葉愛(ài)慧|浙江省三門(mén)縣教師發(fā)展中心

《義務(wù)教育課程方案（2022 年版）》要求：“注重‘做中學(xué)’，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動(dòng)，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、建構(gòu)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程，體會(huì)學(xué)科思想方法。加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)實(shí)踐之間的聯(lián)系，注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)世界、解決真實(shí)問(wèn)題的能力?！蔽锢砀拍詈臀锢硪?guī)律的建立和形成需要真實(shí)的生活體驗(yàn)、嚴(yán)密的邏輯思維、恰當(dāng)?shù)膶?shí)踐運(yùn)用，而初中生思維跨度較小，抽象思維能力不強(qiáng)，社會(huì)實(shí)踐參與不足，于是就形成了思維過(guò)程不夠流暢、真實(shí)情境難以破解、實(shí)踐問(wèn)題不易解決的狀況。若能充分利用現(xiàn)有教育資源，展示思維推演過(guò)程，巧設(shè)思維中間站點(diǎn)，剖析問(wèn)題解決途徑，優(yōu)化學(xué)生思維結(jié)構(gòu)，就能改變學(xué)生的物理學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的物理思維效率，進(jìn)而提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)思維中間站點(diǎn)的必要性

思維是人腦對(duì)客觀事物的本質(zhì)和事物之間規(guī)律性關(guān)系的反映。作為一種心理現(xiàn)象，思維是認(rèn)識(shí)活動(dòng)的核心?？茖W(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心，它是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，是建構(gòu)物理模型的抽象概括過(guò)程，是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用。

初中生的神經(jīng)細(xì)胞處在稚嫩的生長(zhǎng)發(fā)育階段，樹(shù)突和樹(shù)突棘沒(méi)有完善，細(xì)胞體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯存和代謝能力也沒(méi)有達(dá)到最高水平，這就決定了初中生的思維能力較弱、思維跨度較小。同時(shí)，初中生思維的穩(wěn)定性和持久性未得到充分發(fā)展，正處于由形象思維向抽象思維過(guò)渡的階段，抽象思維能力相對(duì)較弱且需要感性經(jīng)驗(yàn)的直接支持，雖然獨(dú)立性和批判性等思維品質(zhì)有了很大發(fā)展，但是很容易產(chǎn)生片面性和表面性。而物理概念、物理定律和物理原理是用抽象或高度概括的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)的，這就要求教師在教學(xué)中采取小步子、搭臺(tái)階的辦法，即建立思維中間站點(diǎn)，縮短思維跨度，及時(shí)幫助學(xué)生排憂(yōu)解難，并緊扣思維推演過(guò)程，抓住關(guān)鍵突破難點(diǎn)，進(jìn)而幫助學(xué)生優(yōu)化思維品質(zhì)，增強(qiáng)思維能力，提高思維效率。所謂思維中間站點(diǎn)，即在問(wèn)題與目標(biāo)之間能夠發(fā)揮提醒、促進(jìn)理解作用并有助于解決問(wèn)題的情境體驗(yàn)、知識(shí)演變、方法模型及實(shí)際運(yùn)用等思維臺(tái)階。

二、創(chuàng)設(shè)思維中間站點(diǎn)的路徑和策略

創(chuàng)設(shè)思維中間站點(diǎn)是為了彌補(bǔ)初中生在思維跨度和思維方式上的欠缺或不足，為其提供形象思維的素材、思維方法的臺(tái)階、遷移路徑的導(dǎo)引和實(shí)踐應(yīng)用的載體，最終推進(jìn)實(shí)際問(wèn)題的解決。

