初中学生物理高阶思维能力的培养

【摘要】在初中物理教学中，逻辑思维应变能力是学生能否高效学习物理学科的决定性因素。逻辑思维应变能力属于一种高阶思维能力，在教学过程中，教师要有意识地培养学生的高阶思维能力，调动学生主观能动性，使学生快乐学习，有所感悟，有所收获，有所成长。文章主要阐述了高阶思维的含义，以及四种在初中物理教学中培养学生高阶思维的方法。

【关键词】初中物理；高阶思维；能力培养

作者简介：顾靖（1995—），女，苏州高新区第五初级中学校。

基于新课改和教育信息化的大背景下，培养学生的高阶思维能力成为大家关注的热点。高阶思维是指在较高认知水平层次上发生的心智活动或认知能力，主要由分析、综合、评价与创造四部分组成。而高阶思维能力主要分为创新能力、解题能力、决策与批判能力三大部分。物理学科的特点要求学生拥有较好的逻辑思维能力，学生逻辑思维跟不上，在学习的过程中就会停滞不前，甚至失去学习的兴趣和信心。因此，教师在日常教学中不仅需要时刻关注学生的学习动态，还要根据物理教学的实际内容开展有效训练，积极引导学生从低阶思维走向高阶思维。

一、课堂不断提问，培养学生高阶思维

物理教学就是“发现问题—提出问题—分析问题—解决问题”的过程，如何在课上巧妙设置问题，使问题具有探索价值，吸引学生注意力，激励学生深度思考，从潜意识里引导学生高阶思维能力的养成，这是一个重要问题。这就要求教师在设计问题时，必须对教材有足够的了解，从教材整体出发，保证问题的精准性［1］。传统教学本着从大局、整体出发的观点，往往只能照顾到大部分学生，忽略了小部分特殊思维的学生。因此，教师需要改变教学策略，将问题作为教学中心，让学生充分利用课堂45分钟时间，紧紧围绕教师提出的问题，通过自主探究、小组合作、查阅资料等方式来解决问题，发散学生思维，使课堂教学真正做到从学生实际出发，在潜移默化中带动学生思维能力的发展［2］。

在物理学习中，随着学习难度的加深，学生经常会遇到难度大、一下子解决不了的问题，因此，教师在设计问题时，不妨将难度大的问题进行分解，变成几个小问题，从主线出发，一步步呈阶梯状提问，随后引导学生慢慢解决问题。例如，在教学苏科版九年级上册“机械效率”时，教学内容是研究如何有效提高滑轮组的机械效率，我们可以设计阶梯状的问题：

（1）动滑轮所做的W有用、W额外、W总三者之间有什么关系？如何用公式表达？

（2）什么是机械效率？如何用公式来表达？

（3）请根据测得的数据计算动滑轮提升不同质量的钩码时的机械效率，并说说你有什么新发现？

（4）动滑轮的机械效率还与哪些因素有关？

（5）如何提高动滑轮的机械效率？

（1）（2）两小问对学生思维的要求较低，属于低阶思维；从（3）小问开始提高了对学生计算能力的要求；（4）（5）小问则要求学生发散思维进行思考，属于高阶思维。这样将问题阶梯状地呈现在学生面前，学生能够循序渐进地解决问题，有效降低思维难度，实现从低阶思维向高阶思维的发展［3］。

二、对传统的教学模式进行改革，培养学生高阶思维

（一）对实验教学进行改革，通过实验探究培养学生高阶思维

传统课堂基本通过“三部曲”—“教师演示实验、学生观看实验过程、师生一起总结现象”完成常态化教学，学生在整个过程中充当“旁观者”的角色，这也导致学生答题时思维不活络，不能朝个性化方向发展。随着新课改的深入，初中物理学生必做实验增加到了20个，物理实验越来越被重视，而学生必做实验的增加也恰恰说明学生需要提高动手能力，在小组动手实验的过程中通过生生交流、师生交流等形式，主动思考、寻找答案。因此，教师要对传统的教学模式进行改革，培养学生高阶思维。

