指向高階思維的高中物理實驗闖關教學策略研究

郭永芳

摘要：本文以“驗證牛頓運動定律”實驗為例，以期望理論作為理論指導，設置了實驗過程的三個關卡，分別是安裝實驗裝置“比賽”關、合作開展實驗“比賽”關、對比實驗“比賽”關，在闖關的過程中，促進學生的高階思維不斷進階發(fā)展。

關鍵詞：高階思維;物理實驗;教學策略

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-35-209

引言

思維過程可分為6個層次，分別是記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造，其中前3個是低階思維，后3個是高階思維。當代學生在進行游戲闖關的時候，思維進階的速度往往非常快，因此，在高中物理實驗中設置闖關環(huán)節(jié)，能夠促進學生的高階思維不斷發(fā)展。

一、安裝實驗裝置“比賽”關

由期望理論可知當個人的努力到達預期成績時，就會獲得一定的獎勵，可能是物質(zhì)上的，也可能是精神上的，這種獎勵會使個人的情感需求和物質(zhì)需求得到滿足，進而更加努力的朝著完成下一個預期目標而努力。學生在做物理實驗的過程中也是如此，如果他們能夠順利完成實驗中設置的任務，那么任課教師就要給予學生一定的獎勵，從而激發(fā)學生對于完成下次實驗的熱情，為后面高階思維的進階發(fā)展提供支持。

例如在具體的闖關過程中，首先準備好安裝實驗裝置需要的器材，具體包括小盤、小車、打點計時器和紙帶，并將全班學生分為4人小組。闖關基礎是，學生都聽說過“牛頓運動定律”，但對于牛頓定律的具體內(nèi)容不甚清楚。闖關的具體內(nèi)容為，首先由物理教師播放一次實驗器材的安裝視頻，其次將實驗器材安裝方法的紙質(zhì)版說明發(fā)放到每一個小組的實驗臺上，發(fā)放完畢后，由物理教師詢問同學們“準備好了嗎？”，在學生準備好之后，按下手中的計時器，學生開始安裝實驗器材。小組安裝完畢后，由組長舉手示意，并離開實驗臺，物理老師記錄安裝耗時。最后根據(jù)安裝時間和質(zhì)量的綜合排名，對前三名給予文具獎勵。此游戲闖關環(huán)節(jié)設置的意義在于，學生的內(nèi)心所想與實踐的結(jié)果往往不同，引發(fā)認知沖突、通過思考、分析、評價，從而促進學生增強動手能力的意識，促進學生批判性思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

二、合作開展實驗“比賽”關

在期望理論中，目標分為個人目標和組織目標，利益分為個人利益和組織利益，組織利益和個人利益往往是一致的。為此要將個人想要達到的目標期望與組織的目標期望緊密結(jié)合在一起。在物理實驗的開展過程中也是如此，四人小組合作進行的小車實驗，單單靠小組中的一個成員完成是非常困難的，物理教師要引導小組成員相互協(xié)作，完成這項思維臺階較大的任務。

例如在具體的闖關過程中，首先進行小組分工工作，一名小組成員負責描點作圖，一名小組成員負責改變小車、砝碼和小盤質(zhì)量，并控制電源，重復放開小車和取下紙帶號碼的動作，一名小組成員負責在每條紙帶上截取長度，測出加速度，最后一名小組成員在實驗的過程中做好輔助工作。闖關基礎是，學生通過安裝實驗裝置，對于實驗內(nèi)容具有一定的了解。闖關的具體內(nèi)容為，由物理教師先行演示做實驗的方法，并詢問學生是否清楚，按照相應步驟進行實驗的目的，是為了證明加速度與質(zhì)量成反比。在講解清楚后，以小組為單位開展實驗。通過合作完成實驗的方式，促進學生決策思維能力的發(fā)展，通過總結(jié)實驗數(shù)據(jù)的方式，促進學生推理思維的發(fā)展。通過自主規(guī)定紙帶長度的方式，促進學生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。

三、對比實驗“比賽”關

對比是高階思維中的重要行為，也是物理實驗中得出正確結(jié)論的重要實驗方法，針對本次實驗“證明加速度與質(zhì)量成反比”的任務，可以多次進行實驗，進而得出相應的結(jié)論。

例如在具體的闖關過程中，首先明確此次實驗的主要操作內(nèi)容，通過改變小車、砝碼和小盤的質(zhì)量，測出加速度的變化。闖關的基礎為，學生在上一關的合作開展實驗過程中，對于實驗的步驟掌握的較為熟練。闖關的具體內(nèi)容為，先保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m’，并放開小車，再保持砝碼和小盤的質(zhì)量m’不變，改變小車質(zhì)量，并放開小車，測出加速度。通過這樣的多次實驗得出對比結(jié)果，進而得出“加速度與質(zhì)量成反比”的結(jié)論。本次實驗涉及到的操作難度較小，在得出正確結(jié)論后，能夠讓學生體驗解決問題的完整過程，促進學生問題求解能力和批判性思維能力的發(fā)展。

四、結(jié)語

本文以期望理論為指導，在物理實驗的進行過程中，設計了三個關卡，來促進學生高階思維的進階發(fā)展。具體為，將學生的思想、行為都緊緊與物理實驗內(nèi)容相結(jié)合，吸引學生的注意力、增強學生進行物理實驗的實踐能力，進而幫助學生形成探究科學的意識與能力，促進學生的全面發(fā)展。

參考文獻

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