“知行合一”导向的初中物理思维实验项目建设探索

马兵

［摘 要］文章以物理思维作为初中物理学科育人的突破点，开展“知行合一”导向的初中物理思维实验项目研究，从搭建物理思维框架、建构思维实验项目体系、打造思维实验室平台、开展深度教学实践探索、落实思维实验过程评价等方面进行初中物理学科育人的实践创新探索。

［关键词］知行合一；物理思维；物理实验；学科育人

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）11-0046-03

初中教育是基础教育中承上启下的关键教育，从教育的过程来看，初中教育是连接小学教育和高中教育的桥梁；从学生的发展来看，初中是青少年思维成长、能力培养、品格形成的重要时期。现代学者普遍认为，学科育人的本质是学科教育教学对学生的发展性，其意在促进学生作为人的社会本质、文化本质和精神本质的生成，发展学生新时代所必需的学科核心素养，发挥学科教学的育人功能，实现学科育人价值，落实立德树人根本任务。

物理思维既是学生的学习目标，又是重要的学习工具和方法。笔者通过文献查找及问卷设计对初中生的物理思维进行调查，得出初中生的物理思维有如下特征：一是形象思维多于抽象思维，逻辑思维能力不强，具体表现为存在用生活经验代替物理知识等直观思维；二是孤立片面多于整体联系，具体表现为只能理解平面关系，理解不了立体关系；三是创造性思维散而乱，具体表现为漫无边际的猜想或违反科学规律的异想天开。

基于以上分析，笔者认为选取物理思维作为初中物理学科育人的突破点，开展“知行合一”导向的初中物理思维实验项目研究，进行初中物理学科育人的实践创新探索，优化课程设计开发，落实基础教育课程标准，进行学生核心素养培育，可以实现学科育人价值在工具层、意义层、生命层的不断深入。下面笔者就从搭建物理思维内容框架、建构思维实验项目体系、打造思维实验空间平台、开展深度教学实践探索、落实思维实验过程评价等方面谈谈如何不断地进行实践聚焦、优化、创新。

一、梳理学科育人价值体系，搭建物理思维框架

（一）物理学科的育人价值体系梳理

物理学科的育人价值体系梳理如图1所示。

只有“以立德为核心，以树人为根本”进行树人育心，才能实现“知行合一”，丰富人的精神世界和提高人的品德修养，形成学科育人的价值系统，促使人有德性的发展；以学科育人价值的内涵为基础将知识的理解与运用贯穿于学科教学的各阶段、各环节以及各方面，使学科教学有序地、系统地进行，实现系统性的发展；学生的个体需求和差异性决定了学科育人价值的多样性，也由此实现了学生的多样性发展；关注每一个学生的健康、主动发展，能让教育成为促进个人成长的力量，成为个人生命历程中的有机构成，从而实现学科教育在个体生命中的持续性发展。依据义务教育物理课程标准，初中物理课程内容分为科学探究和科学内容两个部分，而物理思维既是学生的学习目标，又是重要的学习工具和方法。

因此，笔者认为，要在初中物理学科育人视域下搭建初中物理思维框架，架接学习思维桥梁，从立德树人的立场上解决“培养什么人”的问题和解决“怎样培养人”即“如何培养学生的综合素养”的问题。

（二）初中物理思维框架搭建

基于初中生的思维特征，笔者对初中物理新课标、教材及拓展实验中的思维进行了归纳和分析，选择了三大初中物理思维（如图2）进行选点和框架设计。

推理与想象：推理与想象是初中物理思维发展的“两翼”。逻辑思维是指在物理学习中归纳、总结一般规律以及运用规律解决问题的必备思维，是初中生分析问题的关键能力；形象思维是学习微观物理世界所需的一种想象力，能促进学生对微观物理世界的理解。

整体与隔离：整体与隔离是初中物理思维发展的“基石”。辩证思维是指在物理学习中学会用联系和发展的观点看待问题，用内外因的观点分析问题；系统思维是指在分析和处理问题的过程中，思考问题的方向始终对准了全局和整体，并从全局和整体出发，利用整体法、结构法、要素法、功能法对系统内各组成部分间的有机联系进行研究。

求异与创新：求异与创新是初中物理思维发展的“达成”。创造性思维具有广阔性、深刻性、独特性、批判性、敏捷性和灵活性等特点，它是从多角度、多侧面、多层次、多结构去思考，去寻找答案，既不受现有知识的限制，也不受传统方法的束缚。其思维路线是开放性、扩散性的，它解决问题的方法更不是单一的，而是在多种方案、多种途径中去探索、去选择。

二、建构思维实验项目体系，挖掘学科育人价值内涵

（一）初中物理思维实验梳理

笔者按照项目研究的三大初中物理思维实验对初中物理教材及拓展实验进行了梳理和项目设计，从课标、教材中探寻与初中物理知识对应和适切的物理思维与方法，找到物理思维内容和实施方法。

