創客教育理念下高中物理實驗對高階思維培養的策略探析

文 / 蔡嫦芳

引 言

由于高中物理實驗課程具有操作性強的特點，因此物理實驗教學成為培養學生動手實踐能力和思維能力的有效途徑，而高階思維能力是在低階思維基礎上進行的更深層次的提升。考慮到物理知識本身具有抽象性，學生擁有高階思維能力對其分析物理現象、深度探究實驗內容等具有重要作用。因此，在創客教育理念和高中物理實驗教學融合的背景下，探究培養學生高階思維能力的方法具有重要意義。

一、創客教育理念概述

（一）創客教育的定義

創客教育是創客文化和教育的結合，基于學生興趣與項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育[1]。由此可見，創客教育主張教師以學生的學習興趣為基礎，通過培養學生的動手實踐能力，對現有的教學方法進行動態性調整，提高學生的創新創造能力，從而實現培養學生的物理學科核心素養的目標，推動新課程改革的進一步實施。

（二）創客教育的推行存在的問題

第一，對創客教育的本質認識不足。具體表現在教材創新力度不夠，課程體系不夠完善，教師的專業技能欠佳等。

第二，教學設備有限。創客教育強調提高學生的實踐能力，而缺乏專業的教學設備會阻礙創客教育在教學活動中的進一步推廣。

二、高中物理實驗教學中的高階思維能力培養現狀探究

（一）物理實驗教學活動程式化

高中物理實驗在教學模式、課堂教學內容等方面形式單一，受重視程度不夠。教師往往更注重給學生講解課堂知識，而忽視了對學生發散思維的培養。尤其在進行物理實驗過程中，忽視了培養學生的動手實踐能力，在一定程度上限制了學生高階思維能力的發展。

（二）物理實驗操作機械化

隨著新課程標準的提出和不斷完善，高中物理實驗教學模式也在不斷創新。但在落實過程中傳統的教學本質、教學模式沒有發生質的轉變。比如，在進行高中物理實驗操作時，教師因循守舊，對實驗過程和實驗方法沒有進行適當的改良或創新，在一定程度上也會限制學生創新思維的發展[2]。

（三）物理實驗教學被動化

為了適應現代社會的人才需求，學生不僅需要掌握扎實的理論知識，還需要具有創新實踐能力、分析問題能力、解決問題能力等，但現在的高中物理實驗教學依然保留著應試教育的部分理念，物理實驗只是在不得已的情況下被動出現在物理課堂上的、存在感很低的輔助教學方法。這種現象很容易給學生造成一種錯覺，即對物理科目的學習只需要死記硬背，不必通過探索發現、總結物理規律。這種理念不僅會降低學生對物理的學習興趣，還限制了學生高階思維能力的發展。

三、創客教育理念下高中物理實驗培養學生高階思維的現實意義

（一）激發學生學習興趣，實現學以致用

教師在物理實驗教學中融入創客思想，引導學生動手操作，對物理現象進行歸納總結，能讓學生在探索過程中對物理現象有更直觀的認識，能激發學生對物理知識的學習興趣，從而讓學生真正體會到物理知識在現實生活中的應用。同時，通過實際操作，學生能加深對物理現象的理解，實現思維能力從低階向高階進一步發展，真正做到“學以致用”。

（二）有助于教師改進與創新實驗教學活動

在常規的高中物理教學中，部分教師習慣于將關注點放在學生對物理知識點的掌握上，而忽視了物理實驗在深化學生理解、促進學生思維發展方面的重要性，以致于盡管教師帶領學生做了物理實驗，但因教師對實驗活動的設計缺乏創新性，使學生對物理實驗的認識僅局限于“物理實驗的結論應當牢記”，卻沒有真正從物理實驗中獲得對實驗原理的深刻認識，對物理現象的本質失去了探索欲望，從而制約了學生創新思維和探索思維的進一步發展。而創客教育理念主張培養學生的學習興趣，提升學生的實踐能力，將其與高中物理實驗教學相融合，對教師的教學方式提出了新的要求。在這一背景下，教師要培養學生的高階思維，意味著教師要對實驗活動進行創新性改進，打破常規的物理實驗教學模式，有針對性地增加學生的實際操作機會，讓學生在全程參與實驗的過程中提升自主探究能力和發現問題、解決問題的能力，在全新的實驗活動中促進學生物理思維能力的提升[3]。

四、創客教育理念下高中物理實驗對學生高階思維培養的策略分析

（一）創設現實情境，讓實驗融入生活

對于大部分學生來說，在接觸高中物理時會覺得物理知識晦澀難懂，并因此產生一定的抵觸情緒。為改變這一現狀，教師應改進傳統單調的物理實驗方法，將學生熟知的生活現象引入物理實驗過程中，通過提升學生的學習興趣，使其加深對物理知識的理解。另外，教師還可以通過創設現實情境，讓學生認識到物理知識在日常生活中的應用。在此基礎上，教師通過引導學生對物理知識的進一步探索，促進學生對物理知識的內化吸收，進而培養學生的高階思維[4]。

