指向高階思維的初中物理實驗教學研究

【摘

要】新課程標準下，初中物理教學目標進行改革與優(yōu)化，將培養(yǎng)學生高階思維作為教學主要目標。物理實驗教學具有較強的實踐性和探究性，在培養(yǎng)學生高階思維方面發(fā)揮重要作用，教師要充分利用物理教學資源，了解學生高階思維發(fā)展的相關需求，通過創(chuàng)新教學形式，將高階思維的培養(yǎng)落實到物理實驗教學中。【關鍵詞】高階思維；初中物理；實驗教學高階思維能力的培養(yǎng)需要在高階學習活動中進行，初中物理教學中實驗教學活動屬于學生的高階學習活動，要求學生能在扎實的物理知識的基礎上，通過科學設計實驗、規(guī)范操作實驗及觀察分析實驗，獲得相關的知識和技能。但是從當前的初中物理教學情況來看，教師對實驗教學的重視度不夠，而且在實驗教學中學生的主體地位不受重視，很難借助實驗教學有效提升學生的高階思維能力。因此，初中物理教師要注重對教學理念的更新和優(yōu)化，加大對實驗教學的重視力度，并立足生本理念，強化實驗教學中對學生高階思維能力的培養(yǎng)效果。一、初中物理實驗教學中培養(yǎng)學生高階思維的意義實驗教學是初中物理課程中的重要內容，在物理實驗教學中培養(yǎng)學生的高階思維是新課標的要求，對學生的學習發(fā)展及提升實驗教學質量等都有重要的價值。具體來看，初中物理教學中培養(yǎng)學生高階思維的意義主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）有利于提升實驗教學的實效。物理教學改革中對實驗教學的重視度越來越高，提升實驗教學的實效也是實驗教學優(yōu)化改革的主要目標。通過培養(yǎng)學生的高階思維，能夠促進學生主動思考，強化學生在物理實驗中的學習自主性及探究積極性，實現(xiàn)了將傳統(tǒng)物理實驗教學中學生被動學習轉變成學生主動設計實驗、操作實驗與探究實驗，讓物理實驗教學任務得以順利完成，并有效提高了實驗教學的實效性。（2）有利于激發(fā)學生物理實驗探究興趣。興趣是最好的老師，在初中物理實驗教學中培養(yǎng)學生的高階思維對激發(fā)學生物理實驗興趣也有重要意義，在培養(yǎng)學生高階思維的過程中，教師會對學生進行有效的啟發(fā)和引導，比如引導學生自主設計和探究、引導學生對問題的思考、引導學生對實驗進行創(chuàng)新、引導學生大膽質疑，這些都能夠激發(fā)學生思維活力，使學生產(chǎn)生自主思考和探究的積極性，不僅能夠強化學生對物理實驗的探究興趣，還能夠培養(yǎng)學生良好的科學探究精神。（3）有利于實現(xiàn)學生核心素養(yǎng)全面發(fā)展。發(fā)展學生的核心素養(yǎng)是初中物理教學的關鍵目標，在培養(yǎng)學生高階思維的過程中，教師會設計多樣化的物理實驗教學活動，比如小組合作實驗探究、實驗創(chuàng)新大賽等，這樣一來，學生在提升高階思維的同時，在合作能力、問題分析和解決能力及探究能力、創(chuàng)新能力等方面也有良好的發(fā)展。二、初中物理實驗教學的現(xiàn)狀雖然在初中物理教學中實驗教學是非常重要的教學內容，但是從當前初中物理實驗教學的現(xiàn)狀來看，還存在很多問題影響學生高階思維的發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）教師對實驗教學不重視。目前，在初中物理教學中，教師的教學理念較為陳舊，主要是以物理基礎知識教學為主，只關注學生物理考試成績，而對物理實驗教學的重視度不夠。主要表現(xiàn)為，物理實驗教學次數(shù)相對較少，物理實驗室建設水平較低，大部分物理實驗是以教師理論講解的方式進行，學生缺少實踐操作的機會。（2）教師對學生高階思維發(fā)展不重視。物理實驗教學中，教師采用的教學形式單一，是以灌輸、示范的方式為主，學生自主設計、自主操作、自主創(chuàng)新的空間不足。這主要是教師不重視對學生高階思維的培養(yǎng)，只是讓學生掌握基本的物理實驗知識，與簡單的物理實驗操作，沒有針對學生的高階思維發(fā)展需求設計實驗教學方案、創(chuàng)新實驗教學形式，影響學生高階思維能力的發(fā)展。（3）未能及時開展物理實驗評價。物理實驗評價是針對學生物理實驗過程及物理實驗結果進行總結與點評，可以幫助學生了解自身在實驗中存在的問題，以及在核心素養(yǎng)及思維發(fā)展上的水平，但是教師沒有認識到物理實驗評價的重要性，未能及時對物理實驗教學展開評價，這也是目前在物理實驗教學中影響學生高階思維發(fā)展的主要因素三、指向高階思維的初中物理實驗教學的實踐策略（一）理解信息，構建模型初中物理新課程標準中，明確要求在教學中要引導學生運用所學模型分析常見的問題，提升學生解決實際問題的能力。而“所學模型”就是學生在學習過程中對相關信息的收集、描述、整理、解釋、觀察、想象、預測及分析的過程，正是學生高階思維發(fā)展的過程。因此，教師可以通過引導學生收集信息、整理分析信息，構建所學模型，發(fā)展學生高階思維的同時，促進學生對所學知識的深度理解。