摘 要：本文從認知心理學(xué)的角度出發(fā)，探討高中物理課堂教學(xué)中心理認知能力與物理學(xué)科核心素養(yǎng)之間的辯證關(guān)系，進而明確心理認知能力在促進物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的重要作用，并提出相應(yīng)的培養(yǎng)策略。這對于教學(xué)實踐具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：心理認知；核心素養(yǎng)；培養(yǎng)策略

1 引言

認知心理學(xué)研究人類的感覺、知覺、注意、思維、學(xué)習(xí)、記憶、分析、推理、言語和決策等心理認知過程。它深入探討了認知行為背后的思維發(fā)展、邏輯推理、決策制定等心理過程，以及在這些過程中的動機產(chǎn)生和情感投入。認知心理學(xué)強調(diào)了心理過程之間的相互聯(lián)系和相互制約。作為關(guān)鍵的認知能力，心理認知對學(xué)生在各學(xué)科的學(xué)習(xí)和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。［1］因此，從心理認知的角度分析和實施關(guān)于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略，對學(xué)生整體素質(zhì)的提升具有重大意義。

2 心理認知與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的辯證關(guān)系

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面。［2］這些素養(yǎng)的培育都離不開心理認知的具體活動。心理認知能力對學(xué)生在物理學(xué)科中建立物理模型、理解知識、應(yīng)用知識方面具有顯著影響。例如，培養(yǎng)觀察能力和注意力有助于學(xué)生更好地理解實驗現(xiàn)象和形成物理觀念；提升記憶能力和思維能力有助于學(xué)生更好地識記與理解物理知識；培養(yǎng)推理能力和應(yīng)用能力則有助于學(xué)生更好地理解物理規(guī)律并進行實踐操作。這些心理認知能力與物理學(xué)科核心素養(yǎng)之間的辯證關(guān)系如圖1所示。因此，提升心理認知水平可以有效促進物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3 心理認知在培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)過程中的作用

心理認知相關(guān)內(nèi)容涵蓋了人的思維、學(xué)習(xí)以及信息處理等多個方面。它對于高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時理解抽象概念、建構(gòu)理想模型、進行邏輯推理、解決問題以及設(shè)計實驗等高級思維活動起著至關(guān)重要的作用。因此，心理認知在培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中扮演著重要角色。

3.1 心理認知能力促進學(xué)習(xí)策略的形成

心理認知相關(guān)研究指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)策略對學(xué)業(yè)成就有重要影響。通過指導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)科中的認知、元認知、資源管理等學(xué)習(xí)策略，他們可以更有效地組織和管理學(xué)習(xí)材料；同時，培養(yǎng)學(xué)生的元認知能力，使他們對學(xué)習(xí)過程和策略進行反思和調(diào)控，從而更好地了解自己的學(xué)習(xí)方式和需求，并據(jù)此靈活地調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效率。

3.2 心理認知能力促進物理觀念的建立

科學(xué)系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、注意、分析、推理等心理認知能力，可以有效提升他們對物理知識的理解能力和記憶能力，從而提高其學(xué)習(xí)效率。例如，在講授天體運行知識時，教師可以教授學(xué)生一些關(guān)于衛(wèi)星發(fā)射、運行、變軌方面的記憶技巧和思維方法，如詹姆斯的初級記憶法和次級記憶法。這有助于學(xué)生更好地形成物理觀念、建立物理模型、掌握和運用物理知識，進而樹立他們?yōu)槿祟惏l(fā)展不斷探索的遠大理想。在講授質(zhì)點概念時，教師可以讓同學(xué)們認真觀察蝴蝶、籃球的機械運動情景，并提出問題：在什么情況下，我們只需關(guān)注物體的整體運動，而不用考慮物體的大小和形狀，從而可以把物體看作一個點來簡化問題呢？通過這樣的分析與思考，可以促進學(xué)生對質(zhì)點概念的理解，使其形成物理觀念，并理解理想模型法在物理學(xué)科中的重要作用。本文關(guān)于質(zhì)點概念的活動設(shè)計如表1所示。

