创设思维中间站点　提高物理思维效率

摘    要：初中生思维跨度较小，抽象思维能力不强，社会参与实践不足，而物理概念、物理定律和物理原理相当抽象，这就要求教师创设思维中间站点帮助学生理解。教师可以提供形象思维的素材、思维方法的台阶、迁移路径的导引和实践应用的载体，推进实际问题的解决。在创设思维中间站点时，教师要关注学生的思维能力和认知现状，把握学习内容的思维价值，“因材”创设，从而发展学生的科学思维。

关键词：初中物理；思维中间站点；思维效率

《义务教育课程方案（2022年版）》要求：“注重‘做中学’，引导学生参与学科探究活动，经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程，体会学科思想方法。加强知识学习与学生经验、现实生活、社会实践之间的联系，注重真实情境的创设，增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力。”物理概念和物理规律的建立和形成需要真实的生活体验、严密的逻辑思维、恰当的实践运用，而初中生思维跨度较小，抽象思维能力不强，社会实践参与不足，于是就形成了思维过程不够流畅、真实情境难以破解、实践问题不易解决的状况。若能充分利用现有教育资源，展示思维推演过程，巧设思维中间站点，剖析问题解决途径，优化学生思维结构，就能改变学生的物理学习方式，提高学生的物理思维效率，进而提升学生的物理核心素养。

一、创设思维中间站点的必要性

思维是人脑对客观事物的本质和事物之间规律性关系的反映。作为一种心理现象，思维是认识活动的核心。科学思维是物理学科核心素养的核心，它是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是建构物理模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用。

初中生的神经细胞处在稚嫩的生长发育阶段，树突和树突棘没有完善，细胞体的营养物质贮存和代谢能力也没有达到最高水平，这就决定了初中生的思维能力较弱、思维跨度较小。同时，初中生思维的稳定性和持久性未得到充分发展，正处于由形象思维向抽象思维过渡的阶段，抽象思维能力相对较弱且需要感性经验的直接支持，虽然独立性和批判性等思维品质有了很大发展，但是很容易产生片面性和表面性。而物理概念、物理定律和物理原理是用抽象或高度概括的语言来表达的，这就要求教师在教学中采取小步子、搭台阶的办法，即建立思维中间站点，缩短思维跨度，及时帮助学生排忧解难，并紧扣思维推演过程，抓住关键突破难点，进而帮助学生优化思维品质，增强思维能力，提高思维效率。所谓思维中间站点，即在问题与目标之间能够发挥提醒、促进理解作用并有助于解决问题的情境体验、知识演变、方法模型及实际运用等思维台阶。

二、创设思维中间站点的路径和策略

创设思维中间站点是为了弥补初中生在思维跨度和思维方式上的欠缺或不足，为其提供形象思维的素材、思维方法的台阶、迁移路径的导引和实践应用的载体，最终推进实际问题的解决。

（一）弥补生活经历不足，创设活动情境

初中生的抽象思维在很大程度上仍是属于经验型的，在物理学习过程中，很多时候需要借助思维中间站点，如感性材料、开展活动体验等，降低实际问题的抽象程度，缩短思维跨度。由于时代变迁，传统的劳作方式已经离现在的学生相当遥远，许多生活和生产活动情景也已经很难直接观察到，但它们对物理概念的建立有着不可替代的价值。因此，在对相关物理概念进行教学时，创设具体的活动情境，有利于学生搭建思维的中间站点，缩短思维跨度，促进实际问题解决。

情境体验，通常指教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的活动场景，引导学生参与活动体验的过程，从而帮助学生增加形象素材、建立思维站点、缩短思维跨度，其核心在于激活学生思维，有效理解教材，促进实际问题解决。

【案例1】在教学浙教版义务教育教科书《科学》（以下简称“浙教版《科学》”）九年级上册第3章第4节《简单机械》中“杠杆概念的建立”时，若直接按照教材上的图示情景，让学生归纳两种机械的共同要素，进而建立杠杆的概念，学生会遇到“用硬棒撬动石头”情境不熟、思维跨度大、共性不易概括的困难。因为学生虽然对跷跷板的活动有过具体的体验，但几乎没有观察过用硬棒撬动石头的情景，更难以形成体验。对此，教师可增加让学生直接观察和有效体验的思维中间站点——“切纸铡刀”和“用硬棒撬动石头”活动，即将准备好的木棒、石块、木块及切纸铡刀带到教室，让学生上讲台利用实实在在的物品开展“木棒撬石头”和“铡刀切纸”操作体验活动。学生结合以前玩跷跷板的记忆，分三个层次开展活动，最后归纳出三种机械的共性（杠杆的五个要素）：第一步，找出机械使用中固定不动、起到支撑作用的点（支点）；第二步，感受活动中主动施加的力（动力）及起阻碍作用的力（阻力）；第三步，在木棒或铡刀柄的不同位置施加力，从而撬动石头或完成切纸时，所用力的大小并不相同，由此体会力的作用效果（动力臂和阻力臂），进而建立起杠杆的概念。

