項目學習:培養學生物理高階思維能力

陳凱

【摘要】高階思維是學生學好物理的必備能力，也是適應現代社會發展的關鍵能力.項目學習本身具有跨學科性、情境性、綜合性，且在實際開展中始終以學生為本，對培養學生的高階思維有著較明顯的優勢.本文以初中物理教學為背景，基于項目學習培養學生高階思維能力展開探究并提出幾點策略，以供參考.

【關鍵詞】項目學習;初中物理;高階思維能力

隨著社會發展進度加快，人們每天接收信息的速度越來越快，大環境的變化使傳統學習方式的生存空間受到壓縮，難以適應當前社會對人才的培養需求.未來社會對高質量人才的要求不僅是知識和技能，更重視其是否具備收集處理信息、問題解決能力、判斷能力、創造力等，而這些能力的核心素養就是高階思維能力.

1 項目學習在培養高階思維上的優勢

1.1 以學生為中心

物理教學中開展項目學習多是以“項目任務”為驅動，通過引導學生設計項目、實施項目、合作完成項目，來提高自身的思維能力，加強問題解決能力.在這種教學模式中，教師多是以引導者的身份存在，鼓勵學生自由表達對問題的理解和觀點，在完成項目任務中通過實踐和參與實現能力的提升[1].而項目學習可以突出學生的主體地位，對培養高階思維能力有著重要意義，教師在教學中可以大致分為三個步驟：首先，提出合理地項目任務，鼓勵學生提出其推測、描述及真實觀點;其次，學生要能夠聽清并分析教師詢問的問題、內容及內涵，過程中學生的思維能夠得到充分的啟發和鍛煉;最后，引導學生參與到“做”的過程中，并通過實踐加強對知識的認識和理解.

1.2 以“做”為主要特征

常言道：讀萬卷書，行萬里路.蘇霍姆林斯基也認為孩子的創造力在他們的手指上，這也間接說明了實踐對能力培養的重要性.而項目學習本身就有著較強的實踐性，動手操作是較為明顯的特征之一，如結合教學內容設計實驗器材、制作杠桿等學習任務，學生在參與過程中動手能力能夠得到有效的鍛煉[2].

同時，在完成項目任務的過程中，學生的學習積極性被充分調動，思維也處于高度活躍狀態，以獨立思考、互相幫助的形式展開合作和分析，能夠讓學生的高階思維能力在學習中得到鍛煉和提高.

2 基于項目學習培養學生高階思維能力的建議

2.1 營造良好學習環境，保障高階思維發展

學習環境的創設會直接影響到學生的學習效果，當學生處于和諧、寬松的氛圍中時，情緒和思維也會處于輕松狀態，更容易在教師的引導下激發學習主動性和積極性.反之，當學生處于嚴肅、壓抑的氛圍中時，情緒和思維也會更緊張，注意力難以集中聽講，學習效果也會大打折扣[4].

對此，在課堂中教師應給予學生充分的信任和尊重，讓其在項目學習中勇于表達、不畏懼犯錯、敢于質疑教師提供的信息和觀點.

另外，由于部分項目學習存在時間和空間跨度較大的問題，教師還應重視外部環境的構建.而所謂的外部環境指的一般是家庭環境和社會環境，教師針對項目學習情況與家長做好溝通，糾正家長認識中存在的偏差，以獲得家長的肯定和支持，為項目學習的開展保駕護航.

以滬科版初中物理八年級全冊《科學探究：聲音的產生與傳播》教學為例，本課是聲現象的入門，也是之后學習的基礎，教師可以將其作為起點開展項目學習.首先，在課前預習階段，教師應圍繞項目主題精心設計預習問題：聲音是如何產生的？聲音是如何傳播的？引導學生留心觀察生活中的聲音并收集相關資料，以培養學生的觀察能力和初步研究問題的方法.學生在解決問題的過程中，難免會收集生活的聲音素材，還需要上網搜集資料與不同的人溝通，會給部分家長造成“不務正業”的錯覺，教師則可以通過群通知、致家長的一封信、家長會等多種方式與學生家長進行溝通，期望獲得家長的支持.在家長的支持下，學生可以獲得更加寬松、自由的探究環境，并在家長的適當幫助下更好地完成對知識點的認識和了解，讓項目學習活動有一個好的開始.

