物理教學(xué)中培養(yǎng)高中生高階思維能力的思考

作者簡介：林勤，1956年出生。1985年畢業(yè)于安徽省教育學(xué)院物理系。長期從事中學(xué)物理教學(xué)和研究工作，先后參加過十余本專著的編寫，發(fā)表了二十余篇論文，承擔(dān)過多項教育部教育科研重點(diǎn)課題子課題、上海市教育科研重點(diǎn)課題、規(guī)劃課題的研究任務(wù)?，F(xiàn)為上海市物理特級教師，上海市市西中學(xué)副校長，上海市物理名師培養(yǎng)基地的主持人。先后擔(dān)任了教育部課程教材工作委員會專家，教育部基礎(chǔ)教育成果評選專家（2014年），教育部和上海市物理學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、教材審查專家，上海市基礎(chǔ)教育成果鑒定專家（2014年），全國信息技術(shù)整合教學(xué)成果評審上海市專家（2014年），上海市教育技術(shù)裝備特聘專家。

摘 要：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或認(rèn)知能力，是一種跨學(xué)科、跨知識領(lǐng)域，能對思維予以評價的思維。高階思維既是高中生創(chuàng)新素養(yǎng)中的一個核心要素，也是物理教學(xué)中對于學(xué)生培養(yǎng)的追求。在物理課堂教學(xué)中，要以高階學(xué)習(xí)活動方式組織教學(xué)，關(guān)注思維教學(xué)內(nèi)容的滲透，關(guān)注學(xué)生討論發(fā)言的批判性思維成分，關(guān)注“一題多解”的指向性，關(guān)注探究性實驗方案的評價，關(guān)注教師自身的行為模式，同時物理教師還應(yīng)該積極參與培養(yǎng)中學(xué)生高階思維能力的校本課程建設(shè)。

關(guān)鍵詞：高階思維；高階學(xué)習(xí)活動；高階思維能力培養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0001-5

思維能力從來就被視為創(chuàng)新能力的重要因素。不論是對生活、科學(xué)的態(tài)度，還是特長發(fā)展的選擇，或是問題解決的實踐，都離不開思維的發(fā)展，特別是高階思維能力的發(fā)展。因此，高階思維既是高中生創(chuàng)新素養(yǎng)中的一個核心要素，也是物理教學(xué)中對于學(xué)生培養(yǎng)的追求。

1 高階思維與高階思維能力的培養(yǎng)

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或認(rèn)知能力。我們可以看一下2001版BLOOM教育目標(biāo)認(rèn)知分類的情況（見表1）。確認(rèn)了較高層次的認(rèn)知過程和心智發(fā)展水平屬于高階思維的范疇，它在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、評價和創(chuàng)造。

國內(nèi)教育界對高階思維的描述不多，但也認(rèn)同高階思維是較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力，是一種跨學(xué)科、跨知識領(lǐng)域，能對思維予以評價的思維。它是生成性思維和批判性思維的互補(bǔ)運(yùn)用，自富于創(chuàng)造性的跨學(xué)科知識的思維。高階思維是高階能力的核心，直接表現(xiàn)為創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。高階思維能力是知識時代對人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識時代發(fā)展的關(guān)鍵能力。

高階思維與高級思維是容易被混淆的兩個概念。高級思維是一個相對性的概念，是一種思維相對另一種思維比較而言的。例如，抽象思維相對于形象思維，可以稱為高級思維，立體思維相對于平面思維也可以稱為高級思維。高級思維不僅具有相對性，還會隨著思維者年齡的增長，閱歷、思維水平的提高而變化。高階思維則對應(yīng)著認(rèn)知水平和層次，是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)分類確定的，對它的描述，有較為確切的認(rèn)知行為動詞解釋。

關(guān)于高階思維能力的培養(yǎng)，鐘啟泉教授指出：發(fā)展高階思維，要以高階學(xué)習(xí)活動予以支持——要以學(xué)習(xí)者為中心；要開展問題求解的學(xué)習(xí)活動；要形成知識共享、互動合作的學(xué)習(xí)模式。同時還應(yīng)該注重交叉學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，注重環(huán)境營造，注重教師有意義地引導(dǎo)。香港學(xué)者陳浩文博士在談到如何提升高階思維時也指出：要提升高階思維，就要培養(yǎng)學(xué)生的論證、反駁、篩選和利用信息的能力；要培養(yǎng)學(xué)生的公民意識、判斷、決定能力；要理解學(xué)科的思維方式。

思維能力從來就被視為創(chuàng)新能力的重要因素。不論是對已有知識或已有作品的審視反思，還是新知識的融合、構(gòu)建，新項目的設(shè)計完善，問題解決的實踐，都離不開思維水平的支撐，特別是對應(yīng)于“創(chuàng)造”等級的高階思維能力的支撐。

2 物理課堂教學(xué)中高階思維能力培養(yǎng)中的關(guān)注點(diǎn)

2.1 關(guān)注高階學(xué)習(xí)活動方式組織教學(xué)

