高中物理教學中高階思維的培養路徑

吳新豹

［摘 要］在物理教學中培養學生的高階思維更有利于提升學生的學習能力，同時降低物理知識學習難度。高階思維是建立在低階思維基礎上的。教師若想培養學生高階思維，就要改革教學模式，先營造低階思維培養環境，之后再進一步優化教學手段和方式，促進學生思維進階。文章在分析高階思維內涵、表征的基礎上，指出了教師應當具備高階思維的培養意識，并詳細分析了如何利用問題情境、反思性學習活動、科學探究活動、思維導圖構建新型教學模式，營造高階思維培養環境，促進學生高階思維的發展。

［關鍵詞］高中物理；高階思維；培養

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

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，是社會對新型人才素質的新要求。從目前來看，大部分學生具備的是低階思維。高中時期正是學生身心發展的關鍵時期。為此，高中物理教師要抓住這一機會，創新教學手段，構建適合發展學生思維品質的知識學習活動，實現學生思維品質、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、應用、分析、評價、創造六個層級。其中識記、理解、應用為低階思維，分析、評價、創造為高階思維［1］?！胺治觥本唧w表現為信息整合能力、知識構建能力、邏輯思維能力?！霸u價”具體表現為批判性思維、評價反思思維?！皠撛臁本唧w表現為創造性思維。通過對比不難發現，相比低階思維來說，高階思維更具有表現力、創造力。相應地，高階思維也更難以獲得。因此，在高中物理教學中，教師若想培養學生的高階思維，就應創建合適的學習活動，激活學生思維，使其思維從低階思維發展到高階思維。這也意味著教師要創新教學理念和教學手段，充分考慮學生的思維發展需求，創建貼合教材內容、符合學生認知規律的學習活動。

二、培養學生高階思維的路徑

（一）樹立培養意識

作為物理課堂的主導者，教師應當具備高級思維培養意識，尤其要具備以下意識：

首先，具備更新教學理念及培養學生高階思維的意識。很顯然，采用傳統教學模式，使學生被動接受知識，只能培養學生的低階思維。為此，教師要轉變教學理念，將高階思維活動落實到教學設計和教學活動中，以啟發學生深層次思考。比如創建教學情境，設計思考問題，使學生在問題解決中形成高階思維；設計項目任務，使學生在任務完成中獲得思維發展。其次，具備以學生為主體的思維培養意識。學生是高階思維的擁有者。在課堂教學中，教師一定要改變傳統的教學模式，突出學生的主體地位，盡可能地激發學生的學習興趣［2］。只有這樣，學生才會去主動探索和學習，進行更深層次的分析、思考，從而獲得思維發展。最后，具備教學改革的意識。信息技術背景下，物理課堂可以更生動、更有趣，更有利于學生學習。比如可以創建智慧課堂，實現教與學的智能化、信息化；融入實驗、游戲、科研等學習活動，創建開放、自由的學習課堂；等等。這些教學方式可以改變學生對物理課堂的認識，營造出濃厚的學習氛圍，為培養學生的高階思維奠定基礎。

（二）創設問題情境

疑是思之始、學之端。在物理課堂中創設問題情境，引發學生質疑，可以促使學生主動思考和學習。而思維是人腦對客觀事物本質、內部規律的概括的間接反映，簡單地說，大腦思考問題的內部活動就是思維［3］。顯然，創設問題情境能夠激發學生的思維活動，但是若想通過創設問題情境實現學生思維進階，教師就要進一步優化問題情境設計，使其更符合學生的認知規律，更有利于學生進行深層次思維的學習活動。