例如，在進行“聲現(xiàn)象”這部分內容的教學中，需要學生掌握一項重要知識點為“聲音具有能量”，而在以往的教學中，主要是通過直接理論灌輸，讓學生記住這一結論即可，而在物理研究中，這一結論是通過信息收集、某型構建、分析推理而得出的，因此，教師可以圍繞這一部分內容組織學生開展實驗學習，訓練學生的高階思維能力，具體的實驗流程如下：（1）準備實驗所需的器材，包括揚聲器、蠟燭、打火機等。（2）將揚聲器對準蠟燭，點燃蠟燭。（3）打開揚聲器，逐漸調大聲音，觀察整個過程蠟燭火焰的變化情況。學生通過觀察、記錄、整理、分析等思維活動，得出結論。在此過程中，對學生的高階思維培養(yǎng)包括多方面，比如收集信息、信息的辨析、模型的構建及分析歸納等。通過這一系列的高階思維的培養(yǎng)，學生對課程知識有了深度的理解，不僅能夠記住“聲音具有能量”這一知識點，還能對聲音能量的產(chǎn)生及傳播等有更深入的了解。教師要改變以往直接給學生灌輸知識的教學思維，要盡可能地利用實驗教學的方式，加大實驗教學力度，為學生創(chuàng)造更多實驗的機會，使學生在試驗中收集信息、分析信息、整理信息，最終得以對相關物理知識有深度的理解，既提高了物理教學的實效，又能提升對學生高階思維培養(yǎng)的效果。（二）實踐應用，科學論證初中物理新課標中要求教師在實驗教學中要引導學生能夠通過實踐操作，得出事實依據(jù)，并利用證據(jù)進行辯證，而不是讓學生對物理知識、實驗現(xiàn)象及結論等進行死記硬背，這也是培養(yǎng)學生高階思維的主要過程。科學論證需要學生能夠具備較強的想象力、猜測能力，并且想象與猜測要合理，要具備一定的科學依據(jù)，使想象、猜測與證據(jù)之間存在一定的邏輯關系。學生在物理實驗中，要根據(jù)自己的想象和猜測自主設計實驗步驟，并完成實驗操作，在實驗操作的過程中認真觀察并記錄相關的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象，這些都將成為其論證自己猜想與假設的關鍵證據(jù)，科學論證的過程也是學生高級思維發(fā)展的過程，因此，教師根據(jù)學生高階思維發(fā)展的需求，對物理實驗教學方案進行改革與創(chuàng)新，為學生自主設計實驗、觀察記錄實驗、探究實驗創(chuàng)造條件。例如，在進行有關電流、電壓、電阻三者之間關系的物理實驗教學中，教師先引導學生利用所學的理論知識對三者之間關系進行猜想，然后組織學生在小組合作學習中，針對小組內的猜想進行實驗的方案設計，然后通過小組合作實驗操作、觀察、分析等思維活動，整理證據(jù)，對自己的猜想進行論證。比如，教師為學生展示圖1，并闡明這時某位學生在連接電路之前，電流表的示數(shù)，讓學生猜測是什么原因導致的，并通過具體的實驗操作論證，同時提出解決辦法，并說出如果不進行調整，會給實驗結果帶來哪些影響。學生通過觀察圖片，猜想該名同學在物理實驗之前沒有對電流表進行調零，并通過具體的實驗操作，驗證了這一猜想，同時學生在實驗操作中，給出了電流表調零的具體操作方法，并按照該圖的電流表示數(shù)進行實驗，得出的實驗結果會偏大。這一過程能夠促使學生自主開展實驗學習，而且能夠有效發(fā)散學生的思維，提升學生的邏輯推理及科學論證等高級思維品質。教師要讓學生自主進行交流討論，給學生自主思考和探究創(chuàng)造良好的條件，最大程度提升學生學習的主觀能動性，從而保障學生高階思維的發(fā)展。（三）評價反思，質疑創(chuàng)新實驗教學評價環(huán)節(jié)是學生進行反思、總結及質疑和創(chuàng)新的關鍵環(huán)節(jié)，教師要改變以往的教學評價模式，提升學生在實驗評價中的參與度，引導和鼓勵學生自主進行實驗的總結與分析，針對試驗想象與實驗結果發(fā)表自己的見解，大膽質疑。學生在闡述實驗結果的過程中要注意語言表達的邏輯性、論證的科學性與嚴謹性。教師在鼓勵學生大膽表達自己觀點和看法的過程中，后者在表述自己實驗過程和實驗結果的過程中，鼓勵其他學生質疑，讓班級學生都參與討論。教師通過引導學生反思、質疑，使學生能夠改善自己的思維結構，能夠在物理實驗、學習中及日常的生活中，多問幾個為什么，從而有效提升學生的質疑創(chuàng)新素養(yǎng)。例如，在“聲音具有能量”的實驗過程中，有的學生做出了圖2的實驗裝置。該學生將收集的音樂作為聲源，并連續(xù)擺放了三根蠟燭。在實驗過程中，學生收集到的證據(jù)包括兩方面，一是蠟燭a、b、c的火焰開始晃動，二是蠟燭a、b、c的火焰晃動幅度逐漸減小。得出的結論也有兩個，一是聲音具有能量，二是聲音能量在傳播時會隨著距離的增加而減小。在教學評價時，教師鼓勵其他學生對該學生闡述的實驗過程、收集的實驗證據(jù)及論證的結論進行評價與質疑。有的學生提出，第二個結論根據(jù)所收集到的證據(jù)進行論證并不夠充分，缺乏嚴謹性和周密性。教師則鼓勵質疑的學生對自己的想法進行表述，要求表述得要科學、合理。除了針對實驗過程、實驗結論及論證過程等進行反思、總結、質疑與評價，教師還要鼓勵學生根據(jù)評價結果、提出的問題，進行實驗的創(chuàng)新設計。四、結束語綜上所述，初中物理教學中培養(yǎng)學生的高階思維能夠營