高中物理教學(xué)中高階思維的培養(yǎng)路徑

吳新豹

［摘 要］在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維更有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)降低物理知識學(xué)習(xí)難度。高階思維是建立在低階思維基礎(chǔ)上的。教師若想培養(yǎng)學(xué)生高階思維，就要改革教學(xué)模式，先營造低階思維培養(yǎng)環(huán)境，之后再進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)手段和方式，促進(jìn)學(xué)生思維進(jìn)階。文章在分析高階思維內(nèi)涵、表征的基礎(chǔ)上，指出了教師應(yīng)當(dāng)具備高階思維的培養(yǎng)意識，并詳細(xì)分析了如何利用問題情境、反思性學(xué)習(xí)活動(dòng)、科學(xué)探究活動(dòng)、思維導(dǎo)圖構(gòu)建新型教學(xué)模式，營造高階思維培養(yǎng)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］高中物理；高階思維；培養(yǎng)

［中圖分類號］ ? ?G633.7 ? ? ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ ? ?A ? ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）21-0045-03

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，是社會對新型人才素質(zhì)的新要求。從目前來看，大部分學(xué)生具備的是低階思維。高中時(shí)期正是學(xué)生身心發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。為此，高中物理教師要抓住這一機(jī)會，創(chuàng)新教學(xué)手段，構(gòu)建適合發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)的知識學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維品質(zhì)、能力的共同提升。

一、高階思維分析

按照層級來說，思維分為識記、理解、應(yīng)用、分析、評價(jià)、創(chuàng)造六個(gè)層級。其中識記、理解、應(yīng)用為低階思維，分析、評價(jià)、創(chuàng)造為高階思維［1］?！胺治觥本唧w表現(xiàn)為信息整合能力、知識構(gòu)建能力、邏輯思維能力?！霸u價(jià)”具體表現(xiàn)為批判性思維、評價(jià)反思思維?！皠?chuàng)造”具體表現(xiàn)為創(chuàng)造性思維。通過對比不難發(fā)現(xiàn)，相比低階思維來說，高階思維更具有表現(xiàn)力、創(chuàng)造力。相應(yīng)地，高階思維也更難以獲得。因此，在高中物理教學(xué)中，教師若想培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，就應(yīng)創(chuàng)建合適的學(xué)習(xí)活動(dòng)，激活學(xué)生思維，使其思維從低階思維發(fā)展到高階思維。這也意味著教師要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)理念和教學(xué)手段，充分考慮學(xué)生的思維發(fā)展需求，創(chuàng)建貼合教材內(nèi)容、符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

二、培養(yǎng)學(xué)生高階思維的路徑

（一）樹立培養(yǎng)意識

作為物理課堂的主導(dǎo)者，教師應(yīng)當(dāng)具備高級思維培養(yǎng)意識，尤其要具備以下意識：

首先，具備更新教學(xué)理念及培養(yǎng)學(xué)生高階思維的意識。很顯然，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，使學(xué)生被動(dòng)接受知識，只能培養(yǎng)學(xué)生的低階思維。為此，教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，將高階思維活動(dòng)落實(shí)到教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)中，以啟發(fā)學(xué)生深層次思考。比如創(chuàng)建教學(xué)情境，設(shè)計(jì)思考問題，使學(xué)生在問題解決中形成高階思維；設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)，使學(xué)生在任務(wù)完成中獲得思維發(fā)展。其次，具備以學(xué)生為主體的思維培養(yǎng)意識。學(xué)生是高階思維的擁有者。在課堂教學(xué)中，教師一定要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，突出學(xué)生的主體地位，盡可能地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［2］。只有這樣，學(xué)生才會去主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)，進(jìn)行更深層次的分析、思考，從而獲得思維發(fā)展。最后，具備教學(xué)改革的意識。信息技術(shù)背景下，物理課堂可以更生動(dòng)、更有趣，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)。比如可以創(chuàng)建智慧課堂，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的智能化、信息化；融入實(shí)驗(yàn)、游戲、科研等學(xué)習(xí)活動(dòng)，創(chuàng)建開放、自由的學(xué)習(xí)課堂；等等。這些教學(xué)方式可以改變學(xué)生對物理課堂的認(rèn)識，營造出濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，為培養(yǎng)學(xué)生的高階思維奠定基礎(chǔ)。