培養(yǎng)高階思維，需要以高階學(xué)習(xí)活動方式組織教學(xué)，“分析、評價、創(chuàng)造”需要建構(gòu)“概述、構(gòu)造、檢查、表述”的課堂環(huán)境，搭建學(xué)生“評論、判斷”的思維碰撞平臺，從而達(dá)到“產(chǎn)生、假設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計、創(chuàng)作、發(fā)明”的目標(biāo)。經(jīng)過多年課改的實踐，廣大物理教師對高階學(xué)習(xí)活動方式是非常熟悉的。比如，“問題教學(xué)法”、“拋錨式教學(xué)”、“腳手架教學(xué)”、“合作學(xué)習(xí)”、“討論式學(xué)習(xí)”、“探究式教學(xué)”、“頭腦風(fēng)暴”、“學(xué)徒式學(xué)習(xí)”等，許多都是教師們耳熟能詳并已廣泛用于課堂的行之有效的教學(xué)方法。只要在使用這些教學(xué)方法的過程中，不流于形式，能體現(xiàn)高階思維培養(yǎng)的核心要素，注重“分析、評價、創(chuàng)造”，高階思維能力培養(yǎng)就能落實在課堂物理教學(xué)中。

案例1 靜電場復(fù)習(xí)

靜電場復(fù)習(xí)時，筆者布置了一道練習(xí)題。如圖1，兩個帶+Q的電荷相距2a，在它們形成的電場中，有一帶負(fù)電的粒子（不計重力）正在作勻速圓周運(yùn)動，試問該粒子的軌道應(yīng)在哪里？呵，這下熱鬧了。有的說是在兩個點(diǎn)電荷之外的距離較遠(yuǎn)的圓周上；有的說是在繞著某一單個點(diǎn)電荷的圓周上；有的說是在繞著一個核轉(zhuǎn)動且正對另一個核的位置上；也有的說是在垂直于點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的平面上；還有的則拿出了二價原子（核內(nèi)有兩個質(zhì)子）核外電子的模型作為佐證等。筆者沒有直接否定哪一種說法，而是組織學(xué)生進(jìn)行辯論。辯論中筆者要求學(xué)生講清自己的理由，找出他人的錯誤，以理服人。經(jīng)過一番激烈的爭論，同學(xué)們從核外電子軌道的佯謬到電子云的形狀，從幾率的意義到衍射條紋的實質(zhì)，進(jìn)行了條理分明的闡述，明確了這兩種模型的不可比性，以及粒子繞雙荷做勻速圓周運(yùn)動的不可能性。辯論中，同學(xué)們還對粒子重力不能忽略的情況做了進(jìn)一步的發(fā)揮——可以在以點(diǎn)電荷連線為軸的上方平面旋轉(zhuǎn)，并計算了這種情況下的回轉(zhuǎn)半徑以及與點(diǎn)電荷的距離。

這節(jié)課給學(xué)生留下了深刻的印象，不僅這一部分的知識要求得到了落實，學(xué)生的思維也得到了較好的訓(xùn)練。盡管這樣的教學(xué)，在課時使用上較為“奢侈”，但從培養(yǎng)學(xué)生高階思維的角度看，確實是值得的。演講、辯論等教學(xué)組織形式最大的特點(diǎn)，是提供了開放、寬松、自由的思維環(huán)境，讓學(xué)生自由思考、批判和表述，對學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)，具有積極的意義。

2.2 關(guān)注物理課堂中思維教學(xué)內(nèi)容的滲透

為了培養(yǎng)高階思維，可以開設(shè)一些專設(shè)課程，比如，思維課程。在這個課程中，可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)思維方法，體會不同思維方式的差異。但是物理教學(xué)畢竟不能等同于思維專設(shè)課程的教學(xué)，只能在教學(xué)中利用物理問題，有目的地滲透思維發(fā)展的內(nèi)容，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。

案例2 如圖2所示，給出了一根蠟燭、一盒火柴、一盒圖釘，一段繩子，如何把蠟燭豎直在墻面？并分析蠟燭所受的力。

蠟燭除重力外所受的力，取決于蠟燭在墻面豎直的方式。蠟燭在墻面豎直的方法很多，如，利用繩釘懸掛法、利用蠟油粘合法等，最簡單的則是將蠟燭直接放在地面、靠在墻面（虛接觸）。不同的操作方法使得蠟燭的受到的力的性質(zhì)不同，如果只從物理角度分析力的性質(zhì)、大小、方向等問題，這樣的教學(xué)是標(biāo)準(zhǔn)的。但如果注意到學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，可以從蠟燭在墻面豎直的方式，進(jìn)行思維方法的教學(xué)滲透。

蠟燭在墻面豎直方式的問題，有點(diǎn)像“腦筋急轉(zhuǎn)彎”，但卻打破了學(xué)生的思維定勢。所謂思維定勢，是指人們習(xí)慣使用常用的思維方式來看待和解決問題，形成的固有的思維習(xí)慣。例如，在這個問題中，看見繩釘就想到了懸掛，看見火柴蠟燭，就想到了點(diǎn)燃，這就是思維定勢。在解決問題的過程中，人們能否擺脫事物的固有功能以適應(yīng)新的問題情景的需要，常常成為解決問題的關(guān)鍵。原有的一些習(xí)慣有時會節(jié)省時間，提高效率，但有時又會阻礙思維的發(fā)散。要提高認(rèn)知水平，就需要在集體的頭腦風(fēng)暴中不斷汲取別人的思維所長，修正自己的觀點(diǎn)，使分析、綜合、評價和創(chuàng)造能力得以提升。

