基于核心素養(yǎng)的高中物理高階思維課堂創(chuàng)設(shè)

摘 要：以發(fā)展高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)為育人導(dǎo)向，以促進(jìn)學(xué)生在物理課堂中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)為目的，著眼于學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)，對(duì)創(chuàng)設(shè)物理高階思維課堂的策略方法進(jìn)行了分析探討。主要從對(duì)高階思維內(nèi)涵及其主要表現(xiàn)的分析、指向?qū)W生高階思維形成的高中物理課堂創(chuàng)設(shè)路徑兩個(gè)維度展開，旨在推動(dòng)高中生思維品質(zhì)及能力的高質(zhì)量發(fā)展，使其形成滿足進(jìn)一步學(xué)習(xí)需要與終身發(fā)展需要的物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中物理；物理教學(xué)；高階思維；課堂教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：馬濤（1971—），男，甘肅省靈臺(tái)縣第一中學(xué)。

物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《物理課標(biāo)》）在“學(xué)科核心素養(yǎng)”部分中，對(duì)高中生通過物理學(xué)習(xí)所形成的核心素養(yǎng)做出了明確的維度劃分，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。由此可見，核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中物理課堂教學(xué)，突出了學(xué)生思維能力培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，本文從分析高階思維內(nèi)涵及其在物理學(xué)科中的主要表現(xiàn)入手，對(duì)基于核心素養(yǎng)的高中物理高階思維課堂創(chuàng)設(shè)路徑展開思考。

一、高階思維內(nèi)涵及其主要表現(xiàn)

（一）高階思維

高階思維，是一種發(fā)生在較高認(rèn)知水平上的心智活動(dòng)或高層次認(rèn)知方式。可從能力、過程及思維三個(gè)層面深入分析高階思維的內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)：從能力層面看，高階思維是一種以高認(rèn)知水平為基礎(chǔ)的綜合性思維能力，主要包含問題解決能力、探究實(shí)踐能力、構(gòu)思能力與創(chuàng)新能力四個(gè)方面；從過程層面看，高階思維指在解決問題的過程中，人們所應(yīng)用的高級(jí)思維方式，如分析、批判、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等；從心理層面看，高階思維則是一類復(fù)雜的心智活動(dòng)，由批判性思維、綜合性思維、創(chuàng)新性思維等多個(gè)復(fù)雜思維方式共同構(gòu)成，是多種認(rèn)知方式與思維方式的集合體［1］。

在學(xué)科課程教學(xué)中，教師可將高階思維理解為一類發(fā)生在較高認(rèn)知水平上的思維活動(dòng)，同時(shí)也是一種由多種復(fù)雜思維方式共同構(gòu)成的復(fù)合型思維，主要體現(xiàn)在思維傾向與思維技能兩個(gè)維度上。在思維傾向上，高階思維是學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行主動(dòng)分析、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造的高級(jí)認(rèn)知表現(xiàn)；在思維技能上，高階思維是學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜、抽象問題時(shí)表現(xiàn)出的綜合性思維、邏輯性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維（具體見表1）。

（二）學(xué)生在物理學(xué)科中形成高階思維的表現(xiàn)

《物理課標(biāo)》在“學(xué)科核心素養(yǎng)”中指出，物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中，逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。高中物理教學(xué)在思維層面上發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)，應(yīng)著重突出對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。綜合對(duì)科學(xué)思維內(nèi)涵及其與其他三維度物理核心素養(yǎng)關(guān)聯(lián)的分析，可將科學(xué)思維理解為高中生在物理學(xué)習(xí)中所需具備的關(guān)鍵學(xué)習(xí)能力與一類帶有物理學(xué)科特征的高階思維，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證與質(zhì)疑創(chuàng)新四要素［2］。其中，模型建構(gòu)，指立足物理學(xué)視角，基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，從定性、定量?jī)煞矫娉橄蟾爬▎栴}，建構(gòu)物理模型；科學(xué)推理，指運(yùn)用科學(xué)證據(jù)對(duì)所研究的問題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)；科學(xué)論證，指能基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理質(zhì)疑、批判不同觀點(diǎn)和結(jié)論；質(zhì)疑創(chuàng)新，指能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度上思考問題，追求科學(xué)創(chuàng)新。

