基于创客教育思想的物理实验课高阶思维培养策略

实验是学生物理学习的主要方式，通过让学生展开必要的实验探究活动，能够让学生在亲身体验中对物理知识的本质、形成过程、使用价值产生正确的理解，有助于学生高阶思维的成长。而在当前的高中物理教学中，存在着实验课实施效果不理想的情况，学生主体性缺失、实验方式比较单一等问题比较突出，因此教师有必要探索更加切实有效的教学方式。创客教育融合了科学、技术、工程、艺术、数学等知识和技能，是以学生自主实践、创造学习为主的新型教育模式，通过实施创客教育，可以使学生跨学科解决问题的能力、团队合作的能力等素质获得发展。在高中物理实验课中，借助创客教育思想的引入，则有助于提高教学质量，将物理实验在促进学生创新思维、分析思维等高阶思维发展上的价值更好地展现出来。

1 问题的提出

1.1 课程标准的要求

在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中，指出高中物理课程要“引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力”，同时也要求教师借助物理教学来引导学生去认识科学、技术、社会、环境之间的关联，使学生获得综合运用知识解决实际问题的能力。创客教育是一种融合了科学、技术、工程、数学等领域知识和技能的教育思想，具有自由开放、创新创意等特征，可以让学生在实践创造中获得创新素养上的成长。因此基于新课程标准中提出的要求，教师有必要探索创客教育思想在实验课中的落实路径，让学生可以摆脱单一学科学习的限制，获得综合运用所学知识来解决问题的能力。

1.2 高阶思维培养的需要

高阶思维可以帮助学生超越表面的观察，对问题的本质形成更加透彻的认识，有助于提升学生应对新环境、新挑战的能力。当前，随着科学技术的发展，人才面对的挑战也在不断地增加，对我们的教育也提出了更高的要求。因此教师有必要立足学生终身发展的需要，探索学生高阶思维成长的有效路径。而通过在实验课中引入创客教育思想，可以让学生在综合运用知识解决问题的过程中得到高阶思维上的成长，获得发现、创新等素质，从而达到培育人才的目标。

2 当前高中物理实验课存在的问题

2.1 教学方式单一

在当前的高中物理实验教学中，部分教师仍然受到了应试教育思想的影响，以让学生掌握固定的实验方案、实验结论为目的来展开教学活动，因此采取的教学方式比较单一，大多是为学生提供设计好的实验方案，让学生去展开重复操作。而过于陈旧的教学在很大程度上限制了学生高阶思维的发展，导致实验课实施效果不理想的情况。因此教师有必要对实验课的教学方式进行创新，从而让学生可以在实验探究中收获成长。

2.2 内容脱离生活

在新课程标准的背景下，高中物理实验教学要贴近学生的现实生活，让学生在科学探究中掌握运用物理知识解决实际生活问题的能力，从而真正体现出物理实验课的育人价值。但是从实际情况来看，当前的物理实验教学内容缺乏创新，和学生的现实生活之间缺乏必要的联系，导致学生无法带着充足的兴趣来参与实验探究的过程，也无法从实验探究中获得解决实际生活问题所需要的本领。

2.3 忽视自主探索

新课程改革下的教育教学要以学生为中心，因此在实验课中，教师应当尊重学生的主体性，鼓励学生通过假设猜想、实践验证、交流讨论、调查搜集等方式来完成实验探索，使学生的思维和能力获得充足的锻炼，从而将实验教学的意义充分展现出来。而在实验课教学中，存在学生被动性比较强的问题，学生无法展开有效的自主探究，而只能够按照教师规定好的模式去展开探索，导致学生的学习潜能无法有效地释放出来。

3 创客教育思想下物理实验课高阶思维培养原则

3.1 学生主体原则

“创客”是一个名词，是指勇于创新、主动将自己的创意变成现实的人，创客教育的目的就是将学生培养成为具有创新潜质的人。因此在利用创客教育来培养学生高阶思维的过程中，教师就需要改变自己的教育观念，遵循以学生为主体的基本原则，不再使用自己的标准来判断学生到底是对还是错，而是要让学生阐述自己的想法。在创客教育思想的实施过程中，教师要为学生创造一个开放、包容的学习空间，让学生没有压力地展开创新实践，只在学生有真正需要的时候为学生提供一定的帮助，从而让学生获得完整的实践体验。在创客教育中，教师要善于包容学生的失败，并且鼓励学生去分析自己的失败，让学生去大胆完成自己的想法，从而使学生的分析、综合、评价、创造等高阶思维真正获得成长。