（一）彌補(bǔ)生活經(jīng)歷不足，創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境

初中生的抽象思維在很大程度上仍是屬于經(jīng)驗(yàn)型的，在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，很多時(shí)候需要借助思維中間站點(diǎn)，如感性材料、開(kāi)展活動(dòng)體驗(yàn)等，降低實(shí)際問(wèn)題的抽象程度，縮短思維跨度。由于時(shí)代變遷，傳統(tǒng)的勞作方式已經(jīng)離現(xiàn)在的學(xué)生相當(dāng)遙遠(yuǎn)，許多生活和生產(chǎn)活動(dòng)情景也已經(jīng)很難直接觀察到，但它們對(duì)物理概念的建立有著不可替代的價(jià)值。因此，在對(duì)相關(guān)物理概念進(jìn)行教學(xué)時(shí)，創(chuàng)設(shè)具體的活動(dòng)情境，有利于學(xué)生搭建思維的中間站點(diǎn)，縮短思維跨度，促進(jìn)實(shí)際問(wèn)題解決。

情境體驗(yàn)，通常指教師有目的地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動(dòng)具體的活動(dòng)場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生參與活動(dòng)體驗(yàn)的過(guò)程，從而幫助學(xué)生增加形象素材、建立思維站點(diǎn)、縮短思維跨度，其核心在于激活學(xué)生思維，有效理解教材，促進(jìn)實(shí)際問(wèn)題解決。

【案例1】在教學(xué)浙教版義務(wù)教育教科書(shū)《科學(xué)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“浙教版《科學(xué)》”）九年級(jí)上冊(cè)第3 章第4 節(jié)《簡(jiǎn)單機(jī)械》中“杠桿概念的建立”時(shí)，若直接按照教材上的圖示情景，讓學(xué)生歸納兩種機(jī)械的共同要素，進(jìn)而建立杠桿的概念，學(xué)生會(huì)遇到“用硬棒撬動(dòng)石頭”情境不熟、思維跨度大、共性不易概括的困難。因?yàn)閷W(xué)生雖然對(duì)蹺蹺板的活動(dòng)有過(guò)具體的體驗(yàn)，但幾乎沒(méi)有觀察過(guò)用硬棒撬動(dòng)石頭的情景，更難以形成體驗(yàn)。對(duì)此，教師可增加讓學(xué)生直接觀察和有效體驗(yàn)的思維中間站點(diǎn)——“切紙鍘刀”和“用硬棒撬動(dòng)石頭”活動(dòng)，即將準(zhǔn)備好的木棒、石塊、木塊及切紙鍘刀帶到教室，讓學(xué)生上講臺(tái)利用實(shí)實(shí)在在的物品開(kāi)展“木棒撬石頭”和“鍘刀切紙”操作體驗(yàn)活動(dòng)。學(xué)生結(jié)合以前玩蹺蹺板的記憶，分三個(gè)層次開(kāi)展活動(dòng)，最后歸納出三種機(jī)械的共性（杠桿的五個(gè)要素）：第一步，找出機(jī)械使用中固定不動(dòng)、起到支撐作用的點(diǎn)（支點(diǎn)）；第二步，感受活動(dòng)中主動(dòng)施加的力（動(dòng)力）及起阻礙作用的力（阻力）；第三步，在木棒或鍘刀柄的不同位置施加力，從而撬動(dòng)石頭或完成切紙時(shí)，所用力的大小并不相同，由此體會(huì)力的作用效果（動(dòng)力臂和阻力臂），進(jìn)而建立起杠桿的概念。

（二）透視實(shí)驗(yàn)表面現(xiàn)象，建構(gòu)思維模型

物理學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科。日常生活中的許多現(xiàn)象和具體事例都是探究物理規(guī)律的極好素材，透過(guò)其表面現(xiàn)象，基于觀察和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析實(shí)際問(wèn)題中研究對(duì)象的條件、物理過(guò)程的特征，提取出具有普遍意義的特征，并采用理想化方法加以概括提升，可促進(jìn)物理概念的形成和物理規(guī)律的建立。教師要跨越具體實(shí)驗(yàn)事例，獲取共同要素，創(chuàng)設(shè)利于概括提升的思維中間站點(diǎn)，建構(gòu)具有普遍意義的思維模型，用來(lái)指導(dǎo)具體的實(shí)際問(wèn)題分析和解決，引導(dǎo)學(xué)生提升邏輯思維能力。