綜合以上分析可見，高階思維與物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維在發(fā)展軌跡上具有一致性與對(duì)應(yīng)性，即模型建構(gòu)對(duì)應(yīng)綜合性思維、科學(xué)推理對(duì)應(yīng)邏輯性思維、科學(xué)論證對(duì)應(yīng)批判性思維、質(zhì)疑創(chuàng)新對(duì)應(yīng)創(chuàng)造性思維?；谶@一認(rèn)識(shí)，高中物理教師在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，構(gòu)建指向?qū)W生高階思維發(fā)展的物理課堂時(shí)，就可針對(duì)高中生綜合性思維、邏輯性思維、批判性思維及創(chuàng)造性思維的形成特點(diǎn)，革新優(yōu)化常規(guī)課堂教學(xué)活動(dòng)組織方式及教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式，以此促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的穩(wěn)定進(jìn)階與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

二、在核心素養(yǎng)視域下創(chuàng)設(shè)高中物理高階思維課堂的路徑

下面以人教版高中物理必修第一冊(cè)“摩擦力”一課為例，對(duì)在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的路徑及策略展開案例分析。

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，關(guān)聯(lián)生活，發(fā)展綜合性思維

綜合性思維是一種能夠?qū)?fù)雜問題進(jìn)行綜合性、系統(tǒng)化分析思考的思維技能，對(duì)應(yīng)科學(xué)思維中的模型建構(gòu)要素［3］。在高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綜合性思維，教師可針對(duì)物理課程的實(shí)用性和生活化本質(zhì)，從學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活中提取出復(fù)雜的劣構(gòu)問題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)源于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)問題情境，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)從物理學(xué)的視角對(duì)情境中的問題進(jìn)行綜合分析與系統(tǒng)思考，并通過建構(gòu)物理模型的方式將生活中真實(shí)存在的劣構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為可用物理學(xué)知識(shí)、科學(xué)概念、原理做出正確解釋的良構(gòu)問題，以此加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)意義的感知，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。

在人教版高中物理必修第一冊(cè)“摩擦力”一課中，滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力是學(xué)生所需建構(gòu)的兩個(gè)重要物理概念。在創(chuàng)設(shè)關(guān)聯(lián)生活的真實(shí)問題情境時(shí)，教師可將摩擦力與生活中人們?cè)谒降孛嫔贤浦匚锏倪\(yùn)動(dòng)情形關(guān)聯(lián)起來，分別為學(xué)生呈現(xiàn)人推動(dòng)重物與人推重物但未推動(dòng)的情形，以動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)和直觀的力的表現(xiàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生視聽感官，活躍學(xué)生的物理學(xué)習(xí)情緒和思維。之后，教師可以問題“在以上兩種情形中，存在哪種摩擦力？”“這種摩擦力的產(chǎn)生條件、方向與大小是怎樣的？”啟發(fā)學(xué)生從物理學(xué)的角度思考現(xiàn)實(shí)世界中的劣構(gòu)問題。

在這一過程中，學(xué)生能夠遷移運(yùn)用在學(xué)習(xí)中掌握的滑動(dòng)摩擦力概念，即“兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力”，建構(gòu)出與上述兩類生活情形相符的物理模型，從而主動(dòng)地將“人推重物但未推動(dòng)，重物是否受到摩擦力？”這一劣構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為“當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而沒有產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們之間是否也存在摩擦力？”的良構(gòu)問題，并產(chǎn)生用物理知識(shí)解決問題的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展綜合分析問題的綜合性思維。

（二）提出核心問題，設(shè)置障礙，發(fā)展批判性思維

批判性思維是一種帶有求真思維傾向的高階思維技能［4］。在學(xué)習(xí)高中物理課程的過程中，學(xué)生形成批判性思維主要表現(xiàn)在能夠大膽質(zhì)疑已有物理學(xué)事實(shí)與他人的觀點(diǎn)見解、反思評(píng)價(jià)自身物理學(xué)習(xí)過程、監(jiān)控調(diào)適自身物理學(xué)習(xí)方式等方面上。批判性思維所對(duì)應(yīng)的科學(xué)思維要素是科學(xué)論證，同時(shí)也涉及了部分質(zhì)疑創(chuàng)新要素。在核心素養(yǎng)視域下的高中物理課堂中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，教師可充分發(fā)揮問題導(dǎo)學(xué)法的思維引領(lǐng)、啟迪作用，通過向?qū)W生提出具有論證意義與思辨價(jià)值的核心教學(xué)問題，有意地為學(xué)生設(shè)置物理學(xué)習(xí)障礙，讓學(xué)生以解決問題、攻克障礙為出發(fā)點(diǎn)，遷移運(yùn)用已知物理學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、技能方法，有理有據(jù)地進(jìn)行科學(xué)論證，并在大膽質(zhì)疑與批判審視他人不同見解、觀點(diǎn)的過程中，逐步發(fā)展批判性思維。