2.3 關(guān)注學(xué)生討論發(fā)言的批判性思維成分

現(xiàn)在的教學(xué)方法，絕大多數(shù)都具備“問題教學(xué)”的特征。在這一類型的教學(xué)方法中，學(xué)生的合作學(xué)習(xí)、討論交流環(huán)節(jié)是不能缺失的。如果學(xué)生在交流過程中，只是介紹自己的方法或方案，那還不夠，至少缺失了對方案的評價。通過觀察、傾聽、分析，發(fā)現(xiàn)他人問題解決方法的不足，及時指出（評價），并做出修改完善，甚至另辟蹊徑重新設(shè)計（創(chuàng)造），重新予以評價，這樣的思維過程既包含了生成性思維，又張揚(yáng)了批判性思維，符合了高階思維能力培養(yǎng)的基本要素。

案例3 靜電除塵現(xiàn)象的解釋

通過實物投影儀，講臺上的裝置被清晰地投放在大屏幕上。一個廣口瓶，橡皮塞中央插了一根銅棒，瓶身外繞了幾圈粗導(dǎo)線。一個直流高壓電源通過開關(guān)，一端和銅棒相連，另端和粗導(dǎo)線一端相連。教師向?qū)W生介紹了整個裝置后，打開橡皮塞向瓶中噴入濃煙，然后塞緊瓶塞。只見瓶中煙霧彌漫，一片渾濁。然而，隨著開關(guān)閉合、五萬伏高壓的加載，瓶中的煙霧渾濁立刻消失，瓶中又重新恢復(fù)了清澈透明。

同學(xué)們被這像魔術(shù)般的“表演”完全吸引住了。數(shù)秒的沉寂后，教室里開始了熱烈的討論。同學(xué)們，一邊分析，一邊爭論，幾個同學(xué)甚至圍住了講臺，仔細(xì)地審視各個裝置，大家都想盡快搞明白煙霧是怎樣消失掉的。幾分鐘后，教師將同學(xué)們的觀點(diǎn)進(jìn)行了集中：（1）瓶中形成了磁場，煙霧分子因磁場吸引而消失；（2）瓶中形成了電場，帶電粒子因電場力作用被吸附到銅棒和瓶壁上。

“瓶中怎么會有磁場呢？”有同學(xué)開始質(zhì)疑了。“銅棒和導(dǎo)線沒有構(gòu)成回路，沒有電流， 不可能形成電流的磁場。”也許是被“點(diǎn)中了要害”，提出磁場的同學(xué)接受了其它同學(xué)的觀點(diǎn)。全班同學(xué)的意見開始趨于統(tǒng)一了。

“煙霧中有帶電粒子嗎？通常物體都是電中性的呀。”不知哪位同學(xué)嘟囔了一句。教室里寂靜了，也許是同學(xué)們都沒有想到的緣故吧，大家都不知該怎樣回答，討論也開展不起來了。

“我為大家重新做一遍實驗。不過，這次我要調(diào)整電壓，請大家注意瓶中的效果?！苯處熣f著重新開始了操作，只是瓶中充滿煙霧后，電壓調(diào)到了三百伏。“沒什么效果嘛?！庇型瑢W(xué)開始小聲議論。電壓繼續(xù)上升了，五百伏、八百伏……每隔幾秒，電壓都重新調(diào)節(jié)一次，上萬伏了——瓶中的“魔術(shù)”再次重現(xiàn)了。

“為什么電壓低的時候沒有效果，一定要加到幾萬伏的高壓呢？”“是啊，幾百伏也應(yīng)該有電場，照理說也應(yīng)該對帶電粒子有電場力呀？”同學(xué)們的情緒又一次被調(diào)動起來了。這次，問題的關(guān)鍵變成了為什么要加載高壓？高壓的作用效果到底在哪里？

“即使是低壓，電場還是存在的，沒有效果，只能說明煙霧粒子不是帶電粒子?！薄案邏寒a(chǎn)生了效果，說明高壓時煙霧粒子應(yīng)該是帶電的?！薄暗蛪簳r粒子不帶電，高壓時粒子帶電，難道粒子是被催化了嗎？”

“電離，對，是電離。高壓使電中性的分子電離了?！薄半娭行缘姆肿颖浑婋x，形成了帶電粒子，帶電粒子在電場中受電場力作用運(yùn)動，吸附到瓶壁和銅棒上，煙霧就消失了?！?/p>

同學(xué)們經(jīng)過討論、研究，終于完成了對“靜電除塵”的解釋。在隨后的課堂點(diǎn)評中，教師一方面肯定了學(xué)生的討論結(jié)果；另一方面，重點(diǎn)對學(xué)生的討論過程進(jìn)行了分析，尤其點(diǎn)評了“磁場作用”和“煙霧帶電”兩個假設(shè)的否定過程。教師鼓勵學(xué)生通過實驗、觀察和分析，去否定、批判和假設(shè)，從而提高自己的認(rèn)知水平和思維水平。

2.4 關(guān)注“一題多解”的指向性

“一題多解”要求學(xué)生不為解題定勢左右，通過生成性思維，獲得更多的解題方法。但是新的解題方法是技巧上的提高，還是解題思維上的變化；是在他人基礎(chǔ)上的改進(jìn)，還是自己全新設(shè)計，需要教師有所關(guān)注，才能正確點(diǎn)評和激勵學(xué)生。

案例4 某個做勻變速直線運(yùn)動的物體，通過連續(xù)兩個相等的位移s時，經(jīng)歷的時間分別為t1和t2。試求該物體做勻變速直線運(yùn)動時的加速度。

該題的常規(guī)做法是設(shè)出初速度、加速度和時間，代入運(yùn)動學(xué)基本公式即可求出。另一種做法是利用平均速度，分別求出兩段位移的時間中點(diǎn)的瞬時速度，然后根據(jù)加速度定義求解。為了關(guān)注學(xué)生的思維培養(yǎng)，教師請學(xué)生介紹他們是如何思考的。