3.2 科学性原则

创客教育鼓励学生去展开大胆的创新实践，而基于物理学科的特征，在创客教育实践的过程中，师生也要遵循科学性原则，确保实验原理、实验方案、实验目的、实验方法等都保持一致，从而让学生的科学素养可以获得切实的成长。比如在引导学生探究实验方案的过程中，教师可以引导学生从科学的角度来思考如何优化实验方案，从而让学生对科学探究的思想有更加深入的了解。

3.3 可操作性原则

在物理实验课中应用创客教育思想，需要学生去体验更多的实验操作工具，广泛应用生活中的素材来进行实践探究，因此教师还应当考虑到可操作性的原则，确保可以为学生提供充足的实验器材、实验装置、实验材料。另外，创客教育虽然强调学生的实践创新，但是并不意味着学生使用的实验材料一定要是新的，教师不能一味地追求新意，而导致学生积累太多无用信息的情况，影响学生的探究积极性。教师在实验课实施中要注重对学情展开充分的分析，全面了解学生已有的知识经验，从而设计出具有可操作性的实验方案，保证实验课的实施质量。

3.4 直观性原则

物理概念具有较强的抽象性，而实验则是帮助学生正确理解物理概念、物理知识使用价值等的重要手段。在实验课的实施中，教师也要遵循直观性原则，让学生可以从比较明显的角度来了解实验结果，强化学生的专注力，让学生可以在实验现象的帮助下对如何解决问题形成正确的认识。基于创客教育的思想，教师要注重规避掉对学生学习无用的实验因素，并且适当地使用多媒体等工具来强化实验的效果，从而帮助学生更好地展开对实验现象的观察，让学生可以更好地展开分析、综合、评价等学习行为，促进学生高阶思维的成长。

4 创客教育思想下物理实验课高阶思维培养策略

4.1 情境启发，激活兴趣

创客教育思想以项目式学习作为主要的实施路径，因此教师要重视起教学情境的创设，利用真实生动的情境来引起学生的好奇心，让学生对解决问题产生充足的兴趣。从学生高阶思维成长的需要以及创客教育的内涵出发，教师可以从以下的角度来展开情境创设。

一是从学生已有的知识经验出发来创设情境。创客教育注重学生的跨学科学习，需要学生综合运用自己学习过的知识来展开创新实践，因此教师可以对学生已有的知识经验进行分析，判断物理和其他学科知识之间的关联，从而找到适合的项目主题，创设相关的情境。

二是基于时事新闻来创设情境。在新课程标准的背景下，高中物理教学要以培养社会发展需要的人才为目的，使学生可以正确理解学习的意义。因此教师可以从育人的需要出发来选择项目主题、创设情境，使学生的社会责任心、学习自信等素质获得发展，更好地展现出新时期物理学科的教育价值。

三是立足学生的好奇心来创设情境。教师可以对学生的兴趣进行观察，了解学生对物理探究的兴趣，从而创设出学生感兴趣的情境。

在创设情境的过程中，教师要注重使用问题驱动、多媒体展示等方式来进一步激活学生的思维，使学生真正地对情境当中的各个要素产生好奇心，促使学生展开猜想、分析、构思等思维活动，用创客思想促使学生展开实验探究。

例如，在“电磁感应现象及应用”的教学中，教师将创客教育思想和实验教学整合在一起，引导学生通过发现、创新、实践等方式来展开对物理现象的探究，使学生在创意实践中获得高阶思维的成长。在情境创设阶段，教师首先向学生展示了一个门框和一个电流表，向学生提出问题：“如果人从这个门框中穿过去，电流表会怎样显示？”从而驱动学生展开猜想，有的学生认为电流表会动，有的认为不会。接下来，教师随机邀请几个学生来穿过门框，学生发现电流表没有反应，这说明这个时候是没有电的，接着，教师向学生展示一个“魔术”，自己穿过门框，学生可以看到与门框连接的电流表发生了转动，从而引起了学生的好奇心。那么这一现象究竟是如何产生的？教师再引出这次活动的探索主题——电磁感应现象，让学生带着充足的兴趣参与到实践探究中来，也让学生理解本节课学习的意义。

