指向高階思維的高中物理實驗闖關教學策略研究

郭永芳

摘要：本文以“驗證牛頓運動定律”實驗為例，以期望理論作為理論指導，設置了實驗過程的三個關卡，分別是安裝實驗裝置“比賽”關、合作開展實驗“比賽”關、對比實驗“比賽”關，在闖關的過程中，促進學生的高階思維不斷進階發展。

關鍵詞：高階思維;物理實驗;教學策略

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-35-209

引言

思維過程可分為6個層次，分別是記憶、理解、應用、分析、評價和創造，其中前3個是低階思維，后3個是高階思維。當代學生在進行游戲闖關的時候，思維進階的速度往往非常快，因此，在高中物理實驗中設置闖關環節，能夠促進學生的高階思維不斷發展。

一、安裝實驗裝置“比賽”關

由期望理論可知當個人的努力到達預期成績時，就會獲得一定的獎勵，可能是物質上的，也可能是精神上的，這種獎勵會使個人的情感需求和物質需求得到滿足，進而更加努力的朝著完成下一個預期目標而努力。學生在做物理實驗的過程中也是如此，如果他們能夠順利完成實驗中設置的任務，那么任課教師就要給予學生一定的獎勵，從而激發學生對于完成下次實驗的熱情，為后面高階思維的進階發展提供支持。

例如在具體的闖關過程中，首先準備好安裝實驗裝置需要的器材，具體包括小盤、小車、打點計時器和紙帶，并將全班學生分為4人小組。闖關基礎是，學生都聽說過“牛頓運動定律”，但對于牛頓定律的具體內容不甚清楚。闖關的具體內容為，首先由物理教師播放一次實驗器材的安裝視頻，其次將實驗器材安裝方法的紙質版說明發放到每一個小組的實驗臺上，發放完畢后，由物理教師詢問同學們“準備好了嗎？”，在學生準備好之后，按下手中的計時器，學生開始安裝實驗器材。小組安裝完畢后，由組長舉手示意，并離開實驗臺，物理老師記錄安裝耗時。最后根據安裝時間和質量的綜合排名，對前三名給予文具獎勵。此游戲闖關環節設置的意義在于，學生的內心所想與實踐的結果往往不同，引發認知沖突、通過思考、分析、評價，從而促進學生增強動手能力的意識，促進學生批判性思維和創新能力的發展。

二、合作開展實驗“比賽”關

在期望理論中，目標分為個人目標和組織目標，利益分為個人利益和組織利益，組織利益和個人利益往往是一致的。為此要將個人想要達到的目標期望與組織的目標期望緊密結合在一起。在物理實驗的開展過程中也是如此，四人小組合作進行的小車實驗，單單靠小組中的一個成員完成是非常困難的，物理教師要引導小組成員相互協作，完成這項思維臺階較大的任務。

例如在具體的闖關過程中，首先進行小組分工工作，一名小組成員負責描點作圖，一名小組成員負責改變小車、砝碼和小盤質量，并控制電源，重復放開小車和取下紙帶號碼的動作，一名小組成員負責在每條紙帶上截取長度，測出加速度，最后一名小組成員在實驗的過程中做好輔助工作。闖關基礎是，學生通過安裝實驗裝置，對于實驗內容具有一定的了解。闖關的具體內容為，由物理教師先行演示做實驗的方法，并詢問學生是否清楚，按照相應步驟進行實驗的目的，是為了證明加速度與質量成反比。在講解清楚后，以小組為單位開展實驗。通過合作完成實驗的方式，促進學生決策思維能力的發展，通過總結實驗數據的方式，促進學生推理思維的發展。通過自主規定紙帶長度的方式，促進學生創造性思維能力的發展。

三、對比實驗“比賽”關

對比是高階思維中的重要行為，也是物理實驗中得出正確結論的重要實驗方法，針對本次實驗“證明加速度與質量成反比”的任務，可以多次進行實驗，進而得出相應的結論。

例如在具體的闖關過程中，首先明確此次實驗的主要操作內容，通過改變小車、砝碼和小盤的質量，測出加速度的變化。闖關的基礎為，學生在上一關的合作開展實驗過程中，對于實驗的步驟掌握的較為熟練。闖關的具體內容為，先保持小車的質量m不變，改變砝碼和小盤的質量m’，并放開小車，再保持砝碼和小盤的質量m’不變，改變小車質量，并放開小車，測出加速度。通過這樣的多次實驗得出對比結果，進而得出“加速度與質量成反比”的結論。本次實驗涉及到的操作難度較小，在得出正確結論后，能夠讓學生體驗解決問題的完整過程，促進學生問題求解能力和批判性思維能力的發展。

四、結語

本文以期望理論為指導，在物理實驗的進行過程中，設計了三個關卡，來促進學生高階思維的進階發展。具體為，將學生的思想、行為都緊緊與物理實驗內容相結合，吸引學生的注意力、增強學生進行物理實驗的實踐能力，進而幫助學生形成探究科學的意識與能力，促進學生的全面發展。

參考文獻

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