论物理课堂问答中的思维困境与优化策略——以《弹性碰撞和非弹性碰撞》与《牛顿第一定律》教学为例

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陈金艺

广东省中山市东区中学,广东中山528403

摘要

物理课堂问答是激发学生思维、检验教学效果的核心环节。然而,在实际教学中,学生的回答往往受本能反应和定式思维影响,导致错误判断。本文基于《弹性碰撞和非弹性碰撞》与《牛顿第一定律》两节典型教学设计,分析课堂问答中学生出现思维跳跃与判断失误的根源,并提出相应的教学优化策略:通过创设“认知冲突”问题激发深度兴趣;引导学生回归物理原理与底层逻辑进行理性分析;并通过将思维过程“书面化”、“具体化”来克服跳跃性思维,个性化的思考与答题,避免从众心理,从而培养学生的科学思维能力和物理学科素养。


关键词

物理教学;课堂问答;定式思维;认知冲突;科学思维;教学设计

正文


一、引言
课堂互动,一问一答,既活跃课堂氛围,也提高学生的参与,因此课堂问答是课堂十分关键的组成部分,它不仅能查验学生对知识的掌握情况,更是培育学生科学思维与探究能力的重要方式。但在实际教学活动中,学生给出的回答常常暴露出深层的思维问题,比如依靠直觉判断、忽略物理原理、逻辑推理不连贯等。本文选取《弹性碰撞和非弹性碰撞》与《牛顿第一定律》这两节典型课程的教学设计作为案例,研究怎样通过改进课堂问答方法,切实带领学生从“经验式思考”转变为“科学化思考”。
二、启趣之问:创设认知冲突,激发探究动机。
课堂上要能带来良好效果的课堂问答,要从能引发学生认知矛盾的问题入手。这类问题通常和学生的生活认知不一样,能快速促使他们产生疑问并展开思考。
在开展《牛顿第一定律》教学时,教师可先带领学生回顾历史,引出亚里士多德的看法:“物体要运动,就必须有力施加在它上面”。这一主张和学生平时的感受十分契合(像推车子,车才会动,不推的话车就会停下),之后教师借助手推小车实验与伽利略斜面实验,慢慢让学生明白“力并非让物体保持运动的因素,而是使物体运动状态发生改变的因素”。这一过程其实就是在不断制造并解决认知矛盾,帮助学生摆脱经验带来的局限,逐步形成科学的认知。
无独有偶,在《弹性碰撞和非弹性碰撞》这一课的教学中,教师提出问题:“当两个小车碰撞后粘在一起,它们的总动能会发生怎样的改变?”学生大多会凭直观感觉觉得“动能不会变”或者“有可能增多”,但经过计算与实验验证,他们会发现动能居然降低了。这种和直观判断不符的结果,大大调动了学生主动探究的意愿。

三、思维之困:定式思维与跳跃性判断。
即使问题设计得再巧妙,学生仍容易陷入定式思维和逻辑跳跃的困境。
在《弹性碰撞和非弹性碰撞》中,学生需分析两物体粘合碰撞后的动能变化。尽管学生已学过动量守恒,但仍有很多人跳过动能计算,直接凭“碰撞总会有损失”的模糊印象作答。这是一种典型的定式思维,即用模糊的生活经验替代严格的物理推理。
在《牛顿第一定律》中,教师提问:“质量与惯性有何关系?”不少学生脱口而出:“速度大的物体惯性大!”这是因为他们将“惯性”与“运动状态改变的难易程度”混淆,忽视了“质量是惯性大小唯一量度”这一核心原理。这是概念混淆型定式思维。
此外,学生在解决一维弹性碰撞速度关系时,往往跳过动量守恒和动能守恒联立求解的过程,直接套用“若m1=m2则交换速度”的结论,而不去理解其推导过程。这是跳跃性思维的典型表现,导致学生只会机械记忆,无法灵活应用。
四、优化之策:引导理性思维与过程具体化。
针对上述思维困境,两节教学设计中都体现了有效的应对策略。
策略一:强化“回归原理”的思考习惯。
在两节课中,教师不断引导学生从基本物理原理出发思考问题。在《弹性碰撞和非弹性碰撞》中,教师反复强调:“判断动能是否守恒,要看是否满足机械能守恒的条件,而不是凭感觉。”在《牛顿第一定律》中,教师通过伽利略的理想实验,引导学生理解“若无摩擦,物体将永远运动”,从而自然得出“力是改变运动状态的原因”的结论。通过学生认知与现实的差距,使学生在回答问题时不在脱口而出,而是回归原理,从而帮助学生建立了科学的思维方式。
策略二:推行“笔尖上的思维”,使思考过程可视化。
这是解决思维不连贯问题最有效的手段。在《弹性碰撞和非弹性碰撞》课程教学中,教师指导学生分别列出动量守恒和动能变化的式子,通过计算得出结论,并把相关数据整理到表格里开展对比分析。这种一步一步书写的方式,能促使学生减缓思考节奏,反复推敲每一步的逻辑性,进而防止思维跳跃与判断失误。每一步都需落于笔头,任何跳跃都会在计算中暴露出来。

