創(chuàng)客教育理念下高中物理實驗對高階思維培養(yǎng)的策略研究

摘 要：本文以促進學生思維品質(zhì)發(fā)展為目的，采取案例分析等方法對創(chuàng)客教育理念下高中物理實驗對高階思維培養(yǎng)的策略進行研究，并從開展自主性、開放性、靈活性、創(chuàng)新性物理實驗這四個方面提出建議，以供參考.

關鍵詞：創(chuàng)客教育理念；高中物理實驗；高階思維；培養(yǎng)策略

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0092-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：張扣美（1977.6-），女，江蘇省省泰州人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，以創(chuàng)新為核心的創(chuàng)客教育逐漸形成并受到了廣泛的關注.在高中物理實驗教學中引入創(chuàng)客教育理念，有利于學生運用抽象概括、分析綜合、推理論證等方法探究物理現(xiàn)象，也能夠讓學生在質(zhì)疑、批判、檢驗、修正、創(chuàng)新等活動中發(fā)展高階思維，提升核心素養(yǎng).基于此，在創(chuàng)客教育理念的指導下，教育工作者可以采取以下策略展開實踐教學，以培養(yǎng)學生的高階思維.

1 開展自主性物理實驗，培養(yǎng)學生高階思維

根據(jù)創(chuàng)客教育理念的指導，高中物理教師應尊重學生的主體地位，設計自主實驗任務，促使學生主動學習，實現(xiàn)思維的發(fā)展.

例如在“測量電池電動勢和內(nèi)阻”的實驗指導中，教師通過對學情的分析發(fā)現(xiàn)，由于“電源電動勢”這一概念較為抽象，學生存在理解困難.如果采取常規(guī)的講解方式，學生缺乏對抽象物理概念的體驗，自然也難以理解其本質(zhì).針對此，根據(jù)創(chuàng)客教育理念，教師將實驗過程劃分為幾個不同的小任務，引導學生分組合作、自主探究，以培養(yǎng)學生的高階思維能力.

在任務一中，教師要求學生自主探究水果電池和干電池哪個容易讓小燈泡發(fā)光.這一實驗中設置了認知沖突，學生通過簡單有趣的實驗，加深了對電動勢和內(nèi)阻概念的認識，同時也為后續(xù)的實驗研究做好了準備.

在任務二中，教師要求學生分組合作，測量水果電池或干電池的電動勢和內(nèi)阻，并反饋：為什么相同電動勢情況下干電池能讓小燈泡發(fā)

而水果電池卻不行？通過自主探究，學生對閉合電路歐姆定律和能量守恒定律的認識更加深入.

在任務三中，教師要求學生測量水果電池和干電池的電動勢和內(nèi)阻并對比分析，小組自行選擇實驗方案.在這一環(huán)節(jié)，學生經(jīng)過實驗，思考實驗中針對自主探究中存在的問題與不足進行強化訓練，實驗后對比分析，開拓思維，提升整合歸納的能力.

在任務四中，教師要求不同小組根據(jù)組內(nèi)實驗方案采集數(shù)據(jù)并處理，最后呈現(xiàn)實驗結論，并作出解釋.在實驗中教師鼓勵各小組采用多種方法解決問題，實現(xiàn)組內(nèi)相互學習.

在任務五中，教師要求小組通過“答辯”，評價不同實驗方案的優(yōu)劣，科學分析誤差來源，反饋針對不同的電池，科學合理地選擇測量電路，最后做好歸納總結.在這一環(huán)節(jié)，學生能夠在對比中領悟各實驗方案的優(yōu)劣，并獲取解決關鍵問題的各種方法.

綜上，通過設計自主探究實驗任務，教師將學習的主動權交給了學生，鍛煉了學生的自主意識，也培養(yǎng)了學生獨立思考能力.

2 組織開放性物理實驗，培養(yǎng)學生高階思維

在創(chuàng)客教育理念的指導下，高中物理教師應設計開放性實驗，讓學生在自由、寬松的環(huán)境中盡情思考、探索，實現(xiàn)思維的發(fā)展.

例如在放假期間，為豐富學生的課余生活，促進學生的創(chuàng)新發(fā)展，教師基于創(chuàng)客教育理念，為學生布置了兩個開放性的家庭小實驗：繪制簡諧運動的振動圖像，利用單擺測重力加速度，研究單擺周期的影響因素.