2.2 精心設計項目問題，為培養高階思維助力

項目學習本質上與陶行知理念不謀而合，教師在教學中可以將“教學做合一”理念融入其中，以問題為方向引導學生展開實踐，實現在做中學、在做中思.對此，在實際教學中，教師應結合項目任務設計問題，問題最好可以具備開放性、挑戰性和層次性，而問題的形式也需要體現多樣化，可以是將主題分解為多個小問題，也可以是系列性問題.優質且符合學生認知規律的問題，能夠為其“做”和“思”指明方向，為培養學生的高階思維能力提供發展機會.

以滬科版初中物理八年級全冊《科學探究：凸透鏡成像》教學為例，凸鏡頭成像會因焦距的變化而產生不同的成像情況，具有較高的探究價值.為了培養學生的高階思維能力，教師要重視項目問題的設計，如問題1：凸透鏡對光起什么作用，凹透鏡對光起什么作用？問題2：同一凸透鏡為什么會成大小、虛實、正倒不同的像？這些結果可能與什么因素有關？問題3：能否設計實驗方案，并根據實驗現象嘗試總結凸透鏡成像的規律？這三個問題具有明顯的梯度，學生按照順序有序的展開探究更符合其認知規律.同時，明確的問題能夠為學生學習指引方向，學生可以圍繞問題來設計實驗方案，并以小組合作的形式展開分析和討論，進一步加強對知識的理解和認識，為后續的項目開展奠定基礎.

2.3 搭建項目學習框架，為思維發展鋪設臺階

學生高階思維能力的培養講究開放性和自主性，但也并不意味著教師完全放手，讓學生獨立進行探索.項目學習多是分為多個環節，教師要客觀地評估各環節的難易程度，在教學中學生開展某個難度較大的環節時，教師要針對性地進行引導，幫助學生找到探究方向，避免學生在遭遇挫折或迷茫后產生畏難情緒，影響后續的學習情況.

一旦學生對項目學習產生負面的心理認知，就會使高階思維能力培養成為空談.

所以，教師要做好準備工作，并在課堂中多觀察學生的學習情況，一旦學生遭遇困難和挫折，教師就要及時為其搭建知識框架，引導學生逐步完成學習任務，實現思維能力的發展[5].

以滬科版初中物理九年級全冊《“伏安法”測電阻》教學為例，在學生動手實驗中遇到問題時，教師可以借助問題給予學生思維上的提示.首先，在實驗之前，教師應先鼓勵學生結合所學知識設計實驗方案，并為學生提供未知電阻、滑動變阻器、電源、電流表、電壓表、開關、導線及電路圖等資源，引導學生通過實際操作來探究未知電阻的阻值.某學生設計了如下實驗方案：

（1）觀察教師提供的電路圖，連接電路后檢查是否存在錯誤，確認無誤將滑動變阻值調到最大后閉合開關，來回移動滑片來記錄電流表、電壓表的示數;

（2）將已知電阻與未知電阻串聯接入電路中，將電壓表并聯在已知電阻的兩端，讀出示數為U1，再關閉電源，將電壓表改接在未知電阻兩端，讀出示數為U2，待測電阻為U2U1×R;

（3）把未知電阻和一個已知電阻分別與一個開關串聯后再并聯，電流表在干路，閉合與已知電阻串聯的開關，讀出示數I1，計算出電源電壓U，斷開與已知電阻串聯的開關，閉合與待測電阻串聯的開關，讀出示數I2，則電阻為UI2;

（4）按照電路圖的結構連接電路，再調節滑動變阻器，使電路中的電阻增大，接通開關后，讀出電流表和電壓表的示數，再根據測量的電壓和電流值，計算出未知電阻的阻值.

