充教師專業(yè)知識的不足。

題1 典型代表解答案例受訪者甲:受訪者乙:題2 典型代表解答案例受訪者丙:受訪者丁:

結(jié)合問卷調(diào)查，從而進一步得到學(xué)生如何思考問題，是獨立思考還是不加思考就直接放棄的人數(shù)比例.統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示，從圖中可知，4.33%的學(xué)生在遇到物理難題時，不會進行思考直接放棄作答，說明仍有一定數(shù)量的學(xué)生存在畏難心理.“查閱輔導(dǎo)書”“尋求老師幫助”“與同學(xué)討論”，這3個選項說明了66.83%的學(xué)生在遇到物理難題時會依靠外界幫助，只有26.92%的學(xué)生選擇“獨立思考解決”.

圖4 師范生解決物理問題情況統(tǒng)計結(jié)果

3.2 學(xué)生解決物理問題時存在的思維習(xí)慣的現(xiàn)狀

【題3】有3種說法： 當(dāng)質(zhì)點沿圓周運動時，

(1)質(zhì)點所受指向圓心的力即向心力.

(2)維持質(zhì)點做圓周運動的力即向心力.

這3種說法是否確切,你如何認(rèn)為呢？

圖5 題4題圖

選用題4作為訪談題目，目的在于調(diào)查學(xué)生物理思維的靈活性，進一步研究學(xué)生對于思維定勢的情況.不同于物體的靜態(tài)受力分析，這個題目的物理模型處于運動中，且桿為剛性彎折桿，因此不能簡單地認(rèn)為桿對球的力沿著桿的方向.通過訪談發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生會認(rèn)為桿對小球的作用力沿著桿的方向，直接把桿對小球的作用力進行正交分解.這是因為學(xué)生在處理輕繩模型的時候會使用力的方向沿著繩子的方向這一結(jié)論，這類問題處理多了，便導(dǎo)致了思維定勢，在處理相似的輕桿模型時，就會對知識進行負(fù)遷移，想當(dāng)然地認(rèn)為此時桿對小球的作用力沿著桿.就訪談內(nèi)容上看，有的師范生并沒有意識到小車具有的加速度對球的影響，而將球作為靜止的狀態(tài)進行受力分析，形成不了物理問題的動態(tài)圖景也是導(dǎo)致回答錯誤的原因之一.

為了調(diào)查師范生在解決物理問題的過程中，是否會因為具有相同的物理思維習(xí)慣而在同一個問題上犯相同的錯誤.根據(jù)物理思維品質(zhì)的調(diào)研，本問卷設(shè)置了如表1所示的題目，調(diào)查學(xué)生對于以下物理思維習(xí)慣所具有的“共性”情況,統(tǒng)計結(jié)果如下:

表1 物理思維習(xí)慣調(diào)查數(shù)據(jù)匯總表

3.3 學(xué)生對物理思維習(xí)慣的重視程度

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果所示，物理思維習(xí)慣在物理師范生學(xué)習(xí)中，占有一定的重要地位,而在物理思維習(xí)慣是否會影響解題效率這個問題上， 97.6%的學(xué)生則認(rèn)為物理思維習(xí)慣會影響物理問題的解題效率,解決物理問題的效率是物理思維靈活性的體現(xiàn)，而97.6%的學(xué)生都認(rèn)為物理思維習(xí)慣與物理思維的靈活性有關(guān),這說明了良好的物理思維習(xí)慣會讓學(xué)生解決問題的速度更快，更高效.

4 研究總結(jié)與展望

通過具體的物理情景，進行較深入的訪談后發(fā)現(xiàn)，在完成相應(yīng)習(xí)題時，物理科學(xué)思維習(xí)慣有利于學(xué)生分析計算題的題干，找到隱藏的條件，并運用相應(yīng)的物理思維方法，多個角度分析物理過程.物理科學(xué)思維習(xí)慣的養(yǎng)成前提條件在于主動、獨立、積極地思考物理問題,獨立思考解決物理問題是物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵.教材中的定理和公式的推導(dǎo)過程是可以輔助學(xué)生理解物理知識，學(xué)生常常誤以為讀一遍教材，推導(dǎo)一遍物理相關(guān)公式就能把物理知識掌握下來了，這是因為近在眼前的答案讓他們產(chǎn)生了能力錯覺，但是根本就沒有通過思考，談不上形成思維習(xí)慣.從調(diào)查的結(jié)果上看，學(xué)生獨立思考的情況是不理想的,因此,培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維習(xí)慣的首要任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力.

師范生要明確物理科學(xué)思維習(xí)慣的重要性,可以結(jié)合具體物理實際情景，深入思考物理規(guī)律，加深對物理知識的理解，促進物理思維的發(fā)展，形成科學(xué)的思維習(xí)慣.可以就物理問題與老師、同學(xué)進行討論，從多個角度思考問題，而不只是從自己最熟悉、最直觀的角度出發(fā)，單一、片面地思考問題，從而克服自己的思維定勢.

總的來說，物理科學(xué)思維習(xí)慣對物理學(xué)習(xí)的影響是顯而易見的，這一研究的起點較為新穎，期待能夠有更多的學(xué)者去研究學(xué)生存在的物理思維習(xí)慣，研究其是否科學(xué)合理，找到不良思維習(xí)慣形成的原因，進而再提出培養(yǎng)良好學(xué)習(xí)思維習(xí)慣的措施和方法，并落實在課堂教學(xué)和課外學(xué)習(xí)活動中.通過師生的共同努力，一定會收到良好的成效，以求幫助更多的學(xué)生學(xué)好物理課程.