低階轉(zhuǎn)向高階的高中物理教學(xué)策略
——以“電動勢”教學(xué)為例

■陜西省渭南市教育研究所 閆占軍

新課改要求高中物理教師以培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為起點，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知期待和身心發(fā)展規(guī)律開展課內(nèi)外教學(xué)活動，促使學(xué)生實現(xiàn)低階思維向高階思維的順利過渡。在基于高階思維開展物理教學(xué)活動時，學(xué)生的綜合素質(zhì)越來越高，能夠享受物理學(xué)習(xí)的全過程，實現(xiàn)活學(xué)活用，從而樂學(xué)善學(xué)，高中物理思維教學(xué)模式也得到了優(yōu)化升級，整體課堂教學(xué)效率明顯提升。

一、高中物理高階思維

高中物理高階思維是一個系統(tǒng)性的概念，國內(nèi)外學(xué)者站在不同的視角精準(zhǔn)界定高階思維。結(jié)合學(xué)者的研究結(jié)論不難看出，高中物理高階思維與學(xué)生的認(rèn)知水平和思維習(xí)慣存在聯(lián)系，代表著學(xué)生的認(rèn)知維度，通過對科學(xué)思維的分析可以了解學(xué)生的批判思維能力、問題解決能力，影響著學(xué)生的是非判斷。經(jīng)驗豐富的高中物理教師會主動回歸教學(xué)正軌，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)深度、廣度及效度，鼓勵學(xué)生靈活利用所學(xué)知識大膽批判、自主反思，經(jīng)歷問題分析、解決和評價的全過程，逐步形成良好的高階思維能力。

二、低階轉(zhuǎn)向高階的高中物理教學(xué)意義

（一）有助于提高學(xué)生綜合素質(zhì)

為了促使學(xué)生實現(xiàn)低階思維向高階思維的順利轉(zhuǎn)化，高中物理教師以物理基礎(chǔ)知識為先導(dǎo)，理性分析基礎(chǔ)知識對學(xué)生物理綜合素質(zhì)的重要影響，強化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和記憶，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。在教師全面改革物理教學(xué)模式、調(diào)整教學(xué)思路的過程中，學(xué)生獲得的學(xué)習(xí)資源越來越豐富，接受專業(yè)系統(tǒng)的育人服務(wù)，意識到物理學(xué)習(xí)的價值和樂趣，進(jìn)而出色地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)與高效吸收，逐步形成良好的綜合素質(zhì)。

（二）有助于優(yōu)化思維教學(xué)模式

新課改后的高中物理教學(xué)策略、手段、內(nèi)容和形式發(fā)生了明顯的變化，學(xué)生高階思維的培養(yǎng)受到應(yīng)有的關(guān)注。教師從物理實驗這一核心環(huán)節(jié)入手，全面加深學(xué)生的知識印象，發(fā)展學(xué)生的綜合思維能力，逐步優(yōu)化教學(xué)模式，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。在指導(dǎo)學(xué)生探索新知時，教師不再局限于物理實驗現(xiàn)象的簡單呈現(xiàn)，而是密切關(guān)注學(xué)生的實驗過程體驗，逐步優(yōu)化實驗教學(xué)流程，選擇學(xué)生容易理解的實驗教學(xué)模式，讓學(xué)生全程參與實驗過程，充分發(fā)揮高階思維能力，在手腦并用中掌握理論知識，實現(xiàn)觸類旁通。由此不難發(fā)現(xiàn)，以培養(yǎng)學(xué)生高階思維為導(dǎo)向的高中物理教學(xué)有助于優(yōu)化思維教學(xué)模式，創(chuàng)新物理教學(xué)手段。

（三）有助于提升課堂教學(xué)效率

傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)局限于課堂和教材，演示性實驗所占比重較大，教師十分關(guān)注學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，結(jié)合已有的教學(xué)經(jīng)驗，科學(xué)設(shè)計教學(xué)方案，一步一個腳印地引導(dǎo)學(xué)生。這種教師講、學(xué)生聽的育人模式盡管能夠保障課堂教學(xué)進(jìn)度，但是不利于學(xué)生高階思維的培養(yǎng)。教師應(yīng)打破教學(xué)常規(guī)，緊跟時代發(fā)展步伐，嘗試?yán)梦⒄n及翻轉(zhuǎn)課堂激活學(xué)生思維，刺激學(xué)生的多個感官，吸引學(xué)生眼球，確保學(xué)生能夠沉下心來深度分析物理知識，掌握知識的本質(zhì)及原貌。在大膽探究、深度思考與小組合作的過程中，學(xué)生的高階思維越來越強，整體課堂教學(xué)質(zhì)量和效率得到了明顯提升。