（二）引導學生主動思考，探究物理問題

創客教育理念融合下的物理實驗教學，更注重對學生自主學習能力的培養。在高中物理實驗教學過程中，教師可以利用生活中常見的物品自制實驗教具，如橡皮筋、礦泉水瓶、氣球、杯子等，透過簡單的生活現象，引導學生將所學的物理知識和物理現象聯系起來，激發學生的學習興趣，使其通過積極思考、反復琢磨和親身體驗，進一步探究實驗過程中體現的物理知識，真正實現“做中學”。

例如，在講解“牛頓第三運動定律”這一節內容時，教師可以利用玩具小汽車和氣球進行簡單的實驗。首先將氣球固定在小車上，往氣球里面吹氣，當氣球膨脹到一定體積時松開吹氣口，這時氣球內的氣體會向一側噴出，小車則會向反方向移動。整個裝置制作起來非常簡單，在教學過程中呈現出的效果也非常明顯，通過一正一反的運動，能很好地激發學生對“力”的探索興趣。

教師可以在課堂教學過程中通過設置“問題鏈”的方式，將問題層層遞進，如小汽車為什么突然動了起來？小汽車移動的力是誰給的？為什么小汽車會在氣球噴氣的時候往反方向移動？氣球噴出的氣體產生的力和造成小汽車運動起來的力之間有什么關系？引導學生對這一實驗現象進行進一步的探索和思考，從而引出本節課的重點內容“牛頓第三定律”，即力是物體間的相互作用。

（三）優化教學方法，實現“自主—合作”混合式教學

傳統的知識學習只關注學生學到了什么，而創客教育理念則是讓學生學會創造、分享、參與和學習，這些理念的實現需要以創新課堂教育教學方法為手段。為此，在高中物理實驗教學中融入創客教育理念，教師應當根據教學目標、學生現有的認知水平等對教學方法進行動態設計，鼓勵學生對物理實驗進行自主探究。

例如，在講解“串聯電路和并聯電路”這一節的內容時，教師可以提前制定好實驗任務，安排學生以小組為單位，根據實驗任務設計出最優的電路圖。在實驗操作過程中，教師可引導學生設計出并聯、串聯不同的電路形式，幫助學生進一步鞏固串聯和并聯等相關知識，引導學生觀察改變電路后電壓和電流有什么變化，并隨時記錄，最后讓學生根據整理出的實驗數據，總結出串聯電路和并聯電路中電壓、電流的關系。完成實驗任務后，教師還可以鼓勵學生針對每一組的實驗方案共同交流討論，找到最優的電路設計方案。

學習對電路的實際操作，不僅能提升學生的動手實踐能力，還能讓學生感受到物理學科在現實生活中的廣泛應用，從而使學生對物理學科產生濃厚的學習興趣，在一步步的引導中實現對學生高階思維能力的培養[5]。

（四）滲透學科核心素養內容，體現高階思維

在高中物理實驗教學中融合創客教育理念，符合我國新課程改革的理念，有利于培養學生的物理學科核心素養。而在物理實驗教學過程中培養學生的高階思維要充分遵循新課程標準的要求。教師要針對學生的身心發展特點、對新知識的接受程度和邏輯思維能力等對教育教學方法進行改進，在課堂活動中發揮學生的主觀能動性，如在設計物理題目時，要盡可能保證問題的開放性，引導學生從多個角度思考，通過合理設置適合學生思維發展的教學問題來培養學生高階思維能力。

例如，在講解“探究彈性勢能和表達式”這一節內容時，教師先通過多媒體播放撐竿跳運動員整個的運動過程，通過直觀展示，引導學生用已學過的運動學相關的物理知識描述看到的現象。隨后教師引入本節課主要內容“彈性勢能”，再根據會產生彈性勢能的物體的特點，引導學生列舉一些關于彈性勢能的例子。教師根據學生舉出的例子，開始設置一系列問題，如“哪些因素會影響彈性勢能的大小？”“我們可以用哪些方法進行探究？”通過進一步鼓勵，引導學生猜想哪些因素和彈性勢能的大小有關。待學生分析思考完并做出回答后，教師拿出拉力器，邀請學生上臺做實驗，并思考問題：“不同的拉力對拉力器的伸長量有什么影響？同樣的伸長量，拉兩根和三根用的力氣是否一樣？”通過實驗，鼓勵學生表達自己的感受，并和學生一起總結影響彈性勢能大小的因素有哪些。然后，教師繼續向學生提出開放性問題：“既然彈性勢能的大小和兩個因素有關，那應該如何設計實驗方案來驗證彈性勢能和形變量的關系呢？”

在學生以小組為單位探討實驗方案的過程中，教師要針對小組遇到的問題，適時引導，幫助學生樹立信心，培養學生的學科核心素養，使學生在動手動腦的實踐中實現高階思維能力的發展。

結 語

綜上所述，在融合創客教育理念背景下的物理實驗中培養學生的高階思維能力，符合現代社會發展對人才的要求。教師在教學過程中要正確認識目前教學過程中的不足，并有意識地對其進行改革，尊重學生的主體地位，充分發揮學生的主觀能動性；通過引導學生對實驗過程的主動探索，達成物理實驗教學目標，使學生在實際操作過程中加深對物理知識的認知，促進學生思維能力從低階向高階的提升，實現對學生物理學科核心素養的培養。