（二）建构初中物理思维实验项目体系

实验是物理的灵魂，是物理教育教学的核心。笔者根据学生物理思维水平从低到高发展的规律，建构具有五个层次的“初中物理思维实验项目体系”：体验性项目、实证性项目、探究性项目、拓展性项目、创造性项目。

教师可通过模型法、类比法、转换法、演绎推理法、控制变量法等方法进行体验性实验、探究性实验、实证性实验等，从而提高学生发现问题、认清问题、提出假设、验证假设、得出结论的能力，进而发展学生的高阶思维。

（三）深化初中物理思维实验进阶

通过研究，笔者对物理实验教学有了进一步的理解，对初中物理思维实验的创新实践路径越来越聚焦，实现了初中物理实验1.0（学生自主实验）、初中物理实验2.0（学生思维实验）、初中物理实验3.0（学生思维实验项目化）、初中物理实验4.0（学生自主创新实验）的进阶。这种进阶体现了学生认知水平从前结构水平、单一结构水平、多元结构水平、关联结构水平到拓展抽象结构水平的逐层进化。

其中，学生自主创新实验模式是“点·线·面·体”的四位立体结构，即先由一个简单创新点到复杂地建构概念的线，再到理解规律的面，最终在学生头脑中形成立体的、系统的认识。其涉及的五个环节为情境、问题、思维、纠错、提炼，就是教师通过真实事件、真实情境、真实问题引入活动主题后，让学生自主选择主题和方法、创新构思设计实验、进行实验探究、分析论证展示，最终实现“想·做·思·说·行”的一体化，从而使学生的认知发展水平提升到更高层次。

三、打造思维实验室平台，实现学科育人价值

建构由一般实验室、辅助实验室、专业实验室、校外实验室组成的立体的实验室平台（如图3），突破空间限制，实现教室与物质的连通；连通班级、年级，打破班级与年级的界限，建立学习共同体；连通教室资源与学校空间资源；连通教室与学生生活实践；连通教室与社区、社会——通过这样的平台建设实现生命体完整的发展，以及全面实现学科育人价值。

实践中，我们可以利用学校选修课进行实践探索，从而实现课内课外、校内校外、线上线下学习资源的连通。此外，我们还可以利用社团活动、科技节、科学晚会等有效拓宽学生的实验平台，在实验活动中动态地、鲜活地实现物理学科的育人功能。

四、开展深度教学实践探索，落实学科育人

课堂教学是培养人才的主渠道，是落实学科育人的一个最主要的参数。

实施深度教学，教师要引导学生进行深度学习和发展学生的高阶思维，可通过反思和质疑、批判和创新的思维过程，让学生在学习活动中勤思考，通过反思、总结、优化、突破来发展思维，在实事求是、精益求精的科学态度下获得为学、为事、为人的道理。深度教学融通了“教”与“育”，让“教书”走向“育人”，让“知识传递”走向“生命价值的挖掘与提升”，实现了由“知识”到“生命”的转换。因此，从培养初中物理思维的教学实践（如图4）和创设物理思维培养科学机制两个方面着手，能实现学生思维发展、价值观培育、文化熏染和关键能力培养等方面的价值，也能实现学科育人功能的实践诉求。

五、落实思维实验过程评价，强化学科育人价值目标

以初中生的物理实验过程为对象，从实验的设计、操作、结果等方面对思维实验进行回顾、分析、讨论、点评等，再根据学生思维活动的方向，对学生的思维活动进行实时监控、调节，对学生实验过程中思维能力的发展进行及时、正向的积极评价，以树立学生的信心，激发学生的兴趣，发挥非智力因素的助力作用。

综上所述，学科育人价值的实现要从学生的兴趣入手，激发学生参与的内在动力，使学生不断自主探索；着眼于学生的现实生活，提炼出有价值的主题内容；以问题为突破口，培养学生的问题意识；以创新发展为目标，实现学生核心素养的升华。学科育人价值的实现不仅需要单个具体学科的深度教学，更需要基于问题导向的跨学科教学，以主题和项目为活动任务方式，让学生在自主、合作、探究的实践活动中，将观察、提问、信息收集、分析概括、解决问题等一系列思维活动完全呈现出来，然后在师生、生生交流中不断地纠正、优化、提升，从整体上促进学生高阶思维的不断生成和生长，让知识和实践合二为一，实现“知行合一”（如图5）。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］  成尚荣.学科育人：教学改革的指南针和准绳［J］. 课程·教材·教法，2019（10）：82-89.

（责任编辑 黄春香）

［基金项目］本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“基于STREAM教育理念的初中物理实验拓展研究”（课题编号：D/2020/02/268）的研究成果。