指向高阶思维的初中物理实验教学研究

【摘

要】新课程标准下，初中物理教学目标进行改革与优化，将培养学生高阶思维作为教学主要目标。物理实验教学具有较强的实践性和探究性，在培养学生高阶思维方面发挥重要作用，教师要充分利用物理教学资源，了解学生高阶思维发展的相关需求，通过创新教学形式，将高阶思维的培养落实到物理实验教学中。【关键词】高阶思维；初中物理；实验教学高阶思维能力的培养需要在高阶学习活动中进行，初中物理教学中实验教学活动属于学生的高阶学习活动，要求学生能在扎实的物理知识的基础上，通过科学设计实验、规范操作实验及观察分析实验，获得相关的知识和技能。但是从当前的初中物理教学情况来看，教师对实验教学的重视度不够，而且在实验教学中学生的主体地位不受重视，很难借助实验教学有效提升学生的高阶思维能力。因此，初中物理教师要注重对教学理念的更新和优化，加大对实验教学的重视力度，并立足生本理念，强化实验教学中对学生高阶思维能力的培养效果。一、初中物理实验教学中培养学生高阶思维的意义实验教学是初中物理课程中的重要内容，在物理实验教学中培养学生的高阶思维是新课标的要求，对学生的学习发展及提升实验教学质量等都有重要的价值。具体来看，初中物理教学中培养学生高阶思维的意义主要体现在以下几方面：（1）有利于提升实验教学的实效。物理教学改革中对实验教学的重视度越来越高，提升实验教学的实效也是实验教学优化改革的主要目标。通过培养学生的高阶思维，能够促进学生主动思考，强化学生在物理实验中的学习自主性及探究积极性，实现了将传统物理实验教学中学生被动学习转变成学生主动设计实验、操作实验与探究实验，让物理实验教学任务得以顺利完成，并有效提高了实验教学的实效性。（2）有利于激发学生物理实验探究兴趣。兴趣是最好的老师，在初中物理实验教学中培养学生的高阶思维对激发学生物理实验兴趣也有重要意义，在培养学生高阶思维的过程中，教师会对学生进行有效的启发和引导，比如引导学生自主设计和探究、引导学生对问题的思考、引导学生对实验进行创新、引导学生大胆质疑，这些都能够激发学生思维活力，使学生产生自主思考和探究的积极性，不仅能够强化学生对物理实验的探究兴趣，还能够培养学生良好的科学探究精神。（3）有利于实现学生核心素养全面发展。发展学生的核心素养是初中物理教学的关键目标，在培养学生高阶思维的过程中，教师会设计多样化的物理实验教学活动，比如小组合作实验探究、实验创新大赛等，这样一来，学生在提升高阶思维的同时，在合作能力、问题分析和解决能力及探究能力、创新能力等方面也有良好的发展。二、初中物理实验教学的现状虽然在初中物理教学中实验教学是非常重要的教学内容，但是从当前初中物理实验教学的现状来看，还存在很多问题影响学生高阶思维的发展，具体体现在以下几方面：（1）教师对实验教学不重视。目前，在初中物理教学中，教师的教学理念较为陈旧，主要是以物理基础知识教学为主，只关注学生物理考试成绩，而对物理实验教学的重视度不够。主要表现为，物理实验教学次数相对较少，物理实验室建设水平较低，大部分物理实验是以教师理论讲解的方式进行，学生缺少实践操作的机会。（2）教师对学生高阶思维发展不重视。物理实验教学中，教师采用的教学形式单一，是以灌输、示范的方式为主，学生自主设计、自主操作、自主创新的空间不足。这主要是教师不重视对学生高阶思维的培养，只是让学生掌握基本的物理实验知识，与简单的物理实验操作，没有针对学生的高阶思维发展需求设计实验教学方案、创新实验教学形式，影响学生高阶思维能力的发展。（3）未能及时开展物理实验评价。物理实验评价是针对学生物理实验过程及物理实验结果进行总结与点评，可以帮助学生了解自身在实验中存在的问题，以及在核心素养及思维发展上的水平，但是教师没有认识到物理实验评价的重要性，未能及时对物理实验教学展开评价，这也是目前在物理实验教学中影响学生高阶思维发展的主要因素三、指向高阶思维的初中物理实验教学的实践策略（一）理解信息，构建模型初中物理新课程标准中，明确要求在教学中要引导学生运用所学模型分析常见的问题，提升学生解决实际问题的能力。而“所学模型”就是学生在学习过程中对相关信息的收集、描述、整理、解释、观察、想象、预测及分析的过程，正是学生高阶思维发展的过程。因此，教师可以通过引导学生收集信息、整理分析信息，构建所学模型，发展学生高阶思维的同时，促进学生对所学知识的深度理解。