项目学习:培养学生物理高阶思维能力

陈凯

【摘要】高阶思维是学生学好物理的必备能力，也是适应现代社会发展的关键能力.项目学习本身具有跨学科性、情境性、综合性，且在实际开展中始终以学生为本，对培养学生的高阶思维有着较明显的优势.本文以初中物理教学为背景，基于项目学习培养学生高阶思维能力展开探究并提出几点策略，以供参考.

【关键词】项目学习;初中物理;高阶思维能力

随着社会发展进度加快，人们每天接收信息的速度越来越快，大环境的变化使传统学习方式的生存空间受到压缩，难以适应当前社会对人才的培养需求.未来社会对高质量人才的要求不仅是知识和技能，更重视其是否具备收集处理信息、问题解决能力、判断能力、创造力等，而这些能力的核心素养就是高阶思维能力.

1 项目学习在培养高阶思维上的优势

1.1 以学生为中心

物理教学中开展项目学习多是以“项目任务”为驱动，通过引导学生设计项目、实施项目、合作完成项目，来提高自身的思维能力，加强问题解决能力.在这种教学模式中，教师多是以引导者的身份存在，鼓励学生自由表达对问题的理解和观点，在完成项目任务中通过实践和参与实现能力的提升[1].而项目学习可以突出学生的主体地位，对培养高阶思维能力有着重要意义，教师在教学中可以大致分为三个步骤：首先，提出合理地项目任务，鼓励学生提出其推测、描述及真实观点;其次，学生要能够听清并分析教师询问的问题、内容及内涵，过程中学生的思维能够得到充分的启发和锻炼;最后，引导学生参与到“做”的过程中，并通过实践加强对知识的认识和理解.

1.2 以“做”为主要特征

常言道：读万卷书，行万里路.苏霍姆林斯基也认为孩子的创造力在他们的手指上，这也间接说明了实践对能力培养的重要性.而项目学习本身就有着较强的实践性，动手操作是较为明显的特征之一，如结合教学内容设计实验器材、制作杠杆等学习任务，学生在参与过程中动手能力能够得到有效的锻炼[2].

同时，在完成项目任务的过程中，学生的学习积极性被充分调动，思维也处于高度活跃状态，以独立思考、互相帮助的形式展开合作和分析，能够让学生的高阶思维能力在学习中得到锻炼和提高.

2 基于项目学习培养学生高阶思维能力的建议

2.1 营造良好学习环境，保障高阶思维发展

学习环境的创设会直接影响到学生的学习效果，当学生处于和谐、宽松的氛围中时，情绪和思维也会处于轻松状态，更容易在教师的引导下激发学习主动性和积极性.反之，当学生处于严肃、压抑的氛围中时，情绪和思维也会更紧张，注意力难以集中听讲，学习效果也会大打折扣[4].

对此，在课堂中教师应给予学生充分的信任和尊重，让其在项目学习中勇于表达、不畏惧犯错、敢于质疑教师提供的信息和观点.

另外，由于部分项目学习存在时间和空间跨度较大的问题，教师还应重视外部环境的构建.而所謂的外部环境指的一般是家庭环境和社会环境，教师针对项目学习情况与家长做好沟通，纠正家长认识中存在的偏差，以获得家长的肯定和支持，为项目学习的开展保驾护航.

以沪科版初中物理八年级全册《科学探究：声音的产生与传播》教学为例，本课是声现象的入门，也是之后学习的基础，教师可以将其作为起点开展项目学习.首先，在课前预习阶段，教师应围绕项目主题精心设计预习问题：声音是如何产生的？声音是如何传播的？引导学生留心观察生活中的声音并收集相关资料，以培养学生的观察能力和初步研究问题的方法.学生在解决问题的过程中，难免会收集生活的声音素材，还需要上网搜集资料与不同的人沟通，会给部分家长造成“不务正业”的错觉，教师则可以通过群通知、致家长的一封信、家长会等多种方式与学生家长进行沟通，期望获得家长的支持.在家长的支持下，学生可以获得更加宽松、自由的探究环境，并在家长的适当帮助下更好地完成对知识点的认识和了解，让项目学习活动有一个好的开始.

2.2 精心设计项目问题，为培养高阶思维助力

项目学习本质上与陶行知理念不谋而合，教师在教学中可以将“教学做合一”理念融入其中，以问题为方向引导学生展开实践，实现在做中学、在做中思.对此，在实际教学中，教师应结合项目任务设计问题，问题最好可以具备开放性、挑战性和层次性，而问题的形式也需要体现多样化，可以是将主题分解为多个小问题，也可以是系列性问题.优质且符合学生认知规律的问题，能够为其“做”和“思”指明方向，为培养学生的高阶思维能力提供发展机会.

以沪科版初中物理八年级全册《科学探究：凸透镜成像》教学为例，凸镜头成像会因焦距的变化而产生不同的成像情况，具有较高的探究价值.为了培养学生的高阶思维能力，教师要重视项目问题的设计，如问题1：凸透镜对光起什么作用，凹透镜对光起什么作用？问题2：同一凸透镜为什么会成大小、虚实、正倒不同的像？这些结果可能与什么因素有关？问题3：能否设计实验方案，并根据实验现象尝试总结凸透镜成像的规律？这三个问题具有明显的梯度，学生按照顺序有序的展开探究更符合其认知规律.同时，明确的问题能够为学生学习指引方向，学生可以围绕问题来设计实验方案，并以小组合作的形式展开分析和讨论，进一步加强对知识的理解和认识，为后续的项目开展奠定基础.