在家庭環(huán)境中，學生就地取材，通過自主探究完成了實驗任務，展示了實驗成果.其中在“繪制簡諧運動的振動圖像”實驗中，有學生利用雞蛋充當小球，細繩當擺線，制作了常規(guī)實驗中所見的單擺；然后在“雞蛋”上面放了一個鋼尺，以方便讀出單擺的位移，同時在下面放了一個秒表，方便計時；最后巧妙利用“慢動作”拍攝的方法，讀出單擺在各個時刻的位移，描點連線，重復三次，得到了振動曲線.

在“研究單擺周期的影響因素”的實驗中，有學生根據(jù)所學對實驗進行了細化，即研究單擺的周期與振幅、小球質(zhì)量、擺長的關系.在實驗中，學生用細線將大樟腦丸（A、B、C）、小樟腦丸、乒乓球分別用細線拴在管道上，并開始單擺運動.每次啟動時都借助鋼尺讓小球由靜止釋放，避免小球發(fā)生除單擺外的其他運動，以保證實驗的準確性.在實驗報告中，學生詳細記錄了參數(shù)數(shù)據(jù)，以及不同振幅（最大擺角）下單擺的周期、不同質(zhì)量下單擺的周期、不同搖長下單擺的周期，最后得出結論：單擺的振動周期和單擺的振幅和擺球的質(zhì)量無關，和單擺的擺長和有關.

此外，還有學生利用家里的暖氣片作為背景輔助實驗，并清晰地展現(xiàn)了實驗步驟，完成了對擺周期影響因素的研究.在探究單擺周期與振幅關系的實驗中，學生先將膠帶位于離平衡位置2.5 cm的距離，準備好手機計時器并松手；當膠帶位置到暖氣片中央時開始記錄，一次全震動記錄一次時間；取中間的幾次計數(shù)，計算平均值t₁約等于1.214 s；將膠帶位于離平衡位置6 cm的距離，準備好手機計時器并松手；當膠帶位置到暖氣片中央時開始記錄，一次全震動記錄一次時間；取中間的幾次計數(shù)，計算平均值t₂約等于1.216 s.在探究單擺周期與小球質(zhì)量關系的過程中，學生重復上述實驗的前三步，然后將狗咬膠位于離平衡位置2.5 cm的距離，準備好手機計時器并松手；當狗咬膠位置到暖氣片中央時開始記錄，一次全震動記錄一次時間；取中間的幾次計數(shù)，計算平均值t₃約等于1.214 s.在探究單擺周期與擺長關系時，學生依然重復上述實驗的前三步，然后將細繩縮短至15 cm；將膠帶位于離平衡位置2.5 cm的距離，準備好手機計時器并松手；當膠帶位置到暖氣片中央時開始記錄，一次全震動記錄一次時間；最后取中間的幾次計數(shù)，計算平均值t₄約等于0.846 s.

這樣的家庭實驗開放且有趣，不僅激發(fā)了學生學習物理的興趣，也拓展了學生的思維，讓學生根據(jù)所學自主設計實驗，并在開放的環(huán)境中深入探究思考，實現(xiàn)了高階思維的全面發(fā)展.

3 設計靈活性物理實驗，培養(yǎng)學生高階思維

靈活性的物理實驗能夠刺激學生主動思考，讓他們將理論知識與實踐活動聯(lián)系起來，活學活用，探索尋找更加合適的實驗過程，進而通過不同的方式感知、理解物理知識.基于此，在創(chuàng)客教育理念的指導下，高中物理教師應重視培養(yǎng)學生思維的靈活性，促使學生的思維從低階向高階過渡.

例如在“摩擦力”實驗指導中，教師通過趣味實驗和常規(guī)實驗兩種方式對學生進行引導，促使他們靈活思考不同物理現(xiàn)象中摩擦力的作用.其中在“體驗靜摩擦力”實驗中，教師設計了觀察“筷子提米”的小實驗，讓學生在生動有趣的實驗氛圍中思考靜摩擦力及其產(chǎn)生條件，讓學生聯(lián)系生活經(jīng)驗認識到：接觸面粗糙的物體之間有相對運動趨勢時就會產(chǎn)生靜摩擦力.同時，教師還設計了觀察“刷子刷桌面”的小實驗，引導學生思考靜摩擦力的方向與物體的相對運動趨勢方向之間的關系，以加強對相對運動趨勢的理解，體會受力平衡狀態(tài)下靜摩擦力的大小.在學生對靜摩擦力形成了一定的思考與認識后，教師則開展常規(guī)實驗，引導學生探索靜摩擦力的變化，并嘗試繪制f-t圖.在實驗中，教師為各組學生提供了實驗器材，并要求學生根據(jù)提示自主安裝實驗器材，并在容器中緩慢加入細沙，通過力傳感器讀出繩子拉力，最后在物體保持靜止的狀態(tài)下，不斷增加細沙，記錄繩子拉力隨時間的變化.根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)以及教師的提示指導，各組學生都得到了二力平衡條件物塊所受靜摩擦力與時間圖像（f-t圖）.