靜摩擦力是兩個(gè)相互接觸的物體只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。在學(xué)習(xí)靜摩擦力的過程中，部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為靜摩擦力的大小無法測(cè)量，因?yàn)槲矬w只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，沒有可以參考的量；部分學(xué)生則認(rèn)為靜摩擦力可以測(cè)量，兩個(gè)相互接觸的物體在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)前，所產(chǎn)生的摩擦力為靜摩擦力，如人未推動(dòng)地面上的重物時(shí)，重物與地面之間的摩擦力就是靜摩擦力。

對(duì)此，教師在培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維時(shí)，就可針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自主生成的不同想法和見解，設(shè)置核心教學(xué)問題“如何測(cè)量靜摩擦力的大??？”“最大靜摩擦力與最小滑動(dòng)摩擦力之間存在怎樣的關(guān)系？”等，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)測(cè)量靜摩擦力大小的方法提出各種見解和想法，并在物理課堂中圍繞問題進(jìn)行質(zhì)疑和批判，以證實(shí)自我猜想、推翻他人假設(shè)為目的開展物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。一方面，可深化學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的感知認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生物理課堂學(xué)習(xí)效率；另一方面，學(xué)生通過積極參與問題探討活動(dòng)、物理實(shí)驗(yàn)探究，其科學(xué)探究能力、科學(xué)論證能力及批判性思維能得到良好發(fā)展。

（三）搭建學(xué)習(xí)支架，整理歸納，發(fā)展邏輯性思維

邏輯性思維是指學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，能夠運(yùn)用物理概念、原理與事實(shí)，進(jìn)行分析判斷、推理歸納、抽象概括，并對(duì)事物的本質(zhì)形成理性認(rèn)識(shí)的高級(jí)認(rèn)知表現(xiàn)，與科學(xué)思維中科學(xué)推理要素的發(fā)展軌跡相統(tǒng)一。物理是一門邏輯性較為突出的自然科學(xué)學(xué)科，在高中物理課程中，課程內(nèi)容之間有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性、層遞性與系列性，對(duì)于鍛煉學(xué)生邏輯性思維與科學(xué)推理能力來說大有禆益。對(duì)此，高中物理教師在創(chuàng)設(shè)高階思維課堂時(shí)，可將培養(yǎng)學(xué)生邏輯性思維的育人活動(dòng)與物理知識(shí)結(jié)構(gòu)建構(gòu)活動(dòng)融合起來，并為學(xué)生提供建構(gòu)物理知識(shí)框架的學(xué)習(xí)支架，如思維導(dǎo)圖、圖表工具等，讓學(xué)生通過靈活利用各種可視化思維工具整理歸納物理學(xué)科內(nèi)容間關(guān)聯(lián)的方式，得到邏輯性思維的綜合鍛煉，從而對(duì)物理知識(shí)的實(shí)質(zhì)及內(nèi)涵形成更為理性與客觀的認(rèn)識(shí)。

在人教版高中物理必修第一冊(cè)“摩擦力”一課中，學(xué)生可將靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力理解為兩個(gè)定義相近的物理學(xué)概念。在以發(fā)展學(xué)生邏輯性思維為目的引導(dǎo)學(xué)生整理歸納本課知識(shí)結(jié)構(gòu)時(shí)，教師可鼓勵(lì)學(xué)生細(xì)致分析靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力在定義、產(chǎn)生條件、大小、方向等方面上的異同，繪制比較滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力的思維導(dǎo)圖（圖1），整合歸納兩個(gè)物理學(xué)概念間的關(guān)聯(lián)性，以鍛煉學(xué)生的邏輯性思維，促使學(xué)生認(rèn)清摩擦力的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，建構(gòu)起完善、系統(tǒng)的物理知識(shí)結(jié)構(gòu)。