按照自主設計的實驗方案進行操作，并觀察實驗現象，學生發現實驗的結果并不精確，但結合自身的能力并未找出原因，教師可以通過提問來啟發學生思維：伏安法測電阻怎么選擇量程？結合問題學生可以意識到自身設計的方案中存在的不足，重新選擇量程較小的滑動變阻器.

這一過程中，學生會自覺將量程不同的滑動變阻器放在一起進行比較，分析不同滑動變阻器的優劣，進而創造性地應用在項目實驗中，以提高實驗結果的精準度.

2.4 項目學習結果評價，掌握高階思維提升實效

為了進一步提升高階思維能力培養的實效性，教師應在項目學習活動結束后，組織學生進行反思和總結，通過活動評價和總結，激發學生的創造力、表達能力和邏輯思維.

具體來說，學生在自我評價和小組評價中，可以認識到自身的不足，并通過相互學習和借鑒明確后續學習方向.

教師則可以根據項目學習中的觀察及學生評價，對教學情況有更充分的認知.

以滬科版初中物理九年級全冊《溫度與溫度計》教學為例，這一課與學生的日常生活息息相關，但學生從物理角度解釋生活現象具有一定的難度，為了保證高階思維的落實，教師在設計項目學習時還要重視評價環節的設計.

在項目學習中，學生通過實踐操作認識到了熱脹冷縮現象并掌握溫度計的使用方法，教師提出問題引導學生思考：溫度計中液體上升和下降與溫度有什么關系？為什么會有這樣的關系？學生則要據此展開交流和討論，教師則要給予適當的點評和引導，待學生意見統一后，教師再予以概括和總結.新知學習結束后，教師要引導學生以小組的形式對本課所學知識進行歸納、總結和反思.

某小組在評價環節先對學習中獲得的成果進行總結：（1）明白了液體溫度計是根據液體熱脹冷縮原理制成的;（2）根據溫度計實物與掛圖，了解溫度計的刻度方法;（3）標準大氣壓下沸水的溫度規定為100攝氏度;（4）掌握了溫度計的使用方法.隨后，又通過組員互評、組員自評的方式，歸納學習中存在的不足，在討論與交流中掌握使用溫度計的正確方法.

基于此，學生總結后教師可以發現，各小組同學的最終結果大同小異，都掌握了溫度計的正常使用方式，也認識到了溫度計的使用注意事項，并在與學生探究和討論中學習他人身上的長處，促進自身思維能力的提升.

3 結語

總的來說，在物理教學中通過項目學習，學生的思維能力能夠得到有效的提升，同時有助于學生學習習慣和自信心的重塑，對提高整體課堂教學效率有著重要意義.教師在實際教學中，應從項目任務設計、項目學習實施、項目學習結束等多個環節展開設計，吸引更多的學生主動參與到項目學習中，進而不斷提高學生的高階思維能力.

【本文系蕪湖市2020年度教育科學研究重點立項課題，課題名稱《初中物理項目學習中培養學生高階思維的行動研究》，課題編號：JK20066】

參考文獻：

[1]董磊.在中學物理教學中培養學生高階思維能力的策略研究[J].天天愛科學（教育前沿），2021（11）：95-96.

[2]張小露.應用微課，培養物理高階思維[J].文理導航（中旬），2021（10）：44-45.

[3]王峰，劉文慶.基于項目學習的學生高階思維能力培養——以水火箭為例[J].中學物理，2021，39（11）：34-37.

[4]伍厚文.基于項目學習的初中物理單元案例設計與實踐——以八年級物理“鑒別物質”為例[J].中學物理，2020，38（18）：12-14.

[5]廖燕.項目式學習助力發展物理高階思維的探索——以初中物理條形磁鐵磁場分布的教學為例[J].教育觀察，2020，9（27）：58-59.