如此，借助情境创设的方式，让学生的求知欲得到了增强，也使学生自然而然地展开了思考，对实验中的现象产生了好奇心，也产生了更多的创意想法，为学生的创意实践打造了良好的开端。因此教师要重视起情境创设的作用，基于学生的需要来创设适合的情境。

4.2 合作讨论，构思创新

在以往的物理实验教学中，存在学生缺乏自主性的问题，很多学生只能够按照教师给出的方案来进行重复性的操作。在创客教育的背景下，则要求教师强化学生的自主探究意识，促使学生从创新的角度来构思实验方案，引导学生自主探索有效的问题解决方法，使学生在构思中掌握知识和技能，获得评价、创新等高阶思维上的成长。

例如，在“电磁感应现象及应用”的教学中，在情境创设之后，教师使用多媒体向学生介绍了电磁感应现象和感应电流的概念，让学生去了解法拉第的研究过程，进一步强化学生的好奇心，接着再从法拉第的故事出发，向学生介绍这次活动要探索的主要内容：探究产生感应电流的条件，鼓励学生去发现情境创设中电流表发生转动的秘密。之后，教师继续引导学生展开思考，让学生想一想既然我们可以利用磁来生电，那么是否可以使用和磁场相关的物理量来描述感应电流产生的条件，从这个问题出发，学生逐渐形成了猜想：如果闭合电路的磁通量发生了变化，那么就会产生感应电流。如此，就让学生产生了具有可操作性的猜想。接下来，教师再让各个小组展开独立的交流讨论，想一想可以怎样设计实验方案来验证自己的猜想，促使学生去构思创新。如有的小组利用条形磁铁、螺线管、电流表来设计了实验方案，通过将条形磁铁插入和拔出螺线管来发现感性电流的产生，以此来分析磁通量变化对感应电流的影响。在学生展开实验方案设计的过程中，教师也适当地参与了进去，鼓励学生去探索更多有效的验证方法，如想一想如何在不动小螺线管的情况下找到产生感应电流的方式，从而驱动学生去构思出更多的创意方式。

在之后的教学中，教师还引导学生展开了知识迁移，让学生试着利用学到的知识来思考风力发电的思路，构建设计方案，从而启发学生产生更多的创意思想，设计出更多具有实践价值的实验方案。

创客教育强调让学生自己去展开创新实践，让学生在创新中展开学习，从而促进学生分析、创新等高阶思维的成长。因此教师要改变过去让学生去重复实验操作的教学方式，鼓励学生去探索更多有效的实验方法，让学生养成在失败中获得经验的良好学习习惯，从而提升教学的整体效果。

4.3 动手操作，创意展现

实践创新是创客教育落实的关键环节，在这个过程中，教师要为学生创造充分自主的探索空间，并且鼓励学生去大胆实践，完善自己的实验思路，从而让学生创作出更加优秀的作品，并且促进学生分析、综合等高阶思维的成长。在学生展开实践的过程中，教师也要注重师生、生生之间的交流互动，让学生能够进一步打开自己的思路，了解更多解决问题的方法，帮助学生去建立起更加完善的问题解决模式。

例如在“电磁感应现象及应用”的教学中，教师引导学生展开“自制风力发电机”的实验探究活动，让学生思考其中的原理，使用生活中简单的材料来完成方案设计。在学生设计出了具有可操作性的方案之后，教师再给学生充足的时间来展开实践，小组合作去完成创客活动。如有的小组选择报废的风扇来进行探究，首先制作出一个木头框架，框架的大小要适合选择的发电机和风扇，接着将废弃的风扇的扇叶取出来，将其安装到木头框架上，确保扇叶可以进行旋转，可以用螺栓等工具固定好。之后再将废弃电扇的电机安装在框架上，让电机和扇叶连接在一起，之后再安装控制器和电池，管理发电机的输出电流和电压，就可以完成一个简易发电机的制作，在实践的过程中，学生也发现了一些问题，有的学生原来电机的转子是无法实现发电的，而通过增加磁铁，就可以实现发电，这里就用到了学生学习到的电磁感应现象。在学生实践的过程中也遇到了很多次失败，但是也感受到了创客活动的乐趣，每个学生都可以大胆地说出自己的想法，在有安全保障的前提下展开有效的实践探索，从而让学生获得了丰富的实践经历。