【案例2】在教學(xué)浙教版《科學(xué)》八年級(jí)上冊(cè)第2 章第3 節(jié)《大氣的壓強(qiáng)》時(shí)，怎樣才能讓生活在大氣“海洋”中的我們感受到大氣壓強(qiáng)的作用？教材先通過(guò)覆杯實(shí)驗(yàn)、牛奶盒的變化和瓶中取袋的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的作用，理解大氣壓強(qiáng)就在我們的周?chē)?，然后要求學(xué)生列舉日常生活中能證明“大氣壓強(qiáng)存在”的實(shí)例。從“分析實(shí)例”到“列舉實(shí)例”，這個(gè)思維跨度對(duì)八年級(jí)上學(xué)期的學(xué)生來(lái)說(shuō)有點(diǎn)大，教師需要引導(dǎo)學(xué)生剖析形態(tài)器材各異、變化情況有別的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，透過(guò)表面實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提取共同的元素，搭建一個(gè)思維中間站點(diǎn)，即“大氣壓強(qiáng)存在”的物理模型，運(yùn)用該物理模型來(lái)列舉日常生活中能證明“大氣壓強(qiáng)存在”的實(shí)例就容易實(shí)現(xiàn)。

覆杯實(shí)驗(yàn)：當(dāng)一個(gè)盛滿(mǎn)水的玻璃杯杯口覆蓋一張硬紙片時(shí)，由于硬紙片緊貼杯口起到密封作用，于是形成了一個(gè)由玻璃杯和硬紙片構(gòu)成的密閉裝置。當(dāng)用手托住紙片將杯子倒轉(zhuǎn)時(shí)，密閉裝置內(nèi)水對(duì)硬紙片的壓強(qiáng)小于裝置外大氣的壓強(qiáng)，裝置內(nèi)外就產(chǎn)生了壓強(qiáng)差。

牛奶盒的變化實(shí)驗(yàn)：吸管插入牛奶盒內(nèi)，當(dāng)人用力吸牛奶時(shí)，嘴就起到封閉吸管的作用，嘴、吸管和牛奶盒構(gòu)成了一個(gè)密閉裝置。吸奶時(shí)，牛奶盒內(nèi)壓強(qiáng)小于盒外的大氣壓強(qiáng)，裝置內(nèi)外就產(chǎn)生了壓強(qiáng)差。

瓶中取袋實(shí)驗(yàn)：當(dāng)一只薄膜塑料袋貼近廣口瓶瓶壁，用橡皮筋緊緊扎在瓶口上，此時(shí)薄膜塑料袋就起到了密封作用，于是用橡皮筋緊扎的薄膜塑料袋就和廣口瓶共同構(gòu)成了一個(gè)密閉裝置。將塑料袋從瓶?jī)?nèi)拉出來(lái)時(shí)，廣口瓶?jī)?nèi)因體積變大使得其壓強(qiáng)小于廣口瓶外的大氣壓強(qiáng)，裝置內(nèi)外就產(chǎn)生了壓強(qiáng)差。

這三個(gè)實(shí)驗(yàn)都有共同的特點(diǎn)，教師可引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程：首先，要形成一個(gè)“密閉容器”；其次，隨后的操作要促使該“密閉裝置”內(nèi)外的壓強(qiáng)不相等。這就是能證明“大氣壓強(qiáng)存在”的物理模型，凡是能滿(mǎn)足上述兩個(gè)條件的裝置都能證明大氣壓強(qiáng)的存在。

所謂物理模型，就是人們?yōu)榱搜芯课锢韱?wèn)題的方便、探討物理事物的本身，而對(duì)研究對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化描述，是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡(jiǎn)化模型。物理模型既是物理學(xué)賴(lài)以建立的基本思想方法，也是物理學(xué)在應(yīng)用中解決實(shí)際問(wèn)題的重要途徑和方法。這種方法的思維過(guò)程要求學(xué)生在分析實(shí)際問(wèn)題中研究對(duì)象的條件、物理過(guò)程的特征，建立與之相適應(yīng)的物理模型，通過(guò)模型思維進(jìn)行推理，分析解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而提高科學(xué)素養(yǎng)。