2.3 搭建项目学习框架，为思维发展铺设台阶

学生高阶思维能力的培养讲究开放性和自主性，但也并不意味着教师完全放手，让学生独立进行探索.项目学习多是分为多个环节，教师要客观地评估各环节的难易程度，在教学中学生开展某个难度较大的环节时，教师要针对性地进行引导，帮助学生找到探究方向，避免学生在遭遇挫折或迷茫后产生畏难情绪，影响后续的学习情况.

一旦学生对项目学习产生负面的心理认知，就会使高阶思维能力培养成为空谈.

所以，教师要做好准备工作，并在课堂中多观察学生的学习情况，一旦学生遭遇困难和挫折，教师就要及时为其搭建知识框架，引导学生逐步完成学习任务，实现思维能力的发展[5].

以沪科版初中物理九年级全册《“伏安法”测电阻》教学为例，在学生动手实验中遇到问题时，教师可以借助问题给予学生思维上的提示.首先，在实验之前，教师应先鼓励学生结合所学知识设计實验方案，并为学生提供未知电阻、滑动变阻器、电源、电流表、电压表、开关、导线及电路图等资源，引导学生通过实际操作来探究未知电阻的阻值.某学生设计了如下实验方案：

（1）观察教师提供的电路图，连接电路后检查是否存在错误，确认无误将滑动变阻值调到最大后闭合开关，来回移动滑片来记录电流表、电压表的示数;

（2）将已知电阻与未知电阻串联接入电路中，将电压表并联在已知电阻的两端，读出示数为U1，再关闭电源，将电压表改接在未知电阻两端，读出示数为U2，待测电阻为U2U1×R;

（3）把未知电阻和一个已知电阻分别与一个开关串联后再并联，电流表在干路，闭合与已知电阻串联的开关，读出示数I1，计算出电源电压U，断开与已知电阻串联的开关，闭合与待测电阻串联的开关，读出示数I2，则电阻为UI2;

（4）按照电路图的结构连接电路，再调节滑动变阻器，使电路中的电阻增大，接通开关后，读出电流表和电压表的示数，再根据测量的电压和电流值，计算出未知电阻的阻值.

按照自主设计的实验方案进行操作，并观察实验现象，学生发现实验的结果并不精确，但结合自身的能力并未找出原因，教师可以通过提问来启发学生思维：伏安法测电阻怎么选择量程？结合问题学生可以意识到自身设计的方案中存在的不足，重新选择量程较小的滑动变阻器.

这一过程中，学生会自觉将量程不同的滑动变阻器放在一起进行比较，分析不同滑动变阻器的优劣，进而创造性地应用在项目实验中，以提高实验结果的精准度.

2.4 项目学习结果评价，掌握高阶思维提升实效

为了进一步提升高阶思维能力培养的实效性，教师应在项目学习活动结束后，组织学生进行反思和总结，通过活动评价和总结，激发学生的创造力、表达能力和逻辑思维.

具体来说，学生在自我评价和小组评价中，可以认识到自身的不足，并通过相互学习和借鉴明确后续学习方向.

教师则可以根据项目学习中的观察及学生评价，对教学情况有更充分的认知.

以沪科版初中物理九年级全册《温度与温度计》教学为例，这一课与学生的日常生活息息相关，但学生从物理角度解释生活现象具有一定的难度，为了保证高阶思维的落实，教师在设计项目学习时还要重视评价环节的设计.

在项目学习中，学生通过实践操作认识到了热胀冷缩现象并掌握温度计的使用方法，教师提出问题引导学生思考：温度计中液体上升和下降与温度有什么关系？为什么会有这样的关系？学生则要据此展开交流和讨论，教师则要给予适当的点评和引导，待学生意见统一后，教师再予以概括和总结.新知学习结束后，教师要引导学生以小组的形式对本课所学知识进行归纳、总结和反思.

某小组在评价环节先对学习中获得的成果进行总结：（1）明白了液体温度计是根据液体热胀冷缩原理制成的;（2）根据温度计实物与挂图，了解温度计的刻度方法;（3）标准大气压下沸水的温度规定为100摄氏度;（4）掌握了温度计的使用方法.随后，又通过组员互评、组员自评的方式，归纳学习中存在的不足，在讨论与交流中掌握使用温度计的正确方法.

基于此，学生总结后教师可以发现，各小组同学的最终结果大同小异，都掌握了温度计的正常使用方式，也认识到了温度计的使用注意事项，并在与学生探究和讨论中学习他人身上的长处，促进自身思维能力的提升.

3 结语

总的来说，在物理教学中通过项目学习，学生的思维能力能够得到有效的提升，同时有助于学生学习习惯和自信心的重塑，对提高整体课堂教学效率有着重要意义.教师在实际教学中，应从项目任务设计、项目学习实施、项目学习结束等多个环节展开设计，吸引更多的学生主动参与到项目学习中，进而不断提高学生的高阶思维能力.

【本文系芜湖市2020年度教育科学研究重点立项课题，课题名称《初中物理项目学习中培养学生高阶思维的行动研究》，课题编号：JK20066】

参考文献：

[1]董磊.在中学物理教学中培养学生高阶思维能力的策略研究[J].天天爱科学（教育前沿），2021（11）：95-96.

[2]张小露.应用微课，培养物理高阶思维[J].文理导航（中旬），2021（10）：44-45.

[3]王峰，刘文庆.基于项目学习的学生高阶思维能力培养——以水火箭为例[J].中学物理，2021，39（11）：34-37.

[4]伍厚文.基于项目学习的初中物理单元案例设计与实践——以八年级物理“鉴别物质”为例[J].中学物理，2020，38（18）：12-14.

[5]廖燕.项目式学习助力发展物理高阶思维的探索——以初中物理条形磁铁磁场分布的教学为例[J].教育观察，2020，9（27）：58-59.