策略三:优化回答方式,变“群体回答”为“个体思考”,杜绝思维惰性在课堂问答中,教师习惯于抛出问题后,期待学生齐声回答或由个别学习较好,思维反应较快的同学代言。这种方式效率高,但弊端显著:它极易催生“群体思维”和“搭便车”现象。思维敏捷的学生给出了答案,其他学生则不经思考地附和,其个体的思维困境被完全掩盖,教师无法得知每个学生的真实理解水平,甚至对教学达成效果造成误判。

优化方法在于强制每个学生都要进行独立的、初始的思考,具体可采用以下方式:

1.学生自己读题思考,并做出判断:教师提出问题后,首先要求每位学生安静地独立思考一段时间(如1-2分钟),并鼓励用策略二的方式简要写下思路或答案。随后,与邻近的同学进行讨论,最后再由小组代表或教师随机抽取学生分享结论。这种方法确保了每个学生都有思考的“启动时间”,避免了被他人观点裹挟,就算思考方向、得出的结论错了,对比之下也能了解自己错在哪里。

例子:在《牛顿第一定律》中,提问“为什么跳起后仍落回原地?”时,不让学生马上回答。而是说:“请所有人安静思考一分钟,并在草稿纸上写下你的解释依据哪个物理原理。”一分钟后,再请学生分享。这样,每个学生都不得不调动惯性的概念进行思考,而不是等待别人说出答案。

2.使用应答工具,实现全员匿名反馈:利用数字化工具(如答题器、在线课堂的投票功能、甚至简单的ABCD卡片),让全班每个学生同时提交自己的答案。教师可以瞬间看到全班的答案分布,准确了解哪些选项是普遍误区,从而进行针对性讲解。

该策略的价值在于:

一方面暴露真实学情:教师能精准捕捉到每个学生的思维卡点,而不是被群体的声音所迷惑。其次提升参与度:迫使每个学生承担思考的责任,无人可以“隐身”,课堂参与从少数精英扩展到全体学生。还培养元认知能力:学生需要在自我思考中审视自己的思路,与同伴讨论时能更清晰地认识到自己思维的不足或优势。

五、结论与展望。
物理课堂问答不仅是热闹了课堂,是思维的碰撞,更是思维方式的塑造。通过《弹性碰撞和非弹性碰撞》与《牛顿第一定律》两节课的分析,我们看到:
启趣之问,通过认知冲突激发兴趣;
思维之困,体现为定式思维和跳跃性判断;
优化之策,在于引导学生回归原理并将思维过程书面化、具体化以避免出现思维的跳跃性。
课堂教学中需减少简易问答,转而推行以思维训练为核心的问答模式,这应成为物理授课的常规做法。今后,我们可进一步探索更多思维训练方法与课堂问答的融合路径,让学生的思维过程更易观察、更便于分析,从而更精准地判断并提升他们的科学思维水平。

通过这样的努力,我们才能培养出不仅“知道”而且“理解”,不仅“记住”而且“会思考”的新一代科学学习者。

 

本论文系中山市2022年课题《学科核心素养导向下高中物理课堂问答行为的实践探究》(编号C2022147)研究成果


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