如此，通过让学生去放心大胆地进行实践，不仅提升了学生对物理知识的学习兴趣，而且也让学生对物理规律的本质、使用方式形成了更加深刻的理解，有助于学生高阶思维能力的发展。因此教师要为学生创造开放的创意实践空间，让学生在实践当中体会到创新的成就感，为学生的高阶思维发展创造良好的环境。

4.4 作品展示，优化改进

作品展示是创客教育的一个重要环节，目的是让学生去观察更多的问题解决方法，并且让学生在成果展示中对自己解决问题的过程进行反思，帮助学生去改善自己的学习行为，从而让学生的综合素质获得进一步的提升。在立足创客教育的实验教学活动中，教师要鼓励学生去分享自己的创新行为，引起学生之间思维的碰撞，促使学生走出自己的舒适区，探索更多的创意思想，发展学生的高阶思维。

例如，在“电磁感应现象及应用”的教学中，以实验作为学生学习的主要路径，让学生设计实验来验证磁生电的原理，设计实验来制作发电机等等，因此组织学生展开了多个成果展示的活动，需要学生在成果展示中介绍如下的内容：实验设计的目的是什么、用到了什么方法、使用了哪些材料、在设计实验中做出了哪些猜想、得到的结论是怎样的、在实验过程中遇到了哪些问题、遇到的问题是否已经解决等等，在学生分享这些信息的过程中，也鼓励学生之间相互发出质疑，引起学生之间的思维碰撞，从而让学生产生更多的实践想法。学生也可以根据自己设计方案的特殊性，自主规划成果展示的内容。在成果展示之后，还会给学生一段时间去完善自己的作品，培养学生精益求精的创新精神，让学生制作出更加完善的作品。借助成果展示活动的展开，也能够为教学评价奠定好基础，帮助教师更好地了解学生在实验课中的表现，为评价活动的展开奠定好基础。

4.5 个性评价，激励成长

在立足创客教育的实验课高阶思维培养背景下，教师要改变传统的实验课评价方式，在评价中关注学生的全面发展，包括学生设计实验的能力、动手操作的能力、解决问题的素质、合作的能力、创新的意识等等，从而真正展现出教学评价的作用，让学生可以在评价的引导下完善自己的学习行为，体会到创意实践的成就感。教师要注重使用多样化的评价方式，重视起学生的自评以及学生之间的相互评价，让学生可以更好地展开反思，从而取得更好的评价效果。

例如，在“电磁感应现象及应用”的教学中，针对学生在各个实验环节的表现，教师从以下角度来进行评价：学生可以积极主动地参与到实验探究过程中来、学生对实验内容具有充足的兴趣、学生有良好的交流讨论意识、学生能够主动分享自己的创意思想、学生提出的创意具有可操作性、学生对电磁感应现象的使用价值有了正确的认识、学生可以准确判断生活中运用了电磁感应现象的场景等等。在教师对学生进行评价的基础之上，也引导学生展开必要的自主评价活动，需要学生对自己的学习过程进行反思，思考自己掌握到的知识、对新知识还存在的困惑、作品的完整程度等等，并且鼓励学生基于自己的反思结果来设计更完善的实验方案，做出更多有创意的作品，强化学生运用物理以及其他学科知识去解决实际问题的自信心，让评价成为促进学生成长的动力。

5 结语

在高中物理实验教学中应用创客教育思想，不仅能够丰富实验课的内容和形式，而且有助于强化学生的能力，促进学生的思维进阶，使学生的高阶思维获得成长。因此针对当前物理实验课实施中存在的不足以及新课程标准理念落实的需要，教师要重视起实验课的展开，正确理解实验课的教育价值，在实验课的展开中渗透创客教育思想，基于学生终身发展的需求来实施具有创意的实验教学方案，让学生在创意实践中获得综合解决问题的能力，从而提升高中物理实验教学的质量，促进学生的终身发展，提升高中物理教学的质量。

（作者单位：西藏大学理学院）