例如，在教学苏科版九年级上册“电压和电压表的使用”时，教师应让学生了解电压表的正确使用方法，即电压表用在电器或者电源两端，在使用过程中相当于断路，如图1所示是正确的。这个时候教师可以提问：“如果出现图2的情况会怎么样呢？”进而引导学生展开动手实验。在传统教学中，教师常常会将此问题一笔带过，而通过分组动手实验可以让学生动起来，学生也能够通过实验现象弄懂电压和电压表的使用。

除了在课堂上加强学生实验，教师还可以开展课后实验和物理趣味小实验，譬如利用现有器材，让学生以小組为单位，自制实验教具；还可以让学生利用生活中常见的物品进行实验，将小药瓶制作成浮沉子；利用磁铁、干电池、铜丝制作电动机；利用水果制作水果电池……最后教师还可以在全班面前展示学生有创意的小制作。实验教学既能提高学生动手能力，又能通过展示作品激励学生，使学生更加积极主动地动手实践，深入思考，进而培养学生的高阶思维能力。

（二）对传统解题模式进行改革，通过开发学生解题思维培养学生高阶思维

传统教学模式过分追求问题答案、看重学生成绩，忽视了学生在分析问题过程中思维的形成。而高阶思维的培养则侧重于学生兴趣的培养和思维能力的养成，这就要求教师在课堂上要积极引导学生思考与动手，在设计问题时也要尽量设计一题多解的问题，不限制学生的解题方法，引导学生有意识地从题目中寻找有用信息，并将这些信息和所学知识结合起来，开辟解决问题的新道路，促进学生对知识框架的认识。学生一旦养成了良好的解题思维能力，问题自然就迎刃而解。

教师要改变传统的封闭式教学，多设置开放性问题。封闭式教学的内容通常单一无趣，且不能将生活、物理与社会三者进行紧密联系，学生不能从学习和生活中产生共鸣，自然也不能进行思维的拓展和延伸。研究显示，学生课上不愿意思考的重要原因是他们找不到解决问题的切入点，索性不作为，等着教师讲解。开放性问题虽然需要教师花费较多的心思与时间，但可以引导学生从他们想到的任意方向切入问题。从“我不会”到“我试试”，最终变成“我会、我能、我可以”。只有学生主动思考，才能彻底让学生动起来，改变学生的学习方式，将课堂还给学生，培养学生的高阶思维能力。

（三）对课堂模式进行改革，利用情境化教学的一致性培养学生高阶思维

传统教学模式中教师根据教学目标及重难点上课，忽略了学生对所学知识是否感兴趣的问题，而情境化教学恰好可以解决这一问题。所谓情境化教学，是指教师在备课过程中选取贴近学生生活的热点，或者具有代表性的典型例子创设情境，让学生在情境中思考。情境化教学具有一致性。一致性是指教师将选取的代表性例子作为主线贯穿整节课，将概念性、学生难以理解的知识点，用贴近学生日常生活的语言串起来。

例如，在教学苏科版八年级上册“长度和时间的测量”时，教材里提到了特殊法测量，因此教师可以适当融入一些中国风的元素，如丝绸，在教学测多算少法（累积法）时，可以创设情境：中国古代素来有丝绸之乡的美称，丝绸薄如蝉翼，我们如何测量丝绸的厚度呢？有了具体问题，学生自然就会进入情境思考。有个学生说，将丝绸叠起来测量再除以层数就可以算出厚度［4］。教师接着提问：“如果要使测量具有代表性，可以怎么做？”学生就会想到多次测量取平均值，并以此类推用这种方法测量其他物体，如头发丝的直径（见图3）。教师继续向学生发问：“苏州吴江素有‘丝绸之都’的美称，老师这里有一张地图，有哪位同学可以帮助老师量出我们学校到吴江的距离？”此时，学生会发现地图上的距离弯弯曲曲，不是直的，那应该如何测量呢？经过学生思考讨论得出：可以利用丝绸丝模拟路线，做好学校和吴江两个端点的标记，再用尺子测量两个端点之间丝绸的长度，就可以测出学校到吴江在地图上的距离了。最后，教师给学生总结这种方法叫作“化曲为直法”。

教师通过创设有关丝绸的情境，并贯穿整个教学过程，既给学生补充了日常生活知识，又给课堂增加了趣味性。学生在创设的情境中主动思考、科学探究，在轻松的课堂中加深对知识点的理解，有效培养自身的高阶思维能力。