學(xué)生A：我也試著用基本方法求解，可是方程幾處都出現(xiàn)了二次函數(shù)，求解太麻煩了，我相信應(yīng)該有更簡單的辦法，于是就想到了用平均速度來解。

學(xué)生B：我仔細(xì)地審題，發(fā)現(xiàn)題設(shè)條件隱含了平均速度的概念，我就選擇了用平均速度求解。

可以看出，B同學(xué)從接受信息開始，“分析”、“評價”就開始同步，而A同學(xué)“分析”過程不夠仔細(xì)，也未能及時評價，碰到釘子后才進(jìn)入“評價”過程，效率較低。當(dāng)然A同學(xué)在對原求解方法的評價中表現(xiàn)出來的較為明顯的批判性思維，是應(yīng)該值得肯定的。如果教學(xué)中教師的關(guān)注點(diǎn)只是兩種解題方法本身的比較，就不可能對思維的發(fā)展做出較為有效的評析。

案例5 光滑大環(huán)被輕繩懸起，從環(huán)的上端釋放兩個套在大環(huán)上的小球（如圖3）。環(huán)與球的質(zhì)量不能忽略。小球滑至何處時，輕繩張力為零？

按照正常解題邏輯分析：環(huán)必受小球給其沿徑向的彈力，因此球只能在上半環(huán)時方可使大環(huán)受到斜向上彈力（與球受向心力方向相反），也才有可能使懸線張力為零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔離法、力的分解等知識，可以求出結(jié)果。但如果換個角度思考：有重量的物體被懸掛起來，為什么懸繩張力為零呢？這只有在失重狀態(tài)下才能實現(xiàn)。利用系統(tǒng)分析、失重、分解等，也可以求出結(jié)果。

這兩種求解方法差異較大，思維的差異更為明顯。前者在問題研究時選取了獨(dú)立對象，后者則采用了系統(tǒng)分析；前者的解題思維按部就班可以稱為直線思維，后者的思維則是由結(jié)果反問屬于逆向思維。本題教學(xué)中如果在注重求解方法差異的同時，有意識地從思維角度去分析類似問題，就可以找到高階思維能力培養(yǎng)的切入點(diǎn)。

2.5 關(guān)注探究性實驗方案的評價

在研究性學(xué)習(xí)中開展實驗方案的設(shè)計，對于中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升，有著積極的作用。探究性實驗中對學(xué)生猜想的驗證，形成的是“事實評價”。而在“事實評價”之前，加強(qiáng)對實驗方案（或設(shè)計）的“思維評價”，則是凸顯“分析、評價、創(chuàng)造”的過程，強(qiáng)化了學(xué)生的思維活動。所以，研究性學(xué)習(xí)中應(yīng)注重組織學(xué)生在實驗前開展對實驗方案的評價。

案例6 為了測量物體間的動摩擦因數(shù)，兩位同學(xué)分別設(shè)計了兩種不同的實驗方案。

方案A：在水平桌面上，用測力計水平拉動一個已知質(zhì)量的滑塊，使滑塊勻速運(yùn)動，讀出測力計的讀數(shù)。再根據(jù)物體平衡時的受力關(guān)系，即可得出此時滑塊所受滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，就可以測得滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。

方案B：水平桌面上鋪有一張白紙，白紙上放著一個已知質(zhì)量的滑塊，滑塊一端被水平繩拉住，水平繩則與固定的測力計相連。沿水平繩向滑塊另一端方向拉動白紙，即可讀出此時的測力計讀數(shù)——滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，可以測得滑塊與紙面的動摩擦因數(shù)。

教學(xué)中對實驗方案的分析評價的討論非常熱烈，兩個實驗操作的穩(wěn)定性、可持續(xù)性、可視性、測量結(jié)果的不一致性等，都被提了出來，而隨著問題的提出，新的設(shè)想也誕生了。比如，實驗B中的測力計可以由力傳感器替代，實驗A改為借助通過滑輪的砝碼下落拉動滑塊等。兩個實驗最終都進(jìn)行了操作，也驗證了學(xué)生對方案的評價。但就整個教學(xué)過程而言，最為出彩的就是對實驗方案的評價過程。

2.6 關(guān)注教師自身的行為模式

高階思維的一個重要特征是能夠“對思維進(jìn)行思維和評價”，這就需要培養(yǎng)學(xué)生不受束縛，敢于思考、批判、評價的勇氣和態(tài)度。作為教師就應(yīng)該更加關(guān)注自身的行為模式，不迷信權(quán)威，敢于對教材進(jìn)行“批判性”評價，以自己的思維方式，為學(xué)生做出表率。

3 物理教師要積極參與中學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)的校本課程建設(shè)

校本課程是拓寬學(xué)生視野，發(fā)展學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生個性和特長的重要載體，也是培養(yǎng)高中生高階思維能力的重要舉措。物理教師在指導(dǎo)學(xué)生開展科技活動、研究性課題、社團(tuán)活動等方面，有著學(xué)科背景的優(yōu)勢，物理教師應(yīng)該積極參與培養(yǎng)中學(xué)生高階思維能力的校本課程建設(shè)，在課程的開發(fā)、建設(shè)中形成自己的特色，搭建高中生高階思維能力培養(yǎng)的獨(dú)特舞臺。