三、低階轉(zhuǎn)向高階的高中物理教學(xué)原則

（一）整體性與層次性相結(jié)合的原則

指向高階思維的高中物理教學(xué)比較復(fù)雜，教師需要結(jié)合整體性原則指導(dǎo)學(xué)生探索新知，朝著高階思維不斷努力，明確個人學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)，迎難而上。在組織高中物理教學(xué)活動時，教師要站在宏觀發(fā)展視角理性分析高階思維的培養(yǎng)要求，整合多種訓(xùn)練模式，提升學(xué)生的思維高度，確保學(xué)生能夠自主感知問題情境，積極思考多元問題，在復(fù)雜的問題情境中感悟物理知識的本質(zhì)及原貌，全程參與思維活動。作為層次性原則的前提，整體性的宏觀導(dǎo)向作用不容忽略。教師要理性分析高階思維培養(yǎng)的層次性，正視學(xué)生的個體差異，靈活調(diào)整教學(xué)思路，確保學(xué)生經(jīng)歷“量變”向“質(zhì)變”轉(zhuǎn)化的全過程。經(jīng)驗豐富的教師會了解思維訓(xùn)練的典型過程，結(jié)合思維訓(xùn)練難度的層次性引導(dǎo)學(xué)生，貼近學(xué)生的思維水平，在設(shè)計低階思維活動的同時適當(dāng)提升思維訓(xùn)練的高度及層次，用層次性問題驅(qū)動學(xué)生的高階思維，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)感性向理性、形象向抽象、簡單向復(fù)雜的思維轉(zhuǎn)變。

（二）目標(biāo)性與導(dǎo)向性相結(jié)合的原則

為了促使學(xué)生實現(xiàn)低階思維向高階思維的順利過渡，高中物理教師學(xué)一要結(jié)合教學(xué)目的以及教學(xué)要求科學(xué)定位高階思維的培養(yǎng)方向，根據(jù)這一目標(biāo)設(shè)計教學(xué)方案，正確引導(dǎo)教學(xué)實踐活動，調(diào)動學(xué)生參與思維實踐活動的能動性。在開展教學(xué)評價活動時，教師應(yīng)指向?qū)W生的高階思維，實現(xiàn)高階思維培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)策略和手段的完美融合，鼓勵學(xué)生自主反思，嘗試多元教學(xué)評價策略，凸顯教學(xué)評價的多元作用。導(dǎo)向性原則要求教師以發(fā)展的眼光看待學(xué)生，了解學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律，整合利用優(yōu)質(zhì)的教育資源，盡可能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，確保學(xué)生能夠達(dá)到設(shè)定的高階思維水平。在以導(dǎo)向性原則開展各類教學(xué)活動時，教師要確保教學(xué)系統(tǒng)中的各項要素統(tǒng)一并服務(wù)于培養(yǎng)學(xué)生高階思維的目標(biāo)，用這一目標(biāo)“統(tǒng)領(lǐng)”課內(nèi)外教學(xué)活動，實現(xiàn)多個教學(xué)要素的有效整合，逐步形成一個有機體。

（三）發(fā)散性與聚合性相結(jié)合的原則

思維的廣度會受思維發(fā)散性的影響，思維的深度則會受思維具體性的影響，教師需要以學(xué)生的發(fā)散性思維為重點，理性分析學(xué)生思維的流暢性和靈活性，鼓勵學(xué)生站在不同的視角，嘗試多種方法思考問題，尋求最佳的問題解決對策。在培養(yǎng)學(xué)生高階思維時，教師要以發(fā)散性原則和聚合性原則為指導(dǎo)，組織開展小組討論活動，讓學(xué)生在分析、討論、比較、歸納的過程中找到解決問題的多種思維方式，全程參與思維活動，充分發(fā)揮個人的想象力，學(xué)會由表及里、由淺入深地透過問題表象找到問題的本質(zhì)，了解事物之間的邏輯關(guān)系。

四、低階轉(zhuǎn)向高階的高中物理教學(xué)策略

（一）重演學(xué)科知識，指導(dǎo)學(xué)生自主提出問題

作為培養(yǎng)學(xué)生高階思維的重要手段，重演學(xué)科知識在高中物理教學(xué)中較為常見，不容忽視。這一教學(xué)模式以學(xué)生探索物理知識發(fā)展的全過程為核心，促使學(xué)生遷移新舊知識，提出具有一定研究價值的問題，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)和自主探究，逐步打下扎實的高階思維發(fā)展基礎(chǔ)。教師則需要將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生自主提出問題，進(jìn)而全程投入物理課堂，實現(xiàn)深度思考和理性分析。為了順利重演學(xué)科知識，教師會借助經(jīng)典教學(xué)案例吸引學(xué)生的注意力，創(chuàng)新課堂導(dǎo)入模式。