以平拋運動的教學為例，在課堂導入階段，教師可以先提出問題：把一個小球以不同的方式拋出，小球的運動軌跡有什么共同點和不同點？在未接觸平拋運動知識之前，學生解決這一問題的主要方式就是結合生活經驗，對比、思考小球一次次拋出后的運動現象，并運用所學的運動學知識推斷出這些運動軌跡的異同。這個思維過程就是邏輯判斷、推理的過程。在該過程中，學生基于感性認知將小球平拋運動抽象成一種物理規律，再聯系舊知識，按照運動邏輯進行推理，就能得到新認知，概括出平拋運動的本質，實現自身邏輯思維能力、信息整合能力等高階思維能力的提升。在學生思考后，若是教師用動畫或圖形的方式展現出不同平拋運動的軌跡圖，并與學生共同交流、討論，得到更為準確的平拋運動定義，就能再次促進學生的思維進階。因為學生經過自主探索得到的平拋運動規律與教材中的定義存在一定差異，在二次體驗平拋運動規律的總結過程時，學生的邏輯推理思維就會被重塑，從而形成更為嚴密、科學的邏輯思維。經過教師的修正，學生會進行知識體系的重塑，構建出新知識體系。相應地，學生的新知識構建思維也會得以發展。由此可見，創設問題情境不僅是簡簡單單地提出問題，而是通過多媒體、話語引導等方式提出學生需經過思考、分析才能夠得到結論的學習問題，保證學生能發揮最大的自主性去解決問題，從而促使其低階思維進一步轉化為高階思維。

（三）構建反思性學習活動

反思是對既有的學習方法和經驗進行二次回顧、梳理，查找出其中存在的問題，并加以改正、優化的一種思維活動。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、思路等進行反思。因此，教師要充分發揮自身的引導作用，通過創建合理的學習活動，促使學生深度反思。

在每次完成階段性考試后，教師可以針對學生出現的錯誤例題設計反思活動，并一步步引導學生進行知識、思路、方法的反思。例如題目：如圖1所示，彈簧A、B、C相連，且其勁度系數相同。質點M的重力為G 。靜止狀態下，相鄰彈簧間的夾角為120°。已知彈簧A和彈簧B對質點的作用力為2G，那么彈簧C對質點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、共點力平衡條件及其應用。學生若想解決這道題，就要正確分析彈簧、質點的受力情況及物體的運動規律。在初次解析過程中，大部分學生只能想到一種情況，認為彈簧A和彈簧B對質點的作用為拉力，此時質點平衡，那么根據題干信息就能夠得到：FC=G+FAcos60°+FBcos60°=3G。其實還存在另一種情況，即彈簧A和彈簧B對質點的作用力為推力，那么當質點處于平衡狀態時，可得到FC=G+FAcos60°+FBcos60°-G=G。接下來，教師應當引導學生將反思重點放在總結思路和方法上。具體可按照以下步驟進行：

第一步，話語引導：我們在對質點進行受力分析時，會慣性地認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，可以讓學生共同討論分析，這樣學生就會對彈簧性質進行回顧、思考，結合已有的經驗對彈簧可能提供的另一種力進行判斷，并在與其他學生思維碰撞的過程中形成自我認知，得到“另一種力可能是推力”的結論；第二步，若學生已得到結論，教師則進行鼓勵；若沒有，則要引領學生一步步得到結論，從而促進學生思維發展。第三步，反思思路、方法。學生得出結論后，教師可以讓學生再次做題，改正之前的錯誤，推導出正確的結論。學生完成之后，教師再引導學生進行深層次的反思。如話語引導：通過解析這道題，你能總結出什么解題思路、方法？哪種類型的題目可應用該思路、方法？第四步，設計相關習題，強化學生對解題思路、方法的應用，從而通過實踐推動學生的思維能力發展。這樣通過二次思考、解題、總結思路與方法、實踐升華，就可以增強學生反思性學習活動的效率，發展學生的高階思維。

（四）創建科學探究活動

科學探究活動是一種應用比較廣泛的教學方式。在物理探究活動中，學生可以經歷提出猜想、大膽假設、設計實驗、分析論證、評估總結的過程，深化對物理知識的理解，形成科學的物理思維。為此，教師在設計與實施探究活動時，一定要注意探究活動與教學目標、教學內容的聯系性以及探究難度、探究目標的適宜性。