（二）創(chuàng)設(shè)問題情境

疑是思之始、學(xué)之端。在物理課堂中創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，可以促使學(xué)生主動(dòng)思考和學(xué)習(xí)。而思維是人腦對客觀事物本質(zhì)、內(nèi)部規(guī)律的概括的間接反映，簡單地說，大腦思考問題的內(nèi)部活動(dòng)就是思維［3］。顯然，創(chuàng)設(shè)問題情境能夠激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)，但是若想通過創(chuàng)設(shè)問題情境實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維進(jìn)階，教師就要進(jìn)一步優(yōu)化問題情境設(shè)計(jì)，使其更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，更有利于學(xué)生進(jìn)行深層次思維的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

以平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)為例，在課堂導(dǎo)入階段，教師可以先提出問題：把一個(gè)小球以不同的方式拋出，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？在未接觸平拋運(yùn)動(dòng)知識之前，學(xué)生解決這一問題的主要方式就是結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，對比、思考小球一次次拋出后的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，并運(yùn)用所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識推斷出這些運(yùn)動(dòng)軌跡的異同。這個(gè)思維過程就是邏輯判斷、推理的過程。在該過程中，學(xué)生基于感性認(rèn)知將小球平拋運(yùn)動(dòng)抽象成一種物理規(guī)律，再聯(lián)系舊知識，按照運(yùn)動(dòng)邏輯進(jìn)行推理，就能得到新認(rèn)知，概括出平拋運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)自身邏輯思維能力、信息整合能力等高階思維能力的提升。在學(xué)生思考后，若是教師用動(dòng)畫或圖形的方式展現(xiàn)出不同平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖，并與學(xué)生共同交流、討論，得到更為準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)定義，就能再次促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階。因?yàn)閷W(xué)生經(jīng)過自主探索得到的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律與教材中的定義存在一定差異，在二次體驗(yàn)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的總結(jié)過程時(shí)，學(xué)生的邏輯推理思維就會被重塑，從而形成更為嚴(yán)密、科學(xué)的邏輯思維。經(jīng)過教師的修正，學(xué)生會進(jìn)行知識體系的重塑，構(gòu)建出新知識體系。相應(yīng)地，學(xué)生的新知識構(gòu)建思維也會得以發(fā)展。由此可見，創(chuàng)設(shè)問題情境不僅是簡簡單單地提出問題，而是通過多媒體、話語引導(dǎo)等方式提出學(xué)生需經(jīng)過思考、分析才能夠得到結(jié)論的學(xué)習(xí)問題，保證學(xué)生能發(fā)揮最大的自主性去解決問題，從而促使其低階思維進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高階思維。

（三）構(gòu)建反思性學(xué)習(xí)活動(dòng)

反思是對既有的學(xué)習(xí)方法和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行二次回顧、梳理，查找出其中存在的問題，并加以改正、優(yōu)化的一種思維活動(dòng)。反思不僅僅是對知識的回顧，更是對方法、策略、思路的回顧。但就目前來看，學(xué)生更注重對知識的反思，很少對思維層面的方法、策略、思路等進(jìn)行反思。因此，教師要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，通過創(chuàng)建合理的學(xué)習(xí)活動(dòng)，促使學(xué)生深度反思。

在每次完成階段性考試后，教師可以針對學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤例題設(shè)計(jì)反思活動(dòng)，并一步步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識、思路、方法的反思。例如題目：如圖1所示，彈簧A、B、C相連，且其勁度系數(shù)相同。質(zhì)點(diǎn)M的重力為G 。靜止?fàn)顟B(tài)下，相鄰彈簧間的夾角為120°。已知彈簧A和彈簧B對質(zhì)點(diǎn)的作用力為2G，那么彈簧C對質(zhì)點(diǎn)的作用力大小為多少？這道題目主要考查物體的彈性和彈力、共點(diǎn)力平衡條件及其應(yīng)用。學(xué)生若想解決這道題，就要正確分析彈簧、質(zhì)點(diǎn)的受力情況及物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在初次解析過程中，大部分學(xué)生只能想到一種情況，認(rèn)為彈簧A和彈簧B對質(zhì)點(diǎn)的作用為拉力，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)平衡，那么根據(jù)題干信息就能夠得到：FC=G+FAcos60°+FBcos60°=3G。其實(shí)還存在另一種情況，即彈簧A和彈簧B對質(zhì)點(diǎn)的作用力為推力，那么當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)時(shí)，可得到FC=G+FAcos60°+FBcos60°-G=G。接下來，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生將反思重點(diǎn)放在總結(jié)思路和方法上。具體可按照以下步驟進(jìn)行：

