基于學生高階思維培養的初中物理實驗教學

摘要：實驗是物理教學的根，思維是物理教學的魂，只有進行試驗才能使學生有所感知。在物理實驗教學中，需要變走馬觀花為尋根究底，變全盤接收為質疑創新。通過高階思維培養下的課題研究，能夠激發廣大學生對基礎物理的研究興趣，同時也能培養廣大學生的物理高階邏輯思維能力。

關鍵詞：高階思維;實驗教學;創造性

美國著名教育家布盧姆曾將思維過程從教學整體性的認知邏輯思維管理角度，由低到高細分為六個思維等級，即教學整體思維過程目標：記憶、理解、應用、分析、評價和重新操作。

本文以物質密度探究進行分組實驗教學，變走馬觀花為尋根究底，變全盤接受為批判質疑，變依葫蘆畫瓢為拓展探究，不僅激發學生學習物理興趣，而且以

幫助學生豐富感性知識，掌握正確的物理觀念，培養學生的高階思維能力。

一、學非探其花，要自拔其根

變走馬觀花為尋根究底，在實驗教學中，針對教材的實驗方案，教師稚化追問，提出新的問題，為什么要進行這個實驗？實驗方案為什么要這樣設計？還有別的實驗方法可以代替嗎？從而避免學生走馬觀花，引導學生在面對新問題時如何正確分析、推理和判斷，從而培養學生的高階思維能力。

例如，在一次測量小石塊的密度實驗中，教師可以先組織學生之間相互交流，討論實驗方案，再按照教材的方案（如圖1）進行實驗，先調節天平使其平衡，再測石塊的質量，把量筒中裝入適量水，用線把石塊浸入量筒的水中，兩次取得的、讀數的差值就是石塊的體積，最后，教師追問并引導學生進行科學推理。

問題1：為什么要在量筒內裝適量的水？如果水過多或過少，對實驗有什么影響？經過學生討論，大家一致認為，量筒上方沒有刻度，水過多的話會無法讀數，還可能水滿溢出水，要是水過少則可能無法浸沒石塊，測量石塊的體積就不正確。

問題2：如果石塊很大，根本放不進去，這個實驗應該如何改進？經過全體學生一番熱烈討論，大家一致表示贊同一并認為，如我們的圖2，在燒杯中加水到標記，取出石塊再補充水，將量筒中的水倒入杯中到標記，但是，學生認為這種測量可能會帶來誤差，石塊從燒杯中取出時會殘留水，體積偏大，做標記時不準確，會導致測量的密度偏小，也有學生提出，可以利用溢水杯，在溢水杯中倒滿水，把石塊浸沒水中，把溢出的水倒入量筒，水的體積就是石塊的體積。

問題是思維的源泉。學生對教材的實驗方案有很多的質疑、疑惑困惑。本文在教學引導案例中，教師基于案例分析，培訓學生的各種思維迷思建立思維引導概念，通過教學案例稚析強化學生獨立追問，用高階思維引導方法對其進行教學引導，可以幫助培訓學生獨立思考解決社會實際問題，避免教師引導培訓學生走馬觀花，不僅能夠培訓教育學生獨立解決分析實際社會問題的獨立思維能力，而且可以極大促進有效培訓，培養學生對高級基礎社會科學知識的深入系統理解，還有助于培養學生的各種高級基礎科學知識思維。

二、變全盤接受為質疑創新

質疑是創新的基礎，創新是質疑的深化，質疑是提出問題，創新是提出解決問題的方法。在進行實驗教學中時，教師首先要特別注重的是引導學生們培養思考的思維能力，使其能夠提出自己的實驗見解，通過思考，找出一個實驗中可能存在的實驗誤差及其原因，引導學生們對其進行實驗、質疑、反思，鼓勵學生們通過進行多樣的思維活動解決實驗問題，進而不斷培養學生們的高階實驗思維。

例如，關于測量食鹽水的液體密度，教師立即設問，根據液體密度公式，你認為是否能直接測量鹽水的密度呢？那么需要直接測量哪些液體的質量？有的學生教師認為，需要直接測量食鹽水的液體質量和被測體積，教師立即設問，那如何直接測量食鹽水的液體質量和被測體積呢？有的學生教師認為，先通過測量食鹽水的液體質量，考慮到食鹽水本身是一種液體，不能直接把水倒在測量托盤上，所以，先通過測量空鹽水燒杯的測液體質量，把食鹽水直接倒入空燒杯，再直接測量食鹽水和空燒杯的液體質量，最后把食鹽水直接倒入到計量筒中，再測出水的體積。立即有學生教師提出另一種測量方案，先通過測量食鹽水的測量體積和空鹽水燒杯的液體質量，把食鹽水直接倒入空燒杯，測量食鹽水和空燒杯的液體質量（如圖3）。

教師設問：你認為哪種方案更準確？有的認為第一種方案好，也有的認為第二種方案好。教師提供實驗器材，要求學生同意第一種選第一種，同意第二種就選第二種進行試驗，并匯報實驗結果。學生發現第一種方案普遍比第二種方案偏大。

教師追問：兩種方案測量結果為什么不同？產生誤差的原因是什么？有的學生認為第一種方案的結果錯誤，有的學生認為第二種方案的結果錯誤。老師一起進行實例演示：往燒杯內倒水，然后把燒杯內的食鹽水平均倒入量筒，再讓兩個學生一起進行觀察燒杯，學生發現燒杯內有少量水殘留，學生討論產生誤差的原因，第一種產生測量誤差方案中食鹽水的質量正確，從燒杯倒入量筒時，有少量食鹽水殘留，體積偏小，導致測出的密度偏大。第二種產生測量誤差的方案，食鹽水的體積正確，從量筒倒入燒杯時，有少量食鹽水殘留，質量偏小，導致兩個學生測出的密度偏大。

誤差是實驗過程中普遍存在的現象。本案例，教師引導學生通過觀察物理教材實驗產生的誤差，鼓勵學生進行評價，變全盤接受為質疑創新，開展創新實驗操作，進行科學論證，培養學生解決問題能力。學生經歷了選擇、判斷和創作的過程，發展了學生的高階思維能力。

三、結語

實驗教學實踐活動方式貫通于整個實踐管理活動中，實驗教學是一種讓廣大學生通過多層次互動思維的學習方式。在實驗中學生可以進行問題評價分析，并獨立自主參與問題的思考與解答，整個過程能有效的提高廣大學生對學科基礎知識的深層含義的理解和基本技能的掌握。因此，開展高階思維化的物理實驗能夠挖掘廣大學生的知識、思維、創新潛力，提升廣大學生的思維自主性和創造性。

參考文獻

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作者簡介：白玉（1977.07—），女，漢族，籍貫：河北阜城縣人，工作單位：遼寧省沈陽市第二十三中學（南昌中學），學士學位，專業：物理教育