以“圓周運動”的教學為例，在對“線速度”這一新知識的教學中，教師可按照以下步驟進行引導，促使學生參與探究性學習活動。第一步，話語引導：根據我們之前所學知識可知，速度可描述物體做直線運動的快慢，那么能不能用這個概念來描述物體做圓周運動的快慢？如果可以，應怎樣下定義？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，學生閱讀總結。教師提出問題后，學生會先回顧舊知——直線運動的實例，提煉速度的物理意義，此時學生的邏輯思維、概括思維會得以發展。而后在閱讀教材的過程中，學生需要運用信息整合思維進行知識梳理、概括，得到具有條理性、層次性的閱讀提綱，并運用邏輯推理思維進行速度、線速度的對比、分析，揭示兩種速度的本質。第三步，師生共同學習。在學生初步羅列出閱讀提綱后，教師可與學生共同閱讀、歸納，最終得到完整、準確的提綱：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線速度的瞬時性；⑤線速度的方向；⑥勻速圓周運動、勻速直線運動中的兩個“勻速”的含義是否相同。這一過程中，學生認真研讀教材內容，并按照一定的邏輯規律分析每個句子、段落之間的關系，整理、概括片段內容，從而得到邏輯清晰、層次分明的閱讀提綱。學生的邏輯推理思維、新知識構建思維都會得到強化。第四步，持續引導，提煉概念。學生完成提綱后，就可以四人一組進行討論、交流，概括線速度的物理意義、勻速圓周運動中的“勻速”的物理意義。之后，教師按照這種教學路徑完成角速度、頻率、轉速知識的講解，不斷強化學生的新知識構建和思維培養。第五步，設計問題，通過實踐強化學生思維品質。完成新知識的教學后，教師可以設計應用問題，以加深學生對理論知識的認識，加強學生創造性思維的培養。如設計例題：①我國發射的第一顆人造地球衛星“東方紅一號”繞地球作勻速圓周運動一周所需時間為114分鐘，離地面平均高度為1412千米。請計算衛星環繞地球運行時線速度的大小。②月球繞地球公轉的軌道半徑為3.8×108米，公轉一圈所需時間為27.3天，求月球繞地球公轉的線速度、角速度。在解決上述兩個問題時，學生需要結合剛學的新知識，運用已有的解題經驗，尋找解題突破口，創造性地解決問題。

（五）應用思維導圖

思維導圖能直觀、形象地呈現學生的潛在思維過程。將思維導圖應用到物理課堂教學中，利用學生日常記憶、閱讀、思維規律，按照一定的邏輯規律將章節知識點串聯在一起，可以使學生更結構化、系統化地認識、理解事物。在繪制思維導圖的過程中，學生對物理知識進行篩選、整理、分層，不知不覺中其信息整合思維就會得到發展。

在不同的教學階段，教師可以將思維導圖分別應用到新知授課、習題課教學、復習課教學中。例如，在教學“曲線運動”時，教師可以先引導學生明確學習目標，并構建輕松、良好的學習氛圍，鼓勵學生自主挖掘知識的內在聯系，繪制思維導圖。之后，再通過設計問題引導學生合作學習，完善思維導圖。具體可按以下步驟實施教學：第一步，聯系直線運動知識，引入生活中的曲線運動實例。如過山車、火車在軌道上運動，人造衛星繞地球運動等，并提問這些物體的運動軌跡有什么特點，運動方向是怎樣的。這時學生會將感性認識的生活實例抽象為具有物理意義的曲線運動現象，并經過對比、分析，總結出它們的共同規律，完成從感性認識到理性認識的轉變，實現高階思維的發展。第二步，明確學習主題，繪制思維導圖。教師完成課堂引入，指出學習主題為曲線運動后，就可以引導學生繪制思維導圖，如提問：從上述結論中我們知道曲線運動的方向是在不斷變化的那么曲線運動的方向與其速度方向是對應的嗎？該如何確定？然后引導學生通過分析鋼柱滾落實驗驗證曲線運動的速度與方向的關系。緊接著，繼續提問：物體做曲線運動需要滿足什么條件？仍然通過實驗引導學生推斷、驗證結論。大致完成新知教學后，教師就可以讓學生按照一定的邏輯關系、層次關系繪制思維導圖，并將自己對曲線運動的速度、方向、條件的認識填入其中，形成具有個性特點的思維導圖。第三步，相互交流，完善思維導圖。在學生完成思維導圖的繪制后，教師還可以讓學生相互交流、共享思維導圖，以此拓寬學生的思維層次，完善思維導圖的細節。在整個教學過程中，學生的信息整合思維、邏輯判斷思維、新知識構建思維都在不斷地強化，其高階思維體系也得以完善。

總而言之，培養學生高階思維的前提是教師要具備基本的培養意識，其關鍵是教師要改革課堂教學方式，靈活利用思維導圖、教學情境等方法創造培養路徑。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

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

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

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

（責任編輯 羅 ? ?艷）