綜上，在物理實驗指導中，教師盡量為學生創(chuàng)造自主探究、靈活思考的空間，讓他們能夠通過不同的實驗現(xiàn)象探究其中的物理規(guī)律，進而將理論與實踐融會貫通，完成實驗要求.4 推進創(chuàng)新性物理實驗，培養(yǎng)學生高階思維

創(chuàng)客教育理念突出強調(diào)的是激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力.基于此，在高中物理實驗教學中，教師應立足物理學科教學要求，以課程標準為依據(jù)，設計開展具有高中物理探究與體驗相結合的自主創(chuàng)新實驗，以重點培養(yǎng)學生科學思考問題的能力，讓學生打破思維定勢，促進學生創(chuàng)新思維發(fā)展，真正激發(fā)出學生無窮的創(chuàng)造力.

例如在高中物理力學實驗的教學指導中，教師根據(jù)創(chuàng)客教育理念將課程內(nèi)容定位在開放性趣味實驗探究.

在“不起眼的瓶子”這一實驗中，探究內(nèi)容是：將點燃的蠟燭放在瓶子后面，如果你從蠟燭的對面吹瓶子，蠟燭同樣可能熄滅，好像瓶子根本不在那里.請你從物理學的角度來解釋這個現(xiàn)象.

在實驗探究中，教師鼓勵學生思考、猜測這一現(xiàn)象背后的原因.有的學生認為是因為流體有黏性，氣流被粘在瓶子表面，所以瓶子背后的蠟燭會被吹滅；有的同學認為蠟燭所以被吹滅是因為有大氣壓，大氣壓將吹出的空氣壓在瓶子表面，使其沿瓶子表面運動，所以會吹滅瓶子背后的蠟燭，如同瓶子不存在一樣，所以，即便瓶子是沒有摩擦力，瓶子后面的蠟燭也會被吹滅.為了驗證學生的猜測，教師指導他們分組實驗，并嘗試繪制氣流在瓶子周圍通過的路線.通過創(chuàng)新探索，學生逐漸發(fā)現(xiàn)：氣流因為遇到瓶子的阻擋，速度降低，所以靠近瓶子的氣流的壓力升高.根據(jù)力是改變物體運動狀態(tài)的原因的道理，由于壓力升高，所以氣流的方向發(fā)生改變，氣流分成兩股，沿瓶子上部的一股和沿瓶子下部的一股.

氣流的速度方向是沿直線方向的，而瓶子是曲面的，氣流有沿瓶子表面的法向遠離瓶子的趨勢，于是在瓶子表面產(chǎn)生低壓.在低壓的作用下，氣流又改變了運動方向，在不斷產(chǎn)生低壓、不斷改變方向的情況下，氣流便會沿瓶子表面曲線運動，并“繞”到瓶子的背后，最后將瓶子背后的蠟燭撲滅.

綜上，物理實驗的設計打破了傳統(tǒng)實驗的模式，為學生的獨立思考提供了空間，同時也為學生提供了創(chuàng)造性實踐的機會，讓他們在親身體驗的過程中質(zhì)疑、分析、批判、發(fā)散，并深入理解物理規(guī)律，實現(xiàn)了創(chuàng)新思維的發(fā)展.

總之，創(chuàng)客教育理念下高中物理實驗對學生高階思維的培養(yǎng)有著重要意義.上文結合教學實踐，對如何運用創(chuàng)客教育理念設計實施高中物理實驗、如何培養(yǎng)學生的高階思維提出了幾點建議，為相關研究提供了參考，但是其中依然存在諸多不足.所以，隨著教育改革的深入，教育工作者應繼續(xù)開展教學探究，進一步研究創(chuàng)客教育理念的應用價值，優(yōu)化設計高中物理實驗，為學生高階思維的發(fā)展創(chuàng)造更加有力的環(huán)境.

參考文獻：

[1] 蔡嫦芳.創(chuàng)客教育理念下高中物理實驗對高階思維培養(yǎng)的策略探析[J].名師在線，2023（02）：5-7.

[責任編輯：李 璟]