例如，開發(fā)校本辯論課程。辯論課程就是用一定的理由來說明自己對事物或問題的見解，揭露對方的矛盾，以便最后得到正確的認(rèn)識或共同的意見。辯論呈現(xiàn)出的是辯手在接受信息后的分析、評價、創(chuàng)造能力，凸顯的是批判性和創(chuàng)造性思維能力。幾年來我們已經(jīng)看到，辯論課程不再是文科教師的“專利”，已經(jīng)在物理課堂、科技活動中大放異彩。

再如，開發(fā)創(chuàng)新實驗室課程。2010年以來，上海市許多高中都建設(shè)了學(xué)校創(chuàng)新實驗室，不僅給高中生帶來了許多科技發(fā)展的新鮮內(nèi)容，而且培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力、想象能力、設(shè)計能力和創(chuàng)造能力，發(fā)展了學(xué)生的高階思維能力。

以下是某校創(chuàng)新實驗室課程開發(fā)的案例——《能源實驗室課程計劃》。

第一模塊（二課時）：能源的知識。

教學(xué)方法：教師講述、學(xué)生資料查詢交流。

教學(xué)內(nèi)容：能源的概念；常規(guī)能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危機(jī)。

第二模塊（一課時）：能源模型的參觀。

教學(xué)方法：實地參觀、教師講解。

教學(xué)內(nèi)容：火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能源、風(fēng)力發(fā)電。

第三模塊（一課時）：發(fā)電機(jī)原理。

教學(xué)方法：教師授課、教具觀看、學(xué)生體驗。

第四模塊（四課時）：學(xué)生制作（一）——水力發(fā)電機(jī)模型；結(jié)構(gòu)式積木搭建場景；發(fā)電機(jī)模型、水力沖擊系統(tǒng)；各種燈泡發(fā)光表示效果。

第五模塊（四課時）：學(xué)生制作（二）——云霄車機(jī)械能守恒模型的研究；軌道的設(shè)計；軌道平整度調(diào)適；小球運(yùn)動的能量守恒及測量。

第六模塊（四課時）：學(xué)生制作（三）——太陽能發(fā)電的應(yīng)用；太陽能電池板電動勢、內(nèi)電阻的測定；太陽能發(fā)電儲存實驗；太陽能動力的應(yīng)用（路燈、電扇、水泵等）。

第七模塊（四課時）：學(xué)生制作（四）——風(fēng)能發(fā)電機(jī)模型和應(yīng)用；風(fēng)力發(fā)電機(jī)（水平、垂直）功率測定；風(fēng)能動力小車安裝。

第八模塊（四課時）：學(xué)生課題研究作品介紹；重力發(fā)電模擬裝置；太陽能滴灌模擬裝置。

這一課程，從第四個模塊開始，強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計和動手實驗，不僅與學(xué)生已有知識形成了關(guān)聯(lián)，還涉及“分析、評價、創(chuàng)造”等高階思維培養(yǎng)要素，這樣的課程無疑為高中生高階思維的培養(yǎng)搭建了良好的平臺。

高中生高階思維能力的培養(yǎng)，是高中人才培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容，也是高中物理教學(xué)中應(yīng)該關(guān)注的問題。只要我們在物理教學(xué)中重視這個問題，有目的、有意識地加強(qiáng)高階思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計和課堂引導(dǎo)，加強(qiáng)對學(xué)生思維發(fā)展水平的研究和分析，就一定能在高中生高階思維能力的培養(yǎng)中，獲得更多的經(jīng)驗和成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]王帥.國外高階思維及其教學(xué)方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]鐘啟泉.為每一個學(xué)生的成長而教——基于“學(xué)的課程”的教學(xué)設(shè)計探析[J].北京大學(xué)教育評論，2009，（3）：112.

[3]鐘志賢.促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，劉政良.淺談高階思維能力[J].才智，2011，（36）：254.

（欄目編輯 廖伯琴）

學(xué)生B：我仔細(xì)地審題，發(fā)現(xiàn)題設(shè)條件隱含了平均速度的概念，我就選擇了用平均速度求解。

可以看出，B同學(xué)從接受信息開始，“分析”、“評價”就開始同步，而A同學(xué)“分析”過程不夠仔細(xì)，也未能及時評價，碰到釘子后才進(jìn)入“評價”過程，效率較低。當(dāng)然A同學(xué)在對原求解方法的評價中表現(xiàn)出來的較為明顯的批判性思維，是應(yīng)該值得肯定的。如果教學(xué)中教師的關(guān)注點(diǎn)只是兩種解題方法本身的比較，就不可能對思維的發(fā)展做出較為有效的評析。

案例5 光滑大環(huán)被輕繩懸起，從環(huán)的上端釋放兩個套在大環(huán)上的小球（如圖3）。環(huán)與球的質(zhì)量不能忽略。小球滑至何處時，輕繩張力為零？

按照正常解題邏輯分析：環(huán)必受小球給其沿徑向的彈力，因此球只能在上半環(huán)時方可使大環(huán)受到斜向上彈力（與球受向心力方向相反），也才有可能使懸線張力為零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔離法、力的分解等知識，可以求出結(jié)果。但如果換個角度思考：有重量的物體被懸掛起來，為什么懸繩張力為零呢？這只有在失重狀態(tài)下才能實現(xiàn)。利用系統(tǒng)分析、失重、分解等，也可以求出結(jié)果。