比如，正式授課前，教師播放考古界發(fā)現(xiàn)兩千多年前古巴格達(dá)人生產(chǎn)的電源視頻，學(xué)生全神貫注，學(xué)習(xí)熱情高漲，教師則可以趁熱打鐵，科學(xué)劃分學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生以兩人為一組，將相同的芯片和銅片作為電極，用常見的食用油、牛奶和果汁制作不同的原電池，主動從古人的智慧中汲取靈感，自主測量原電池兩端的電壓。在動腦思考、動手操作的過程中，學(xué)生大受啟發(fā)，產(chǎn)生由內(nèi)而外的學(xué)習(xí)能動性和自信心，并提出不同的問題，如“最終得出的數(shù)據(jù)對三個原電池意味著什么？”“為什么果汁電解液兩端的電壓大于牛奶電解液兩端的電壓？”“為什么食用油電解液兩端的電壓為0”。針對學(xué)生提出的不同問題，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生深度分析古巴格達(dá)人對電源的研究資料，全面激活學(xué)生思維，明確指明學(xué)生的研究思路，讓學(xué)生在小組內(nèi)部合作分工，綜合分析測量得出的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生探索問題的意愿及動機，逐步實現(xiàn)深度探究與合作互動，形成良好的高階思維能力。

（二）注重類別反思，鼓勵學(xué)生構(gòu)建學(xué)科模型

類比是一種重要的思維模式，有助于學(xué)生實現(xiàn)低階思維向高階思維的順利轉(zhuǎn)化。在自主類比的過程中，學(xué)生主動探索新知，利用已知知識推測未知知識，實現(xiàn)批判性總結(jié)和大膽反思，逐步生成新的物理意義，并更新知識庫，構(gòu)建完善的學(xué)科模型和思維框架。比如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電動勢時，很多學(xué)生對這一物理概念知之甚少，難以理解抽象乏味的物理知識，教師可以結(jié)合這一重難點指導(dǎo)學(xué)生類比多種思想方法，根據(jù)學(xué)生的思維習(xí)慣設(shè)置問題，如“電源外部的電子在導(dǎo)線中如何移動？”“電源內(nèi)部的電子方向是怎樣的？”“電源內(nèi)部的電子受到電場力方向是怎樣的？它們做什么工作？”“在電源內(nèi)部，電子是靠什么力到電源負(fù)極？”通過層層設(shè)問指導(dǎo)學(xué)生自主探索新知。

在設(shè)置問題情境并確保學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，教師可以結(jié)合寓教于樂的教育理念設(shè)置游戲裝置，提前準(zhǔn)備大小不一的兩個輪子，引導(dǎo)學(xué)生自主分析大輪連在電動機上通過皮帶驅(qū)動小輪，利用類比電源的實驗裝置指導(dǎo)學(xué)生分析其中的奧秘，讓學(xué)生將小球從軌道頂端釋放，小球沿軌道滑到底端碰撞后靜止，鼓勵學(xué)生分析如何讓這一過程持續(xù)地循環(huán)起來。在問題的驅(qū)動下，學(xué)生認(rèn)真思考，分析實驗裝置，教師則可以打開電動機電源轉(zhuǎn)動大輪，指導(dǎo)學(xué)生細(xì)心觀察，綜合類比和聯(lián)想，讓學(xué)生意識到能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律和方式。在夯實學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)后，教師則可以提出高階問題，如“如果某電源內(nèi)部1C 的電荷發(fā)生了移動，非靜電力做了2J的功，另一電源內(nèi)部2C的電荷發(fā)生移動，非靜電力做了3J的功，那么，誰把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力更強呢？該怎樣描述這一轉(zhuǎn)化能力呢？”提出問題后，學(xué)生認(rèn)真思考，理性分析電動勢的基本定義和物理意義。

教師繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生動手操作和實驗探究，讓學(xué)生深度討論問題背后的知識原理，調(diào)用生活經(jīng)驗，大膽探究，嘗試?yán)蒙钪谐Ｒ姷母呻姵匾约半妷簜鞲衅鳒y量太陽能電池的電動勢與光照強度之間的關(guān)系，確保學(xué)生對電源知識有更深刻的理解及認(rèn)知。在自主思考問題及類比反思的過程中，學(xué)生對抽象物理知識的理解更加具體，能夠逐步建立電動勢的物理概念模型，個人的創(chuàng)造力和批判性思維能力也得到了充分鍛煉。

