高階思維在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用與培養(yǎng)研究

摘 要：高階思維能力是一種深層次思考問(wèn)題、認(rèn)知事物的能力，它對(duì)學(xué)生的發(fā)展尤為重要。新課標(biāo)指出教師須積極培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到綜合發(fā)展。作者通過(guò)查閱相關(guān)資料，并結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在文章中對(duì)高階思維的概念進(jìn)行闡釋?zhuān)⒎治隽烁咧形锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中高階思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀以及意義，并提出了在高中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的有效策略。

關(guān)鍵詞：高中物理；高階思維；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2097-1737（2024）27-0049-03

高中物理實(shí)驗(yàn)課程具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，

對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力以及提升學(xué)生的綜合思維能力有重要作用[1]。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，不僅能使學(xué)生對(duì)復(fù)雜、抽象的物理知識(shí)學(xué)以致用，還能幫助學(xué)生更加全面、具體地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，快速、高效地掌握物理知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、高階思維的概念

高階思維主要是指?jìng)€(gè)體在面對(duì)事物、問(wèn)題時(shí)所展現(xiàn)出的較高層次的心智活動(dòng)[2]。高階思維會(huì)促使學(xué)生對(duì)事物進(jìn)行更深層次的觀察、思考和分析，并從多個(gè)角度進(jìn)行探索，最終得出解決問(wèn)題的方法。高階思維主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是遇到困難時(shí)的創(chuàng)新能力，二是面對(duì)問(wèn)題時(shí)的求解能力，三是果敢決斷的決策能力，四是全面綜合的思考能力[3]。高階思維作為知識(shí)時(shí)代的產(chǎn)物，已成為當(dāng)代人才必備的核心能力。因此，

我們應(yīng)積極培養(yǎng)和發(fā)展高階思維，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中高階思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀

（一）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于機(jī)械

在傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)課堂上，學(xué)生往往處于被動(dòng)狀態(tài)，部分教師甚至?xí)榱思涌鞂?shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程而幫助學(xué)生“動(dòng)手做”，使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)課程的“旁觀者”。此外，部分教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度不足，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一、死板，這些因素共同導(dǎo)致高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于機(jī)械化、程式化，教學(xué)質(zhì)量嚴(yán)重下降，使得學(xué)生的物理思維難以得到有效提升，高階思維更無(wú)從培養(yǎng)。

（二）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于基礎(chǔ)

為了滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展需求，教師在開(kāi)展教學(xué)工作時(shí)，不僅要注重提升學(xué)生的學(xué)科水平，確保學(xué)生充分掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要致力于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)問(wèn)題時(shí)的深入剖析與應(yīng)對(duì)能力。然而，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及課時(shí)安排等方面的限制，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)基礎(chǔ)且簡(jiǎn)單，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難以得到深刻的啟發(fā)，其物理思維難以向更高層次拓展。這會(huì)給學(xué)生帶來(lái)不利影響，可能導(dǎo)致學(xué)生誤認(rèn)為物理知識(shí)僅停留于紙面之上，降低其通過(guò)深入思考與積極探索來(lái)掌握和理解物理規(guī)律的積極性。

三、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的意義

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用

教師在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐動(dòng)手操作，對(duì)物理知識(shí)、物理現(xiàn)象、物理變化等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行歸納和總結(jié)，可以讓學(xué)HL/sQthbBBEVMdPZnbDfiiEOvkiQ7YkMPEnseDv8YEs=生在實(shí)際探索中感受物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，體會(huì)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的具體應(yīng)用。

（二）拓寬學(xué)習(xí)視野，豐富實(shí)驗(yàn)收獲

在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)課堂上，學(xué)生的學(xué)習(xí)視野往往會(huì)被局限于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身。比起實(shí)驗(yàn)原理，他們更在意實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的實(shí)驗(yàn)課堂雖然能夠使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)，但是在一定程度上限制了學(xué)生想象力及創(chuàng)新能力的發(fā)展。而要想在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，教師在教學(xué)中就要不時(shí)地將其他實(shí)驗(yàn)?zāi)脕?lái)進(jìn)行對(duì)比，如此不僅能拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，使學(xué)生的物理思維實(shí)現(xiàn)進(jìn)階發(fā)展，還能使學(xué)生了解更多的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，豐富學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)收獲。

四、在高中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的有效策略

（一）充分挖掘生活資源，創(chuàng)設(shè)真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境