（三）基于生活常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立儀器使用通則

“沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓”，這是人們?cè)谏钪锌偨Y(jié)出來(lái)的至理名言，它告訴我們一個(gè)重要的道理：做任何事都要有規(guī)則、懂規(guī)則、守規(guī)則。千百年來(lái)人們積累了無(wú)數(shù)的生活常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在使用物品時(shí)形成了“安全可靠、操作方便、結(jié)果有效”等基本規(guī)范?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出物理教學(xué)要“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”。物理測(cè)量?jī)x器的使用規(guī)則往往源于生活常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)上述基本規(guī)范，可以建立物理測(cè)量?jī)x器的使用通則“不損壞儀器自身、方便操作者使用、確保測(cè)量的準(zhǔn)確性”。通過(guò)該思維中間站點(diǎn)建立使用通則，然后將該通則運(yùn)用于對(duì)其他物理測(cè)量?jī)x器使用方法的學(xué)習(xí)，可促進(jìn)物理各類(lèi)實(shí)驗(yàn)中使用測(cè)量?jī)x器方法的關(guān)聯(lián)和遷移，促進(jìn)思維品質(zhì)的提升。

【案例3】在教學(xué)浙教版《科學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)第4 章第2 節(jié)《質(zhì)量的測(cè)量》時(shí)，需要建立托盤(pán)天平的使用規(guī)范并能進(jìn)行操作。托盤(pán)天平是實(shí)驗(yàn)室常用的一種稱(chēng)量用具，也是初中生第一次使用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、進(jìn)行定量測(cè)量的儀器，熟練掌握其使用方法有一定的挑戰(zhàn)性。若將教材上的“托盤(pán)天平的使用方法”一一解說(shuō)，按照“調(diào)平—稱(chēng)量—稱(chēng)量完畢”等步驟展開(kāi)，學(xué)生只能知其然而不知其所以然。碎片化的使用方法不僅難以記憶，且隨著物理測(cè)量?jī)x器的增多，還容易造成使用方法的混亂。而根據(jù)物理測(cè)量?jī)x器的使用通則“不損壞儀器自身、方便操作者使用、確保測(cè)量的準(zhǔn)確性”剖析儀器使用方法和注意事項(xiàng)的產(chǎn)生過(guò)程，學(xué)生不僅能熟練使用托盤(pán)天平，還能提升分析和解決實(shí)際問(wèn)題的思維能力。

從“不損壞儀器自身”角度剖析：天平要放在水平面上，以確保自身不會(huì)滑落而損壞；用天平測(cè)量物體的質(zhì)量時(shí)不能超過(guò)天平的稱(chēng)量范圍，以免因超重而損壞天平；不把潮濕物體和化學(xué)藥品直接放在天平托盤(pán)里，使用鑷子取用砝碼和移動(dòng)游碼，是為了避免因托盤(pán)銹蝕或腐蝕而損壞砝碼；取放砝碼時(shí)要輕拿輕放，以免損壞托盤(pán)。

從“方便操作者使用”角度剖析：被測(cè)物體放在左盤(pán)，砝碼放在右盤(pán)，是方便右手添減砝碼；估測(cè)物體質(zhì)量后，先加質(zhì)量大后加質(zhì)量小的砝碼，是為了操作次數(shù)少且有效。

從“確保測(cè)量的準(zhǔn)確性”角度剖析：測(cè)量前和測(cè)量后，都要調(diào)節(jié)橫梁兩端的平衡螺母，使指針對(duì)準(zhǔn)分度盤(pán)中央的刻度線，使測(cè)量值準(zhǔn)確有效；測(cè)量前把游碼移到衡量標(biāo)尺左端的“0”刻度線處，是為了測(cè)量時(shí)發(fā)揮游碼值更小的作用，使測(cè)量有效；被測(cè)物體的質(zhì)量=右盤(pán)砝碼質(zhì)量+游碼的讀數(shù)，這是測(cè)量值的有效性要求。