（二）透视实验表面现象，建构思维模型

物理学是自然科学领域研究物质的基本结构、相互作用和运动规律的一门基础学科。日常生活中的许多现象和具体事例都是探究物理规律的极好素材，透过其表面现象，基于观察和实验过程，分析实际问题中研究对象的条件、物理过程的特征，提取出具有普遍意义的特征，并采用理想化方法加以概括提升，可促进物理概念的形成和物理规律的建立。教师要跨越具体实验事例，获取共同要素，创设利于概括提升的思维中间站点，建构具有普遍意义的思维模型，用来指导具体的实际问题分析和解决，引导学生提升逻辑思维能力。

【案例2】在教学浙教版《科学》八年级上册第2章第3节《大气的压强》时，怎样才能让生活在大气“海洋”中的我们感受到大气压强的作用？教材先通过覆杯实验、牛奶盒的变化和瓶中取袋的实验，引导学生体验大气压强的作用，理解大气压强就在我们的周围，然后要求学生列举日常生活中能证明“大气压强存在”的实例。从“分析实例”到“列举实例”，这个思维跨度对八年级上学期的学生来说有点大，教师需要引导学生剖析形态器材各异、变化情况有别的三个实验，透过表面实验现象提取共同的元素，搭建一个思维中间站点，即“大气压强存在”的物理模型，运用该物理模型来列举日常生活中能证明“大气压强存在”的实例就容易实现。

覆杯实验：当一个盛满水的玻璃杯杯口覆盖一张硬纸片时，由于硬纸片紧贴杯口起到密封作用，于是形成了一个由玻璃杯和硬纸片构成的密闭装置。当用手托住纸片将杯子倒转时，密闭装置内水对硬纸片的压强小于装置外大气的压强，装置内外就产生了压强差。

牛奶盒的变化实验：吸管插入牛奶盒内，当人用力吸牛奶时，嘴就起到封闭吸管的作用，嘴、吸管和牛奶盒构成了一个密闭装置。吸奶时，牛奶盒内压强小于盒外的大气压强，装置内外就产生了压强差。

瓶中取袋实验：当一只薄膜塑料袋贴近广口瓶瓶壁，用橡皮筋紧紧扎在瓶口上，此时薄膜塑料袋就起到了密封作用，于是用橡皮筋紧扎的薄膜塑料袋就和广口瓶共同构成了一个密闭装置。将塑料袋从瓶内拉出来时，广口瓶内因体积变大使得其压强小于广口瓶外的大气压强，装置内外就产生了压强差。

这三个实验都有共同的特点，教师可引导学生透过实验现象去分析实验过程：首先，要形成一个“密闭容器”；其次，随后的操作要促使该“密闭装置”内外的压强不相等。这就是能证明“大气压强存在”的物理模型，凡是能满足上述两个条件的装置都能证明大气压强的存在。

所谓物理模型，就是人们为了研究物理问题的方便、探讨物理事物的本身，而对研究对象所作的一种简化描述，是以观察和实验为基础，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。物理模型既是物理学赖以建立的基本思想方法，也是物理学在应用中解决实际问题的重要途径和方法。这种方法的思维过程要求学生在分析实际问题中研究对象的条件、物理过程的特征，建立与之相适应的物理模型，通过模型思维进行推理，分析解决实际问题，进而提高科学素养。

（三）基于生活常识和经验，建立仪器使用通则

“没有规矩，不成方圆”，这是人们在生活中总结出来的至理名言，它告诉我们一个重要的道理：做任何事都要有规则、懂规则、守规则。千百年来人们积累了无数的生活常识和经验，在使用物品时形成了“安全可靠、操作方便、结果有效”等基本规范。《义务教育物理课程标准（2022年版）》明确提出物理教学要“从生活走向物理，从物理走向社会”。物理测量仪器的使用规则往往源于生活常识和经验，依据上述基本规范，可以建立物理测量仪器的使用通则“不损坏仪器自身、方便操作者使用、确保测量的准确性”。通过该思维中间站点建立使用通则，然后将该通则运用于对其他物理测量仪器使用方法的学习，可促进物理各类实验中使用测量仪器方法的关联和迁移，促进思维品质的提升。