這兩種求解方法差異較大，思維的差異更為明顯。前者在問題研究時選取了獨(dú)立對象，后者則采用了系統(tǒng)分析；前者的解題思維按部就班可以稱為直線思維，后者的思維則是由結(jié)果反問屬于逆向思維。本題教學(xué)中如果在注重求解方法差異的同時，有意識地從思維角度去分析類似問題，就可以找到高階思維能力培養(yǎng)的切入點(diǎn)。

2.5 關(guān)注探究性實驗方案的評價

在研究性學(xué)習(xí)中開展實驗方案的設(shè)計，對于中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升，有著積極的作用。探究性實驗中對學(xué)生猜想的驗證，形成的是“事實評價”。而在“事實評價”之前，加強(qiáng)對實驗方案（或設(shè)計）的“思維評價”，則是凸顯“分析、評價、創(chuàng)造”的過程，強(qiáng)化了學(xué)生的思維活動。所以，研究性學(xué)習(xí)中應(yīng)注重組織學(xué)生在實驗前開展對實驗方案的評價。

案例6 為了測量物體間的動摩擦因數(shù)，兩位同學(xué)分別設(shè)計了兩種不同的實驗方案。

方案A：在水平桌面上，用測力計水平拉動一個已知質(zhì)量的滑塊，使滑塊勻速運(yùn)動，讀出測力計的讀數(shù)。再根據(jù)物體平衡時的受力關(guān)系，即可得出此時滑塊所受滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，就可以測得滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。

方案B：水平桌面上鋪有一張白紙，白紙上放著一個已知質(zhì)量的滑塊，滑塊一端被水平繩拉住，水平繩則與固定的測力計相連。沿水平繩向滑塊另一端方向拉動白紙，即可讀出此時的測力計讀數(shù)——滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，可以測得滑塊與紙面的動摩擦因數(shù)。

教學(xué)中對實驗方案的分析評價的討論非常熱烈，兩個實驗操作的穩(wěn)定性、可持續(xù)性、可視性、測量結(jié)果的不一致性等，都被提了出來，而隨著問題的提出，新的設(shè)想也誕生了。比如，實驗B中的測力計可以由力傳感器替代，實驗A改為借助通過滑輪的砝碼下落拉動滑塊等。兩個實驗最終都進(jìn)行了操作，也驗證了學(xué)生對方案的評價。但就整個教學(xué)過程而言，最為出彩的就是對實驗方案的評價過程。

2.6 關(guān)注教師自身的行為模式

高階思維的一個重要特征是能夠“對思維進(jìn)行思維和評價”，這就需要培養(yǎng)學(xué)生不受束縛，敢于思考、批判、評價的勇氣和態(tài)度。作為教師就應(yīng)該更加關(guān)注自身的行為模式，不迷信權(quán)威，敢于對教材進(jìn)行“批判性”評價，以自己的思維方式，為學(xué)生做出表率。

3 物理教師要積極參與中學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)的校本課程建設(shè)

校本課程是拓寬學(xué)生視野，發(fā)展學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生個性和特長的重要載體，也是培養(yǎng)高中生高階思維能力的重要舉措。物理教師在指導(dǎo)學(xué)生開展科技活動、研究性課題、社團(tuán)活動等方面，有著學(xué)科背景的優(yōu)勢，物理教師應(yīng)該積極參與培養(yǎng)中學(xué)生高階思維能力的校本課程建設(shè)，在課程的開發(fā)、建設(shè)中形成自己的特色，搭建高中生高階思維能力培養(yǎng)的獨(dú)特舞臺。

例如，開發(fā)校本辯論課程。辯論課程就是用一定的理由來說明自己對事物或問題的見解，揭露對方的矛盾，以便最后得到正確的認(rèn)識或共同的意見。辯論呈現(xiàn)出的是辯手在接受信息后的分析、評價、創(chuàng)造能力，凸顯的是批判性和創(chuàng)造性思維能力。幾年來我們已經(jīng)看到，辯論課程不再是文科教師的“專利”，已經(jīng)在物理課堂、科技活動中大放異彩。

再如，開發(fā)創(chuàng)新實驗室課程。2010年以來，上海市許多高中都建設(shè)了學(xué)校創(chuàng)新實驗室，不僅給高中生帶來了許多科技發(fā)展的新鮮內(nèi)容，而且培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力、想象能力、設(shè)計能力和創(chuàng)造能力，發(fā)展了學(xué)生的高階思維能力。

以下是某校創(chuàng)新實驗室課程開發(fā)的案例——《能源實驗室課程計劃》。

第一模塊（二課時）：能源的知識。

教學(xué)方法：教師講述、學(xué)生資料查詢交流。

教學(xué)內(nèi)容：能源的概念；常規(guī)能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危機(jī)。

第二模塊（一課時）：能源模型的參觀。

教學(xué)方法：實地參觀、教師講解。

教學(xué)內(nèi)容：火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能源、風(fēng)力發(fā)電。

第三模塊（一課時）：發(fā)電機(jī)原理。

教學(xué)方法：教師授課、教具觀看、學(xué)生體驗。

第四模塊（四課時）：學(xué)生制作（一）——水力發(fā)電機(jī)模型；結(jié)構(gòu)式積木搭建場景；發(fā)電機(jī)模型、水力沖擊系統(tǒng)；各種燈泡發(fā)光表示效果。

第五模塊（四課時）：學(xué)生制作（二）——云霄車機(jī)械能守恒模型的研究；軌道的設(shè)計；軌道平整度調(diào)適；小球運(yùn)動的能量守恒及測量。