第一步，話語引導(dǎo)：我們在對質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析時(shí)，會慣性地認(rèn)為彈簧作用力屬于拉力，那么存不存在另一種可能，即彈簧不提供拉力，而提供其他力呢？針對該問題，可以讓學(xué)生共同討論分析，這樣學(xué)生就會對彈簧性質(zhì)進(jìn)行回顧、思考，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)對彈簧可能提供的另一種力進(jìn)行判斷，并在與其他學(xué)生思維碰撞的過程中形成自我認(rèn)知，得到“另一種力可能是推力”的結(jié)論；第二步，若學(xué)生已得到結(jié)論，教師則進(jìn)行鼓勵(lì)；若沒有，則要引領(lǐng)學(xué)生一步步得到結(jié)論，從而促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。第三步，反思思路、方法。學(xué)生得出結(jié)論后，教師可以讓學(xué)生再次做題，改正之前的錯(cuò)誤，推導(dǎo)出正確的結(jié)論。學(xué)生完成之后，教師再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次的反思。如話語引導(dǎo)：通過解析這道題，你能總結(jié)出什么解題思路、方法？哪種類型的題目可應(yīng)用該思路、方法？第四步，設(shè)計(jì)相關(guān)習(xí)題，強(qiáng)化學(xué)生對解題思路、方法的應(yīng)用，從而通過實(shí)踐推動(dòng)學(xué)生的思維能力發(fā)展。這樣通過二次思考、解題、總結(jié)思路與方法、實(shí)踐升華，就可以增強(qiáng)學(xué)生反思性學(xué)習(xí)活動(dòng)的效率，發(fā)展學(xué)生的高階思維。

（四）創(chuàng)建科學(xué)探究活動(dòng)

科學(xué)探究活動(dòng)是一種應(yīng)用比較廣泛的教學(xué)方式。在物理探究活動(dòng)中，學(xué)生可以經(jīng)歷提出猜想、大膽假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證、評估總結(jié)的過程，深化對物理知識的理解，形成科學(xué)的物理思維。為此，教師在設(shè)計(jì)與實(shí)施探究活動(dòng)時(shí)，一定要注意探究活動(dòng)與教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的聯(lián)系性以及探究難度、探究目標(biāo)的適宜性。

以“圓周運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)為例，在對“線速度”這一新知識的教學(xué)中，教師可按照以下步驟進(jìn)行引導(dǎo)，促使學(xué)生參與探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。第一步，話語引導(dǎo)：根據(jù)我們之前所學(xué)知識可知，速度可描述物體做直線運(yùn)動(dòng)的快慢，那么能不能用這個(gè)概念來描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢？如果可以，應(yīng)怎樣下定義？下面請自主閱讀課本，歸納出閱讀提綱，找到線速度的定義。第二步，學(xué)生閱讀總結(jié)。教師提出問題后，學(xué)生會先回顧舊知——直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，提煉速度的物理意義，此時(shí)學(xué)生的邏輯思維、概括思維會得以發(fā)展。而后在閱讀教材的過程中，學(xué)生需要運(yùn)用信息整合思維進(jìn)行知識梳理、概括，得到具有條理性、層次性的閱讀提綱，并運(yùn)用邏輯推理思維進(jìn)行速度、線速度的對比、分析，揭示兩種速度的本質(zhì)。第三步，師生共同學(xué)習(xí)。在學(xué)生初步羅列出閱讀提綱后，教師可與學(xué)生共同閱讀、歸納，最終得到完整、準(zhǔn)確的提綱：①線速度的物理意義；②線速度的定義；③線速度的定義式；④線速度的瞬時(shí)性；⑤線速度的方向；⑥勻速圓周運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)“勻速”的含義是否相同。這一過程中，學(xué)生認(rèn)真研讀教材內(nèi)容，并按照一定的邏輯規(guī)律分析每個(gè)句子、段落之間的關(guān)系，整理、概括片段內(nèi)容，從而得到邏輯清晰、層次分明的閱讀提綱。學(xué)生的邏輯推理思維、新知識構(gòu)建思維都會得到強(qiáng)化。第四步，持續(xù)引導(dǎo)，提煉概念。學(xué)生完成提綱后，就可以四人一組進(jìn)行討論、交流，概括線速度的物理意義、勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的“勻速”的物理意義。之后，教師按照這種教學(xué)路徑完成角速度、頻率、轉(zhuǎn)速知識的講解，不斷強(qiáng)化學(xué)生的新知識構(gòu)建和思維培養(yǎng)。第五步，設(shè)計(jì)問題，通過實(shí)踐強(qiáng)化學(xué)生思維品質(zhì)。完成新知識的教學(xué)后，教師可以設(shè)計(jì)應(yīng)用問題，以加深學(xué)生對理論知識的認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。如設(shè)計(jì)例題：①我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)一周所需時(shí)間為114分鐘，離地面平均高度為1412千米。請計(jì)算衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行時(shí)線速度的大小。②月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為3.8×108米，公轉(zhuǎn)一圈所需時(shí)間為27.3天，求月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度、角速度。在解決上述兩個(gè)問題時(shí)，學(xué)生需要結(jié)合剛學(xué)的新知識，運(yùn)用已有的解題經(jīng)驗(yàn)，尋找解題突破口，創(chuàng)造性地解決問題。