3.3 心理認知能力促進科學(xué)思維的發(fā)展

心理認知能力的培養(yǎng)對于學(xué)生來說至關(guān)重要。它不僅有助于學(xué)生掌握物理知識，還能促進其科學(xué)思維的發(fā)展。例如，觀察力的培養(yǎng)既是提升心理認知能力的基礎(chǔ)，也是學(xué)好高中物理課程的關(guān)鍵，更是培養(yǎng)科學(xué)思維的核心。通過科學(xué)合理的觀察訓(xùn)練，可以提高學(xué)生對細節(jié)的敏感度以及對問題的專注度，使他們能夠深入分析現(xiàn)象的特征，總結(jié)出現(xiàn)象背后的規(guī)律，從而促進其科學(xué)思維的發(fā)展。教師在講授“位置變化快慢的描述——速度”這一概念時，通過引導(dǎo)學(xué)生比較運動員在比賽中不同時段的運動快慢，可以幫助他們分析和理解表象背后的物理內(nèi)涵。這樣的活動不僅能夠激發(fā)學(xué)生對過程量和狀態(tài)量的思考，還有利于他們思維的科學(xué)化，促使他們實現(xiàn)從抽象到形象、從知識到能力的轉(zhuǎn)變。本文關(guān)于速度概念的活動設(shè)計如表2所示。

3.4 心理認知能力促進解決問題能力的養(yǎng)成

理解和運用物理概念與理論，需要經(jīng)歷抽象思維和邏輯推理等高階認知心理過程。這些高階認知心理過程不僅有助于學(xué)生更深入地理解和應(yīng)用高中物理知識，還能夠促進他們解決問題技能的發(fā)展，包括問題分析、推理和創(chuàng)造性思考等。這樣，學(xué)生就能更有效地應(yīng)對物理學(xué)科中的問題和挑戰(zhàn)。

4 心理認知視域下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

顯然，通過強化學(xué)生的注意力、觀察力、思維力、推理力、記憶力、實驗技能和問題解決等能力，可以顯著提升他們對物理知識的掌握程度，從而培養(yǎng)必要品格和關(guān)鍵能力。這有助于實現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，并最終將這些素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為遠大的理想，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的育人功能。本文總結(jié)了心理認知視域下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略，如圖2所示。

4.1 調(diào)動心理認知，優(yōu)先創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

4.1.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的觀察力和注意力

例如，在講授平拋運動時，教師可以設(shè)計一個“套圈”游戲。在這個游戲中，學(xué)生站在固定位置，嘗試將手中的套圈水平拋出以套中地面上的指定物品。這種輕松愉快的物理情境不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好勝心理，還能讓他們在激動的心情下調(diào)動觀察能力和注意力。通過這樣的活動，學(xué)生能夠在實踐中鍛煉手腦協(xié)調(diào)的控制能力，并通過不斷地嘗試和總結(jié)，促進自身思維的快速進階發(fā)展。

4.1.2 理解內(nèi)涵，幫助學(xué)生建立概念的框架

在講授庫侖定律時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察一個帶電小球在另一個固定帶電小球所產(chǎn)生的電場中的情況。具體來說，教師可以讓學(xué)生觀察懸于絲線上的帶電小球在電場作用下偏離豎直方向的角度變化。通過這種觀察，學(xué)生可以分析并得出影響靜電力大小的因素。接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用受力分析和控制變量等方法，來建立物理概念和培養(yǎng)科學(xué)思維。這樣的教學(xué)活動有助于促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4.2 激發(fā)高階心理認知，適時引導(dǎo)深度思考

4.2.1 引導(dǎo)學(xué)生思考問題，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

在講授天體運行時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入分析太陽系中的行星究竟受到哪些力的作用。如果將天體運行的軌道近似地看作圓周，那么此時向心力的來源是什么？如果萬有引力提供了向心力，那么我們可以建立怎樣的方程？通過引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生逐步體會浩瀚宇宙中蘊含的物理規(guī)律和科學(xué)知識的巨大魅力，從而為后續(xù)衛(wèi)星的發(fā)射、變軌、回收等知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。當(dāng)學(xué)生的知識足夠豐富、心理認知趨于穩(wěn)定后，他們自然而然能夠深入思考天體運行的奧秘，并將原本抽象難懂的問題融入到對知識的探索過程中。