（四）凝聚學(xué)習(xí)課題，遷移創(chuàng)新，發(fā)展創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維，既是類比推理、遷移運(yùn)用已知解決問題的思維傾向，同時(shí)也是一種打破固有思維模式，從新的角度、用新的方式思考分析問題，得出創(chuàng)造性結(jié)論的思維技能。在高中物理課程中，學(xué)生創(chuàng)造性思維集中體現(xiàn)在遷移創(chuàng)新上。在以素養(yǎng)為本位的高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維時(shí)，教師可積極發(fā)掘生活的價(jià)值，凝聚導(dǎo)向真實(shí)生活問題解決的物理學(xué)習(xí)課題，啟發(fā)與引導(dǎo)學(xué)生將從課堂中積累與獲得的物理學(xué)科思維方式、思想方法創(chuàng)造性地遷移應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中。在鍛煉學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的同時(shí)，讓學(xué)生從物理學(xué)的角度創(chuàng)新思考、分析處理與解決問題，深刻意識(shí)到物理服務(wù)于生活的應(yīng)用本質(zhì)，以及物理能夠?yàn)槿颂峁┩评硭悸返墓ぞ咝?，形成?chuàng)造性思維［5］。

在人教版高中物理必修第一冊(cè)“摩擦力”中，教師可在學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力等物理概念及相關(guān)內(nèi)容后，為學(xué)生設(shè)置“從物理學(xué)的角度分析說明國(guó)際拔河比賽規(guī)則”的物理學(xué)習(xí)課題，組織學(xué)生開展跨學(xué)科的物理綜合實(shí)踐活動(dòng)。

首先，教師可依據(jù)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及對(duì)本課課后習(xí)題的解答情況，均衡劃分課題學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)調(diào)查與國(guó)際拔河比賽規(guī)則有關(guān)的信息資料，鍛煉學(xué)生的信息收集與整理歸納能力，如競(jìng)賽場(chǎng)地（拔河道）必須是水平線而且平坦，或者使用專用的拔河道墊；競(jìng)賽用繩材料是馬尼拉麻，且繩子上不得有結(jié)節(jié)或握把；參賽八名選手有明確的體重等級(jí)；拔河運(yùn)動(dòng)員必須穿短褲、長(zhǎng)襪等標(biāo)準(zhǔn)拔河服裝，并且必須穿拔河鞋或沒有鞋跟的平底鞋，不得穿釘鞋、鞋底鞋跟有凸起物的鞋以及赤腳參賽；參賽選手不得戴手套，但可以使用碳酸鎂粉；等等。

其次，在各小組完成課題資料的搜集后，教師可讓學(xué)生從上述比賽規(guī)則中任選其一，類比推理設(shè)計(jì)探究性物理實(shí)驗(yàn)方案的一般過程“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—提出猜想—圍繞猜想設(shè)計(jì)方案—依據(jù)方案展開實(shí)驗(yàn)—整理數(shù)據(jù)歸納結(jié)論”，開展物理綜合實(shí)踐活動(dòng)，從物理學(xué)的角度解釋說明以上國(guó)際拔河比賽規(guī)則。

最后，教師可組織課題學(xué)習(xí)成果展評(píng)活動(dòng)，讓各組分享交流彼此的課題學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與綜合實(shí)踐學(xué)習(xí)成果，促使學(xué)生以物理學(xué)的角度對(duì)國(guó)際拔河比賽的種種規(guī)定做出更為科學(xué)的解釋說明。如此，學(xué)生的物理學(xué)習(xí)感受與體驗(yàn)便會(huì)得到更進(jìn)一步的深化，其創(chuàng)造性思維也會(huì)因合理應(yīng)用物理知識(shí)而有所發(fā)展。

三、總結(jié)

綜上所述，高階思維可以視為一種復(fù)合型思維能力，在思維技能層面上，又包括綜合性思維、邏輯性思維、批判性思維、創(chuàng)造性思維等多種思維技能，與物理學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)思維的發(fā)展軌跡有高度一致性。在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下構(gòu)建高中物理高階思維課堂，教師可在明確把握高中生物理高階思維表現(xiàn)特征的基礎(chǔ)上，將培養(yǎng)高階思維的育人活動(dòng)融入課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，以此推動(dòng)高中生物理學(xué)習(xí)方式的變革、理性思考習(xí)慣的形成及終身學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

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