例如，在进行“声现象”这部分内容的教学中，需要学生掌握一项重要知识点为“声音具有能量”，而在以往的教学中，主要是通过直接理论灌输，让学生记住这一结论即可，而在物理研究中，这一结论是通过信息收集、某型构建、分析推理而得出的，因此，教师可以围绕这一部分内容组织学生开展实验学习，训练学生的高阶思维能力，具体的实验流程如下：（1）准备实验所需的器材，包括扬声器、蜡烛、打火机等。（2）将扬声器对准蜡烛，点燃蜡烛。（3）打开扬声器，逐渐调大声音，观察整个过程蜡烛火焰的变化情况。学生通过观察、记录、整理、分析等思维活动，得出结论。在此过程中，对学生的高阶思维培养包括多方面，比如收集信息、信息的辨析、模型的构建及分析归纳等。通过这一系列的高阶思维的培养，学生对课程知识有了深度的理解，不仅能够记住“声音具有能量”这一知识点，还能对声音能量的产生及传播等有更深入的了解。教师要改变以往直接给学生灌输知识的教学思维，要尽可能地利用实验教学的方式，加大实验教学力度，为学生创造更多实验的机会，使学生在试验中收集信息、分析信息、整理信息，最终得以对相关物理知识有深度的理解，既提高了物理教学的实效，又能提升对学生高阶思维培养的效果。（二）实践应用，科学论证初中物理新课标中要求教师在实验教学中要引导学生能够通过实践操作，得出事实依据，并利用证据进行辩证，而不是让学生对物理知识、实验现象及结论等进行死记硬背，这也是培养学生高阶思维的主要过程。科学论证需要学生能够具备较强的想象力、猜测能力，并且想象与猜测要合理，要具备一定的科学依据，使想象、猜测与证据之间存在一定的逻辑关系。学生在物理实验中，要根据自己的想象和猜測自主设计实验步骤，并完成实验操作，在实验操作的过程中认真观察并记录相关的数据、现象，这些都将成为其论证自己猜想与假设的关键证据，科学论证的过程也是学生高级思维发展的过程，因此，教师根据学生高阶思维发展的需求，对物理实验教学方案进行改革与创新，为学生自主设计实验、观察记录实验、探究实验创造条件。例如，在进行有关电流、电压、电阻三者之间关系的物理实验教学中，教师先引导学生利用所学的理论知识对三者之间关系进行猜想，然后组织学生在小组合作学习中，针对小组内的猜想进行实验的方案设计，然后通过小组合作实验操作、观察、分析等思维活动，整理证据，对自己的猜想进行论证。比如，教师为学生展示图1，并阐明这时某位学生在连接电路之前，电流表的示数，让学生猜测是什么原因导致的，并通过具体的实验操作论证，同时提出解决办法，并说出如果不进行调整，会给实验结果带来哪些影响。学生通过观察图片，猜想该名同学在物理实验之前没有对电流表进行调零，并通过具体的实验操作，驗证了这一猜想，同时学生在实验操作中，给出了电流表调零的具体操作方法，并按照该图的电流表示数进行实验，得出的实验结果会偏大。这一过程能够促使学生自主开展实验学习，而且能够有效发散学生的思维，提升学生的逻辑推理及科学论证等高级思维品质。教师要让学生自主进行交流讨论，给学生自主思考和探究创造良好的条件，最大程度提升学生学习的主观能动性，从而保障学生高阶思维的发展。（三）评价反思，质疑创新实验教学评价环节是学生进行反思、总结及质疑和创新的关键环节，教师要改变以往的教学评价模式，提升学生在实验评价中的参与度，引导和鼓励学生自主进行实验的总结与分析，针对试验想象与实验结果发表自己的见解，大胆质疑。学生在阐述实验结果的过程中要注意语言表达的逻辑性、论证的科学性与严谨性。教师在鼓励学生大胆表达自己观点和看法的过程中，后者在表述自己实验过程和实验结果的过程中，鼓励其他学生质疑，让班级学生都参与讨论。教师通过引导学生反思、质疑，使学生能够改善自己的思维结构，能够在物理实验、学习中及日常的生活中，多问几个为什么，从而有效提升学生的质疑创新素养。例如，在“声音具有能量”的实验过程中，有的学生做出了图2的实验装置。该学生将收集的音乐作为声源，并连续摆放了三根蜡烛。在实验过程中，学生收集到的证据包括两方面，一是蜡烛a、b、c的火焰开始晃动，二是蜡烛a、b、c的火焰晃动幅度逐渐减小。得出的结论也有两个，一是声音具有能量，二是声音能量在传播时会随着距离的增加而减小。在教学评价时，教师鼓励其他学生对该学生阐述的实验过程、收集的实验证据及论证的结论进行评价与质疑。有的学生提出，第二个结论根据所收集到的证据进行论证并不够充分，缺乏严谨性和周密性。教师则鼓励质疑的学生对自己的想法进行表述，要求表述得要科学、合理。除了针对实验过程、实验结论及论证过程等进行反思、总结、质疑与评价，教师还要鼓励学生根据评价结果、提出的问题，进行实验的创新设计。四、结束语综上所述，初中物理教学中培养学生的高阶思维能够营