4.2.2 設(shè)計啟發(fā)性學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生充分調(diào)動感覺、知覺、思維、判斷和決策等心理活動，通過讓學(xué)生親身體驗和探索物理現(xiàn)象的過程，來培養(yǎng)自身的觀察力、實驗設(shè)計能力和問題解決能力，從而更有效地在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如，在講授電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用時，教師可以設(shè)計一系列具有啟發(fā)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，以優(yōu)化學(xué)生的心理認知過程，促進其核心素養(yǎng)的發(fā)展。同時，教師可以提供多樣化的學(xué)習(xí)資源，包括科普讀物、科學(xué)網(wǎng)站和實驗設(shè)備等。這樣做可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們主動探究和自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。

4.3 綜合運用心理認知，高效進行科學(xué)探究

4.3.1 提供實踐探究的機會，組織學(xué)生參與實踐活動

為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運用心理認知的能力，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生將抽象的物理知識應(yīng)用于具體的實踐環(huán)境，以加深對物理學(xué)科核心規(guī)律的理解和掌握。同時，通過讓學(xué)生親自設(shè)計和操作實驗，能夠促進他們物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。例如，在講授加速度概念時，盡管高一學(xué)生已經(jīng)掌握了力、質(zhì)量、慣性、速度等基本概念，能夠理解力是改變物體運動狀態(tài)的原因，并且已經(jīng)學(xué)會分析物體的受力情況，但他們對加速度這一概念的理解可能仍然不夠深入。

4.3.2 創(chuàng)設(shè)合作學(xué)習(xí)的氛圍，促進學(xué)生思維的碰撞

教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生自身的心理認知功能，引導(dǎo)學(xué)生與同伴積極互動和交流，這一方法能夠有效地激發(fā)學(xué)生的探索熱情，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力和合作能力，為科學(xué)探究打下堅定的思維基礎(chǔ)。隨后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，從而突破實驗的難點，讓心理認知活動得到升華，讓核心素養(yǎng)得到有力培養(yǎng)。因此，教材中專門安排了一節(jié)實驗，讓學(xué)生探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。這一實驗旨在通過對觀察、實驗、分析和邏輯思維等心理認知能力的進一步運用，讓學(xué)生在科學(xué)探究過程中深刻領(lǐng)會加速度的實質(zhì)，實現(xiàn)物理觀念的建構(gòu)與科學(xué)探究方法的辯證融合。

4.4 反思評價，促進學(xué)生形成關(guān)鍵能力與必備品格

教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中進行反思和自我評價，幫助他們分析自己的學(xué)習(xí)策略和過程。這可以更有效地調(diào)節(jié)學(xué)生基于心理認知的學(xué)習(xí)行為。這樣的做法能夠提高學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)新意識和問題解決技巧，培養(yǎng)必備品格和關(guān)鍵能力，從而全面提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。同時，教師在教學(xué)過程中也應(yīng)不斷更新教育理念和教學(xué)方法，以更好地契合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和認知發(fā)展的特點。

5 結(jié)論

心理認知能力在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實與發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色。因此，為了在教育實踐中更有效地培養(yǎng)高中學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，教師應(yīng)當(dāng)重視去激發(fā)學(xué)生的心理認知潛能，并持續(xù)探索與創(chuàng)新教學(xué)方法。這樣做可以為學(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)空間和更多的發(fā)展機會，從而促進其物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

參考文獻

［1］易楷昊，李汶錦.物理學(xué)科核心素養(yǎng)指向下的學(xué)生認知內(nèi)驅(qū)力診斷及教學(xué)建議［J］.中學(xué)物理，2024，42（11）：45-48.

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