高中階段的學(xué)生雖然已經(jīng)具備一定的物理基礎(chǔ)理論知識(shí)，但是在面對(duì)復(fù)雜、抽象的高中物理知識(shí)時(shí)往往會(huì)表現(xiàn)出一定的抵觸心理。特別是在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生的心理狀態(tài)尤為復(fù)雜。因此，高中物理教師有必要對(duì)傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行革新。具體而言，教師可以嘗試從學(xué)生日常生活的角度出發(fā)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師可以通過(guò)深入挖掘生活中的實(shí)驗(yàn)素材，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)真實(shí)且貼近生活的實(shí)驗(yàn)情境。這樣的教學(xué)方式有助于拉近學(xué)生與物理實(shí)驗(yàn)之間的距離，使學(xué)生在更熟悉、更自然的氛圍中學(xué)習(xí)和探索。同時(shí)，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“生活”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的探究，幫助他們將實(shí)驗(yàn)知識(shí)內(nèi)化于心，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生高階思維的目的。

例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)完魯科版必修第二冊(cè)“生活中的拋體運(yùn)動(dòng)”后，在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師了解到大部分學(xué)生都喜歡打籃球，于是為每名學(xué)生分發(fā)了一個(gè)籃球，并讓學(xué)生試著進(jìn)行投籃，同時(shí)記錄籃球從出手到落地的時(shí)間。學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)每次籃球從出手到落地的時(shí)間不盡相同。接著，教師讓全體學(xué)生共同完成以下三組實(shí)驗(yàn)：（1）將籃球拿到同一高度直接放開(kāi)，記錄籃球落地的時(shí)間；（2）將籃球拿到剛才的高度并向上投出，記錄籃球落地的時(shí)間；（3）將籃球拿到剛才的高度水平拋出，記錄籃球落地的時(shí)間。最后，教師組織學(xué)生對(duì)比每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并引導(dǎo)其思考為什么第一組實(shí)驗(yàn)與第三組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間近乎相同，

而第二組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間較長(zhǎng)。教師通過(guò)用生活實(shí)例幫助學(xué)生理解物理原理，能夠讓學(xué)生自主探索其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，有效提升學(xué)生的自主探究意識(shí)，為學(xué)生高階思維的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（二）尊重學(xué)生主體地位，引發(fā)學(xué)生自主思考

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。因此，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)將自己作為實(shí)驗(yàn)的“引導(dǎo)者”，積極引導(dǎo)學(xué)生自主探索實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)物理知識(shí)，提升學(xué)生的自主探究能力。教師應(yīng)充分尊重學(xué)生的主體地位，引發(fā)學(xué)生自主思考，引導(dǎo)他們將注意力集中到物理實(shí)驗(yàn)中，讓他們自己“動(dòng)腦想，動(dòng)手做”，使他們?cè)诓粩嗵剿髦屑せ罡唠A思維。

例如，在開(kāi)展“共點(diǎn)力的平衡”這項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，

教師需先為學(xué)生準(zhǔn)備充足的實(shí)驗(yàn)器材，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前將“共點(diǎn)力的平衡”的相關(guān)理論知識(shí)寫(xiě)在黑板上，隨后讓學(xué)生圍繞黑板上的物理知識(shí)自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。學(xué)生可以充分發(fā)揮自身想象力與創(chuàng)造力使小球或金屬圓環(huán)處于平衡狀態(tài)，但不能借助外力。教師要在學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)巡視課堂，在學(xué)生遇到困難時(shí)加以指導(dǎo)，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后再對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。這樣一來(lái)，學(xué)生便可在教師的引領(lǐng)下自主完成此次實(shí)驗(yàn)，更直觀地感受到力的合成以及共點(diǎn)力的相關(guān)物理知識(shí)。如此學(xué)生的探究思維也會(huì)得以提升，高階思維也將得以進(jìn)一步培養(yǎng)。

（三）組織小組合作活動(dòng)，促進(jìn)高階思維碰撞

通過(guò)對(duì)以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的深入剖析，我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前部分學(xué)生心智還不夠成熟，社交能力還有待提升，在參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過(guò)程中往往會(huì)表現(xiàn)出消沉的態(tài)度，缺乏積極性和活躍度，難以全身心地投入到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)展緩慢，思想交流難以有效展開(kāi)[4]。為改善這一狀況，教師在實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)適時(shí)組織小組合作活動(dòng)，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)互幫互助的學(xué)習(xí)氛圍。通過(guò)小組合作，學(xué)生可以在彼此思維的碰撞中共同完成物理實(shí)驗(yàn)，收獲豐富的實(shí)驗(yàn)成果。這一過(guò)程將有助于學(xué)生開(kāi)闊思路，實(shí)現(xiàn)物理思維的深入