第六模塊（四課時）：學(xué)生制作（三）——太陽能發(fā)電的應(yīng)用；太陽能電池板電動勢、內(nèi)電阻的測定；太陽能發(fā)電儲存實驗；太陽能動力的應(yīng)用（路燈、電扇、水泵等）。

第七模塊（四課時）：學(xué)生制作（四）——風(fēng)能發(fā)電機(jī)模型和應(yīng)用；風(fēng)力發(fā)電機(jī)（水平、垂直）功率測定；風(fēng)能動力小車安裝。

第八模塊（四課時）：學(xué)生課題研究作品介紹；重力發(fā)電模擬裝置；太陽能滴灌模擬裝置。

這一課程，從第四個模塊開始，強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計和動手實驗，不僅與學(xué)生已有知識形成了關(guān)聯(lián)，還涉及“分析、評價、創(chuàng)造”等高階思維培養(yǎng)要素，這樣的課程無疑為高中生高階思維的培養(yǎng)搭建了良好的平臺。

高中生高階思維能力的培養(yǎng)，是高中人才培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容，也是高中物理教學(xué)中應(yīng)該關(guān)注的問題。只要我們在物理教學(xué)中重視這個問題，有目的、有意識地加強(qiáng)高階思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計和課堂引導(dǎo)，加強(qiáng)對學(xué)生思維發(fā)展水平的研究和分析，就一定能在高中生高階思維能力的培養(yǎng)中，獲得更多的經(jīng)驗和成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]王帥.國外高階思維及其教學(xué)方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]鐘啟泉.為每一個學(xué)生的成長而教——基于“學(xué)的課程”的教學(xué)設(shè)計探析[J].北京大學(xué)教育評論，2009，（3）：112.

[3]鐘志賢.促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，劉政良.淺談高階思維能力[J].才智，2011，（36）：254.

（欄目編輯 廖伯琴）

學(xué)生B：我仔細(xì)地審題，發(fā)現(xiàn)題設(shè)條件隱含了平均速度的概念，我就選擇了用平均速度求解。

可以看出，B同學(xué)從接受信息開始，“分析”、“評價”就開始同步，而A同學(xué)“分析”過程不夠仔細(xì)，也未能及時評價，碰到釘子后才進(jìn)入“評價”過程，效率較低。當(dāng)然A同學(xué)在對原求解方法的評價中表現(xiàn)出來的較為明顯的批判性思維，是應(yīng)該值得肯定的。如果教學(xué)中教師的關(guān)注點(diǎn)只是兩種解題方法本身的比較，就不可能對思維的發(fā)展做出較為有效的評析。

案例5 光滑大環(huán)被輕繩懸起，從環(huán)的上端釋放兩個套在大環(huán)上的小球（如圖3）。環(huán)與球的質(zhì)量不能忽略。小球滑至何處時，輕繩張力為零？

按照正常解題邏輯分析：環(huán)必受小球給其沿徑向的彈力，因此球只能在上半環(huán)時方可使大環(huán)受到斜向上彈力（與球受向心力方向相反），也才有可能使懸線張力為零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔離法、力的分解等知識，可以求出結(jié)果。但如果換個角度思考：有重量的物體被懸掛起來，為什么懸繩張力為零呢？這只有在失重狀態(tài)下才能實現(xiàn)。利用系統(tǒng)分析、失重、分解等，也可以求出結(jié)果。

這兩種求解方法差異較大，思維的差異更為明顯。前者在問題研究時選取了獨(dú)立對象，后者則采用了系統(tǒng)分析；前者的解題思維按部就班可以稱為直線思維，后者的思維則是由結(jié)果反問屬于逆向思維。本題教學(xué)中如果在注重求解方法差異的同時，有意識地從思維角度去分析類似問題，就可以找到高階思維能力培養(yǎng)的切入點(diǎn)。

2.5 關(guān)注探究性實驗方案的評價

在研究性學(xué)習(xí)中開展實驗方案的設(shè)計，對于中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升，有著積極的作用。探究性實驗中對學(xué)生猜想的驗證，形成的是“事實評價”。而在“事實評價”之前，加強(qiáng)對實驗方案（或設(shè)計）的“思維評價”，則是凸顯“分析、評價、創(chuàng)造”的過程，強(qiáng)化了學(xué)生的思維活動。所以，研究性學(xué)習(xí)中應(yīng)注重組織學(xué)生在實驗前開展對實驗方案的評價。

案例6 為了測量物體間的動摩擦因數(shù)，兩位同學(xué)分別設(shè)計了兩種不同的實驗方案。

方案A：在水平桌面上，用測力計水平拉動一個已知質(zhì)量的滑塊，使滑塊勻速運(yùn)動，讀出測力計的讀數(shù)。再根據(jù)物體平衡時的受力關(guān)系，即可得出此時滑塊所受滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，就可以測得滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。

方案B：水平桌面上鋪有一張白紙，白紙上放著一個已知質(zhì)量的滑塊，滑塊一端被水平繩拉住，水平繩則與固定的測力計相連。沿水平繩向滑塊另一端方向拉動白紙，即可讀出此時的測力計讀數(shù)——滑動摩擦力的大小。更換材料相同、質(zhì)量不同的滑塊，重復(fù)操作，可以得到若干組滑動摩擦力的數(shù)據(jù)。將摩擦力和對應(yīng)的滑塊質(zhì)量列表，可以測得滑塊與紙面的動摩擦因數(shù)。