（三）引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生探索知識本質(zhì)

學(xué)生高階思維的培養(yǎng)離不開深度學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)離不開認(rèn)知沖突。教師可以適當(dāng)拔高教學(xué)難度，設(shè)計具有一定挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，用問題激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生“跳一跳就摸得著”，組織學(xué)生在深度學(xué)習(xí)、小組合作和個性化探究中提出解決問題的最佳方法，逐步形成良好的分析推理能力，全面掌握問題的本質(zhì)。比如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電動勢概念時，教師可以設(shè)置合作學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生完成物理小實驗。如用一節(jié)1.5伏干電池給氖泡供電，觀察氖泡是否能夠順利通電并發(fā)光，或者將兩個果汁電池串聯(lián)，給氖泡供電，觀察氖泡是否能順利通電并發(fā)光。在實驗操作中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)一節(jié)干電池能夠使氖泡發(fā)光，兩節(jié)果汁電池串聯(lián)不能使氖泡發(fā)光，因此產(chǎn)生“兩節(jié)干電池電動勢之和大于一節(jié)干電池，為什么不能使氖泡發(fā)光”的疑問。教師則可以指導(dǎo)學(xué)生帶著問題在小組內(nèi)部合作交流，討論產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，并鼓勵學(xué)生通過畫圖表的形式分析實驗現(xiàn)象。在教師的循循善誘下，學(xué)生能夠得出“電源有電阻，且果汁電池電阻較大”的結(jié)論。這種基于認(rèn)知沖突的高階思維培養(yǎng)模式符合新課改的初衷，能夠拉近學(xué)生與學(xué)科知識之間的距離，學(xué)生也會根據(jù)實驗現(xiàn)象深度剖析物理知識的本質(zhì)，逐步形成良好的問題意識。

（四）加強拓展延伸，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科價值觀念

低階轉(zhuǎn)向高階的高中物理教學(xué)耗時耗力，無法立竿見影，是一個持續(xù)性的教學(xué)過程。物理課堂教學(xué)時間和空間比較有限，教師要在充分利用課堂教學(xué)時間和空間的同時，適當(dāng)拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)課內(nèi)向課外的有效遷移，培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀，增強學(xué)生的責(zé)任意識，讓學(xué)生對物理這門課程有一個耳目一新的感覺。比如，教師可以導(dǎo)入物理案例：在日常生產(chǎn)和生活中，干電池發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，但是干電池被稱作環(huán)境的殺手，極大危害著土壤和水資源。結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一節(jié)5 號電池會污染一平方米的土壤，導(dǎo)致土壤絕收，一粒紐扣電池會污染60萬升水，由此不難看出，廢舊電池對環(huán)境的破壞。但是我國的廢舊電池處理工作不夠理想，處于前期探索階段，公眾的思想認(rèn)知停留于淺層。展示完基本案例背景資料后，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識搜集廢舊電池污染環(huán)境的相關(guān)資料，小組內(nèi)部共同制作宣傳海報，用課外碎片化的時間開展宣傳工作，提醒同學(xué)或身邊的親朋好友不隨意丟棄廢電池。這種將課內(nèi)引向課外的教學(xué)模式能夠提升學(xué)生的思想境界以及物理課堂教學(xué)層次，讓學(xué)生意識到干電池有利有弊，其對環(huán)境造成的危害不容忽視，進(jìn)而主動在小組內(nèi)部合作過程中形成良好的環(huán)保意識和社會責(zé)任感，做到身體力行、知行合一。

五、結(jié)語

綜上所述，在培養(yǎng)學(xué)生高階思維時，高中物理教師要整合多種教學(xué)對策，從重演學(xué)科知識著手，扮演指導(dǎo)者的角色，讓學(xué)生自主提出問題，利用寶貴的課堂教學(xué)時間指導(dǎo)學(xué)生類比反思學(xué)科知識，構(gòu)建學(xué)科模型。然后根據(jù)學(xué)生的思維習(xí)慣引發(fā)認(rèn)知沖突，指導(dǎo)學(xué)生探索知識本質(zhì)，并拓展課堂內(nèi)容，全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科價值觀念，確保學(xué)生掌握行之有效的高中物理學(xué)習(xí)技巧，從低階思維轉(zhuǎn)向高階思維。