三、教师通过将趣味物理小故事融入课堂，培养学生高阶思维

教师可以将物理课和物理学史上的名人联系在一起，通过小故事或者PPT呈现的方式讲授新课，这样不仅能为课堂添彩，还能通过图文补充一些物理小知识，学生既学到了书本上的知识，又了解到科学家们是如何通过生活中的现象或例子联系到物理知识点，得出物理规律的。

例如，在教学苏科版八年级下册“重力 力的示意图”时，教师可以给学生讲述牛顿的故事：长期以来，牛顿一直认为有一股神秘的力量，这股力量拉着太阳系中的行星绕太阳转动，但他却说不出是怎样一种力量。直到有一天，牛顿坐在苹果树下思考问题时，有个苹果落在他脚边，他才恍然大悟，这股神秘的力量就是“引力”，来自地球的力拉着苹果落地，正如地球拉着月球，使月球绕地球转动一样。

讲述物理故事既活跃了课堂气氛，又能使学生了解到科学家是如何发现问题，并从问题中找到灵感，进行实验验证，从而得出结论的。教师也要告诉学生像牛顿这样的故事还很多，日常生活中还有很多没有被我们发现的物理现象，所以我们要有一双善于发现的眼睛，遇事勤思考，以发展的眼光看问题。教师通过引导学生多观察，多思考，在培养学生人文情怀的同时，也能培养学生的思维能力，有利于学生高阶思维能力的养成。

四、教师运用先进的信息技术，培养学生高阶思维

随着信息技术的发展，电子产品成了生活中的必需品，极大地吸引着初中学生的注意力，学校也陆续引进了各类先进的信息化教学设备，为教师查找教学资源、丰富备课内容、开展高效授课提供了更好的平台。教师可以抓住学生喜欢用手机上网的契机，给学生抛出问题，让他们利用课余或周末时间上网查找相关资料，提升学生的自主学习能力，还可以通过QQ、微信等交流软件创建家校沟通群，让学生分享彼此的观点，从多个方面去分析问题，开阔学生的视野，取众家之长。

同时，物理实验过程中，教师会遇到一些理想实验，这时教师就可以借助信息技术手段—仿真实验室来完成。例如，在教学苏科版八年级下册“牛顿第一定律”时，为了探究阻力对物体运动的影响，实验需要通过控制小车下落高度相同，在水平面上铺设粗糙程度不同的木板、毛巾、玻璃板等，观察小车运动距离的长短来判断小车所受的阻力。但现实生活中绝对光滑的平面并不存在，我们只能推理得出：如果水平面绝对光滑，那么小车将不受到力，一直做匀速直线运动。而借助仿真实验室，就可以利用信息技术创造出绝对光滑的平面，让学生直观地看到在绝对光滑的平面上会发生什么［5］。在电路故障相关知识的教学中也是如此，学生能够通过仿真实验室的操作，看到器材损坏后的实验现象。由于模拟器材不用担心损坏和其他突发情况，因此教师可以让学生大胆尝试自己的新奇想法。利用信息技术手段教学，让学生感想敢做，既丰富了课堂教学，也吸引了学生的注意力。学生在实验的过程中产生思维的碰撞，有效培养了自身的高阶思维能力。

总之，初中学生物理高阶思维能力的培养离不开教师有意识的引导。教师要设计多样的、有层次性的问题，让学生在这些问题中不断地探索和思考，培养学生的逻辑思维能力，使学生可以从多个角度思考，发散思维，解决问题。只有努力地让每个学生都朝着个性化方向发展，拥有自己的特点，才能让学生在学习的过程中学会思考和发现问题，促使其思维从低阶一步步迈向高阶，为学生高中物理学习奠定良好基础。

【参考文献】

［1］林勤.物理教学中培养高中生高阶思维能力的思考［J］.物理教学探讨，2014，32（11）：1-5.

［2］林勤.在物理概念、規律教学中培养学生的高阶思维能力［J］.物理教学，2015，37（04）：13-16，5.

［3］钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设［J］.电化教育研究，2004（12）：21-28.

［4］顾建元.重视物理情境创设，促进物理意义建构［J］.物理教师，2006（03）：29-30.

［5］葛菁.“互联网+教育”背景下的教学模式探索：“教学助手”软件在初中信息技术课堂中的应用［J］.数码世界，2018（01）：157.