【案例3】在教学浙教版《科学》七年级上册第4章第2节《质量的测量》时，需要建立托盘天平的使用规范并能进行操作。托盘天平是实验室常用的一种称量用具，也是初中生第一次使用结构较为复杂、进行定量测量的仪器，熟练掌握其使用方法有一定的挑战性。若将教材上的“托盘天平的使用方法”一一解说，按照“调平—称量—称量完毕”等步骤展开，学生只能知其然而不知其所以然。碎片化的使用方法不仅难以记忆，且随着物理测量仪器的增多，还容易造成使用方法的混乱。而根据物理测量仪器的使用通则“不损坏仪器自身、方便操作者使用、确保测量的准确性”剖析仪器使用方法和注意事项的产生过程，学生不仅能熟练使用托盘天平，还能提升分析和解决实际问题的思维能力。

从“不损坏仪器自身”角度剖析：天平要放在水平面上，以确保自身不会滑落而损坏；用天平测量物体的质量时不能超过天平的称量范围，以免因超重而损坏天平；不把潮湿物体和化学药品直接放在天平托盘里，使用镊子取用砝码和移动游码，是为了避免因托盘锈蚀或腐蚀而损坏砝码；取放砝码时要轻拿轻放，以免损坏托盘。

从“方便操作者使用”角度剖析：被测物体放在左盘，砝码放在右盘，是方便右手添减砝码；估测物体质量后，先加质量大后加质量小的砝码，是为了操作次数少且有效。

从“确保测量的准确性”角度剖析：测量前和测量后，都要调节横梁两端的平衡螺母，使指针对准分度盘中央的刻度线，使测量值准确有效；测量前把游码移到衡量标尺左端的“0”刻度线处，是为了测量时发挥游码值更小的作用，使测量有效；被测物体的质量=右盘砝码质量+游码的读数，这是测量值的有效性要求。

从事物产生发展的过程去帮助学生学习物理，不仅能建立思维的正确路径，而且能提高分析和解决实际问题的能力，使学生将学到的知识和原理运用于陌生情境问题的解决之中。

（四）破解学用联系不畅，挖掘生活中的实物载体

物理和生活息息相关，细心观察身边的物理现象，运用所学的物理知识、概念和规律，去分析和解释这些现象，有助于提高观察、分析及解决问题的能力。物理源于生活也应回归生活，让学生在联想身边熟悉的生活中加深对物理规律的理解，可以激发学生的学习兴趣，使学生体会到物理就在身边，体验到物理的魅力。挖掘生活中的简易物品作为建构思维中间站点的载体，有助于学生解决实际问题。

【案例4】在教学浙教版《科学》七年级下册第3章第7节《压强》时，由于概念抽象，需要运用固体压强公式来帮助学生加深对该概念的理解，弥补学生缺少实际经验的问题。此时可以建立利用实物来解决实际问题的思维中间站点，促进科学思维能力的提高。

在学习了压强的概念后，得出了“压强=压力/受力面积”的压强定义式，学生往往重视利用该数学表达式进行固体压强的计算，容易忽视运用该表达式来进行定性和定量结合的具体问题分析。教师可因势利导，充分发挥实物在物理学习中的作用，如带上一块长、宽、高均不相同的长方体木块，让学生上台试一试：该木块摆放在水平桌面上会得到几种大小不同的压强数值？

面对这种应用性问题时，学生极易受到实物带来的“兴奋度”影响，他们很快就能找到三个不同的面平放在水平桌面上所产生的压强值不同，即接触面越大，压强值越小。此时，学生的思维很难摆脱“受力面积”中“面”的限制。那么，如何才能帮助学生走出当前的困境？教师可以利用实物“长、宽、高均不相同的长方体木块”来突破“面”的限制，引导学生改变实物“木块”的摆放方式，寻找比平面更小的“受力面积（线）”、比线更小的“受力面积（点）”的思维路径，然后结合压强公式，形成“点—线—面—体”的思维发展方向，让学生借助实物实现由具体形象思维到抽象逻辑思维（压强）的进阶。

总之，物理教学中思维中间站点的创设，关键在于“合适”。首先，应关注学生的思维能力和认知现状，即思维中间站点的创设应以学生最近发展区的上限略高为标准。其次，应把握学习内容的思维价值，从发展学生科学思维的视角，创设不同跨度、不同路径的思维中间站点。再次，需要考虑“因材”创设，针对不同的学生、不同的问题，瞄准学生的发展状态，去创设适合所教学生的思维中间站点。