教學(xué)中對實驗方案的分析評價的討論非常熱烈，兩個實驗操作的穩(wěn)定性、可持續(xù)性、可視性、測量結(jié)果的不一致性等，都被提了出來，而隨著問題的提出，新的設(shè)想也誕生了。比如，實驗B中的測力計可以由力傳感器替代，實驗A改為借助通過滑輪的砝碼下落拉動滑塊等。兩個實驗最終都進(jìn)行了操作，也驗證了學(xué)生對方案的評價。但就整個教學(xué)過程而言，最為出彩的就是對實驗方案的評價過程。

2.6 關(guān)注教師自身的行為模式

高階思維的一個重要特征是能夠“對思維進(jìn)行思維和評價”，這就需要培養(yǎng)學(xué)生不受束縛，敢于思考、批判、評價的勇氣和態(tài)度。作為教師就應(yīng)該更加關(guān)注自身的行為模式，不迷信權(quán)威，敢于對教材進(jìn)行“批判性”評價，以自己的思維方式，為學(xué)生做出表率。

3 物理教師要積極參與中學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)的校本課程建設(shè)

校本課程是拓寬學(xué)生視野，發(fā)展學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生個性和特長的重要載體，也是培養(yǎng)高中生高階思維能力的重要舉措。物理教師在指導(dǎo)學(xué)生開展科技活動、研究性課題、社團(tuán)活動等方面，有著學(xué)科背景的優(yōu)勢，物理教師應(yīng)該積極參與培養(yǎng)中學(xué)生高階思維能力的校本課程建設(shè)，在課程的開發(fā)、建設(shè)中形成自己的特色，搭建高中生高階思維能力培養(yǎng)的獨(dú)特舞臺。

例如，開發(fā)校本辯論課程。辯論課程就是用一定的理由來說明自己對事物或問題的見解，揭露對方的矛盾，以便最后得到正確的認(rèn)識或共同的意見。辯論呈現(xiàn)出的是辯手在接受信息后的分析、評價、創(chuàng)造能力，凸顯的是批判性和創(chuàng)造性思維能力。幾年來我們已經(jīng)看到，辯論課程不再是文科教師的“專利”，已經(jīng)在物理課堂、科技活動中大放異彩。

再如，開發(fā)創(chuàng)新實驗室課程。2010年以來，上海市許多高中都建設(shè)了學(xué)校創(chuàng)新實驗室，不僅給高中生帶來了許多科技發(fā)展的新鮮內(nèi)容，而且培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力、想象能力、設(shè)計能力和創(chuàng)造能力，發(fā)展了學(xué)生的高階思維能力。

以下是某校創(chuàng)新實驗室課程開發(fā)的案例——《能源實驗室課程計劃》。

第一模塊（二課時）：能源的知識。

教學(xué)方法：教師講述、學(xué)生資料查詢交流。

教學(xué)內(nèi)容：能源的概念；常規(guī)能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危機(jī)。

第二模塊（一課時）：能源模型的參觀。

教學(xué)方法：實地參觀、教師講解。

教學(xué)內(nèi)容：火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能源、風(fēng)力發(fā)電。

第三模塊（一課時）：發(fā)電機(jī)原理。

教學(xué)方法：教師授課、教具觀看、學(xué)生體驗。

第四模塊（四課時）：學(xué)生制作（一）——水力發(fā)電機(jī)模型；結(jié)構(gòu)式積木搭建場景；發(fā)電機(jī)模型、水力沖擊系統(tǒng)；各種燈泡發(fā)光表示效果。

第五模塊（四課時）：學(xué)生制作（二）——云霄車機(jī)械能守恒模型的研究；軌道的設(shè)計；軌道平整度調(diào)適；小球運(yùn)動的能量守恒及測量。

第六模塊（四課時）：學(xué)生制作（三）——太陽能發(fā)電的應(yīng)用；太陽能電池板電動勢、內(nèi)電阻的測定；太陽能發(fā)電儲存實驗；太陽能動力的應(yīng)用（路燈、電扇、水泵等）。

第七模塊（四課時）：學(xué)生制作（四）——風(fēng)能發(fā)電機(jī)模型和應(yīng)用；風(fēng)力發(fā)電機(jī)（水平、垂直）功率測定；風(fēng)能動力小車安裝。

第八模塊（四課時）：學(xué)生課題研究作品介紹；重力發(fā)電模擬裝置；太陽能滴灌模擬裝置。

這一課程，從第四個模塊開始，強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計和動手實驗，不僅與學(xué)生已有知識形成了關(guān)聯(lián)，還涉及“分析、評價、創(chuàng)造”等高階思維培養(yǎng)要素，這樣的課程無疑為高中生高階思維的培養(yǎng)搭建了良好的平臺。

高中生高階思維能力的培養(yǎng)，是高中人才培養(yǎng)的一個重要內(nèi)容，也是高中物理教學(xué)中應(yīng)該關(guān)注的問題。只要我們在物理教學(xué)中重視這個問題，有目的、有意識地加強(qiáng)高階思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計和課堂引導(dǎo)，加強(qiáng)對學(xué)生思維發(fā)展水平的研究和分析，就一定能在高中生高階思維能力的培養(yǎng)中，獲得更多的經(jīng)驗和成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]王帥.國外高階思維及其教學(xué)方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]鐘啟泉.為每一個學(xué)生的成長而教——基于“學(xué)的課程”的教學(xué)設(shè)計探析[J].北京大學(xué)教育評論，2009，（3）：112.

[3]鐘志賢.促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，劉政良.淺談高階思維能力[J].才智，2011，（36）：254.

（欄目編輯 廖伯琴）