從事物產(chǎn)生發(fā)展的過(guò)程去幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理，不僅能建立思維的正確路徑，而且能提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)和原理運(yùn)用于陌生情境問(wèn)題的解決之中。

（四）破解學(xué)用聯(lián)系不暢，挖掘生活中的實(shí)物載體

物理和生活息息相關(guān)，細(xì)心觀察身邊的物理現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)、概念和規(guī)律，去分析和解釋這些現(xiàn)象，有助于提高觀察、分析及解決問(wèn)題的能力。物理源于生活也應(yīng)回歸生活，讓學(xué)生在聯(lián)想身邊熟悉的生活中加深對(duì)物理規(guī)律的理解，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生體會(huì)到物理就在身邊，體驗(yàn)到物理的魅力。挖掘生活中的簡(jiǎn)易物品作為建構(gòu)思維中間站點(diǎn)的載體，有助于學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題。

【案例4】在教學(xué)浙教版《科學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)第3章第7節(jié)《壓強(qiáng)》時(shí)，由于概念抽象，需要運(yùn)用固體壓強(qiáng)公式來(lái)幫助學(xué)生加深對(duì)該概念的理解，彌補(bǔ)學(xué)生缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。此時(shí)可以建立利用實(shí)物來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的思維中間站點(diǎn)，促進(jìn)科學(xué)思維能力的提高。

在學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)的概念后，得出了“壓強(qiáng)=壓力/受力面積”的壓強(qiáng)定義式，學(xué)生往往重視利用該數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行固體壓強(qiáng)的計(jì)算，容易忽視運(yùn)用該表達(dá)式來(lái)進(jìn)行定性和定量結(jié)合的具體問(wèn)題分析。教師可因勢(shì)利導(dǎo)，充分發(fā)揮實(shí)物在物理學(xué)習(xí)中的作用，如帶上一塊長(zhǎng)、寬、高均不相同的長(zhǎng)方體木塊，讓學(xué)生上臺(tái)試一試：該木塊擺放在水平桌面上會(huì)得到幾種大小不同的壓強(qiáng)數(shù)值？

面對(duì)這種應(yīng)用性問(wèn)題時(shí)，學(xué)生極易受到實(shí)物帶來(lái)的“興奮度”影響，他們很快就能找到三個(gè)不同的面平放在水平桌面上所產(chǎn)生的壓強(qiáng)值不同，即接觸面越大，壓強(qiáng)值越小。此時(shí)，學(xué)生的思維很難擺脫“受力面積”中“面”的限制。那么，如何才能幫助學(xué)生走出當(dāng)前的困境？教師可以利用實(shí)物“長(zhǎng)、寬、高均不相同的長(zhǎng)方體木塊”來(lái)突破“面”的限制，引導(dǎo)學(xué)生改變實(shí)物“木塊”的擺放方式，尋找比平面更小的“受力面積（線）”、比線更小的“受力面積（點(diǎn)）”的思維路徑，然后結(jié)合壓強(qiáng)公式，形成“點(diǎn)—線—面—體”的思維發(fā)展方向，讓學(xué)生借助實(shí)物實(shí)現(xiàn)由具體形象思維到抽象邏輯思維（壓強(qiáng)）的進(jìn)階。

總之，物理教學(xué)中思維中間站點(diǎn)的創(chuàng)設(shè)，關(guān)鍵在于“合適”。首先，應(yīng)關(guān)注學(xué)生的思維能力和認(rèn)知現(xiàn)狀，即思維中間站點(diǎn)的創(chuàng)設(shè)應(yīng)以學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的上限略高為標(biāo)準(zhǔn)。其次，應(yīng)把握學(xué)習(xí)內(nèi)容的思維價(jià)值，從發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的視角，創(chuàng)設(shè)不同跨度、不同路徑的思維中間站點(diǎn)。再次，需要考慮“因材”創(chuàng)設(shè)，針對(duì)不同的學(xué)生、不同的問(wèn)題，瞄準(zhǔn)學(xué)生的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，去創(chuàng)設(shè)適合所教學(xué)生的思維中間站點(diǎn)。