（五）應(yīng)用思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖能直觀、形象地呈現(xiàn)學(xué)生的潛在思維過程。將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到物理課堂教學(xué)中，利用學(xué)生日常記憶、閱讀、思維規(guī)律，按照一定的邏輯規(guī)律將章節(jié)知識點(diǎn)串聯(lián)在一起，可以使學(xué)生更結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化地認(rèn)識、理解事物。在繪制思維導(dǎo)圖的過程中，學(xué)生對物理知識進(jìn)行篩選、整理、分層，不知不覺中其信息整合思維就會得到發(fā)展。

在不同的教學(xué)階段，教師可以將思維導(dǎo)圖分別應(yīng)用到新知授課、習(xí)題課教學(xué)、復(fù)習(xí)課教學(xué)中。例如，在教學(xué)“曲線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，并構(gòu)建輕松、良好的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生自主挖掘知識的內(nèi)在聯(lián)系，繪制思維導(dǎo)圖。之后，再通過設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)，完善思維導(dǎo)圖。具體可按以下步驟實(shí)施教學(xué)：第一步，聯(lián)系直線運(yùn)動(dòng)知識，引入生活中的曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例。如過山車、火車在軌道上運(yùn)動(dòng)，人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)等，并提問這些物體的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的。這時(shí)學(xué)生會將感性認(rèn)識的生活實(shí)例抽象為具有物理意義的曲線運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，并經(jīng)過對比、分析，總結(jié)出它們的共同規(guī)律，完成從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)高階思維的發(fā)展。第二步，明確學(xué)習(xí)主題，繪制思維導(dǎo)圖。教師完成課堂引入，指出學(xué)習(xí)主題為曲線運(yùn)動(dòng)后，就可以引導(dǎo)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，如提問：從上述結(jié)論中我們知道曲線運(yùn)動(dòng)的方向是在不斷變化的那么曲線運(yùn)動(dòng)的方向與其速度方向是對應(yīng)的嗎？該如何確定？然后引導(dǎo)學(xué)生通過分析鋼柱滾落實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證曲線運(yùn)動(dòng)的速度與方向的關(guān)系。緊接著，繼續(xù)提問：物體做曲線運(yùn)動(dòng)需要滿足什么條件？仍然通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生推斷、驗(yàn)證結(jié)論。大致完成新知教學(xué)后，教師就可以讓學(xué)生按照一定的邏輯關(guān)系、層次關(guān)系繪制思維導(dǎo)圖，并將自己對曲線運(yùn)動(dòng)的速度、方向、條件的認(rèn)識填入其中，形成具有個(gè)性特點(diǎn)的思維導(dǎo)圖。第三步，相互交流，完善思維導(dǎo)圖。在學(xué)生完成思維導(dǎo)圖的繪制后，教師還可以讓學(xué)生相互交流、共享思維導(dǎo)圖，以此拓寬學(xué)生的思維層次，完善思維導(dǎo)圖的細(xì)節(jié)。在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生的信息整合思維、邏輯判斷思維、新知識構(gòu)建思維都在不斷地強(qiáng)化，其高階思維體系也得以完善。

總而言之，培養(yǎng)學(xué)生高階思維的前提是教師要具備基本的培養(yǎng)意識，其關(guān)鍵是教師要改革課堂教學(xué)方式，靈活利用思維導(dǎo)圖、教學(xué)情境等方法創(chuàng)造培養(yǎng)路徑。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ］

［1］ ?李旭斌.基于核心素養(yǎng)的高中物理高階思維課堂創(chuàng)設(shè)［J］.物理通報(bào)，2023（3）：76-79.

［2］ ?李玲.基于高階思維培育的高中物理深度教學(xué)研究［J］.廣西物理，2022，43（4）：129-131.

［3］ ?曾芳.高中物理教學(xué)中高階思維能力的培養(yǎng)探究［J］.高考，2022（28）：42-45.

（責(zé)任編輯 羅 ? ?艷）