發(fā)展。

例如，在進(jìn)行“牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可先將學(xué)生以每3個(gè)人為一個(gè)小組進(jìn)行分組，然后為學(xué)生分工，布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求每組中一名學(xué)生負(fù)責(zé)測(cè)量小車(chē)和小桶的質(zhì)量，一名學(xué)生負(fù)責(zé)記錄小車(chē)在同一時(shí)間內(nèi)滑行的距離，一名學(xué)生負(fù)責(zé)記錄在同一距離內(nèi)兩小車(chē)滑行所用的時(shí)間。在完成實(shí)驗(yàn)后，三名學(xué)生共同歸納、整理各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)談一談通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了哪些結(jié)論。由此可見(jiàn)，教師改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生以小組合作的方式完成實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷地進(jìn)行思考與交流，實(shí)現(xiàn)高階思維的進(jìn)一步發(fā)展。

（四）基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)，鍛煉高階思維能力

上文指出，當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在流于表面的問(wèn)題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以充分展現(xiàn)個(gè)人潛能，其高階思維亦無(wú)法得到有效鍛煉。針對(duì)此情況，高中物理教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)切實(shí)遵循并貫徹落實(shí)新課標(biāo)的相關(guān)要求，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分融入物理學(xué)科核心素養(yǎng)，以豐富物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵。同時(shí)，教師應(yīng)為學(xué)生提供更為廣闊的實(shí)驗(yàn)空間，使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，充分鍛煉高階思維，實(shí)現(xiàn)高階思維的提升。

例如，在開(kāi)展“閉合電路歐姆定律”這部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以先讓學(xué)生回憶“歐姆定律”的定義。學(xué)生很快回答出：“歐姆定律是指同一電路中，某一處的電流和電壓成正比。”接著，教師可以讓學(xué)生寫(xiě)出閉合電路歐姆定律的表達(dá)式，隨后帶領(lǐng)學(xué)生共同完成閉合電路歐姆定律實(shí)驗(yàn)，即將電流表串聯(lián)在電路中，將電壓表與定值電阻和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)量數(shù)據(jù)并計(jì)算結(jié)果。在分析完實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，教師可進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：

“我們?cè)谶M(jìn)行某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)原則，在形成一定的物理觀念與想法后再動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還要仔細(xì)探究實(shí)驗(yàn)原理，并在得出結(jié)論后認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生原因。”如此，教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中充分融入物理學(xué)科核心素養(yǎng)，引領(lǐng)學(xué)生逐步完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟，在提升學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)水平的同時(shí)，鍛煉學(xué)生的高階思維能力。

（五）設(shè)置高階實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生高階思維

眾所周知，課堂提問(wèn)是教師開(kāi)展教學(xué)工作的有效途徑，也是師生之間有效溝通的重要橋梁。科學(xué)且深層次的提問(wèn)不但能提高學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，還可以幫助學(xué)生更全面地掌握相關(guān)知識(shí)[5]。因此，

在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為學(xué)生設(shè)置較深層次的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，使學(xué)生的思維得以拓展，讓學(xué)生邊做邊思考，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

例如，“牛頓第三定律”部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為將綁有兩塊磁鐵的兩輛小車(chē)放置在同一直線上，將兩小車(chē)上磁鐵的N極相向，并用手將兩小車(chē)連接在一起，隨后松手，觀察小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)置了幾個(gè)高階問(wèn)題，如“由于彼此排斥，

小車(chē)在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到幾個(gè)力的作用？小車(chē)受到的作用力與反作用力一樣大嗎？作用力與反作用力來(lái)自哪里？”。雖然該實(shí)驗(yàn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但是通過(guò)教師進(jìn)行一系列高階問(wèn)題的提問(wèn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維不再停留在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，而是能夠更加全面、仔細(xì)地思考相關(guān)問(wèn)題。在這一過(guò)程中，學(xué)生的高階思維也得到了穩(wěn)步提升。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維既順應(yīng)新課標(biāo)要求，又滿(mǎn)足當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展需求。高中物理教師不僅要認(rèn)清傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中存在的問(wèn)題，還要嚴(yán)格貫徹以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想，堅(jiān)決落實(shí)促進(jìn)學(xué)生健康成長(zhǎng)的教學(xué)目標(biāo)，積極創(chuàng)新改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，以更新穎、更全面的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，在增加學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技能的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生的高階思維能力進(jìn)一步發(fā)展，為培養(yǎng)我國(guó)新時(shí)代人才奠定基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：林臻（1982.3-），男，福建福安人，

任教于福建省福安市第二中學(xué)，一級(jí)教師，本科學(xué)歷，

曾榮獲寧德市作業(yè)設(shè)計(jì)比賽三等獎(jiǎng)。