低階轉向高階的高中物理教學策略
——以“電動勢”教學為例

■陜西省渭南市教育研究所 閆占軍

新課改要求高中物理教師以培養學生的物理核心素養為起點，根據學生的認知期待和身心發展規律開展課內外教學活動，促使學生實現低階思維向高階思維的順利過渡。在基于高階思維開展物理教學活動時，學生的綜合素質越來越高，能夠享受物理學習的全過程，實現活學活用，從而樂學善學，高中物理思維教學模式也得到了優化升級，整體課堂教學效率明顯提升。

一、高中物理高階思維

高中物理高階思維是一個系統性的概念，國內外學者站在不同的視角精準界定高階思維。結合學者的研究結論不難看出，高中物理高階思維與學生的認知水平和思維習慣存在聯系，代表著學生的認知維度，通過對科學思維的分析可以了解學生的批判思維能力、問題解決能力，影響著學生的是非判斷。經驗豐富的高中物理教師會主動回歸教學正軌，拓展學生的學習深度、廣度及效度，鼓勵學生靈活利用所學知識大膽批判、自主反思，經歷問題分析、解決和評價的全過程，逐步形成良好的高階思維能力。

二、低階轉向高階的高中物理教學意義

（一）有助于提高學生綜合素質

為了促使學生實現低階思維向高階思維的順利轉化，高中物理教師以物理基礎知識為先導，理性分析基礎知識對學生物理綜合素質的重要影響，強化學生對基礎知識的理解和記憶，發展學生的學科核心素養。在教師全面改革物理教學模式、調整教學思路的過程中，學生獲得的學習資源越來越豐富，接受專業系統的育人服務，意識到物理學習的價值和樂趣，進而出色地完成學習任務，實現深度學習與高效吸收，逐步形成良好的綜合素質。

（二）有助于優化思維教學模式

新課改后的高中物理教學策略、手段、內容和形式發生了明顯的變化，學生高階思維的培養受到應有的關注。教師從物理實驗這一核心環節入手，全面加深學生的知識印象，發展學生的綜合思維能力，逐步優化教學模式，減輕學生的學習壓力。在指導學生探索新知時，教師不再局限于物理實驗現象的簡單呈現，而是密切關注學生的實驗過程體驗，逐步優化實驗教學流程，選擇學生容易理解的實驗教學模式，讓學生全程參與實驗過程，充分發揮高階思維能力，在手腦并用中掌握理論知識，實現觸類旁通。由此不難發現，以培養學生高階思維為導向的高中物理教學有助于優化思維教學模式，創新物理教學手段。

（三）有助于提升課堂教學效率

傳統的高中物理教學局限于課堂和教材，演示性實驗所占比重較大，教師十分關注學生物理核心素養的培養，結合已有的教學經驗，科學設計教學方案，一步一個腳印地引導學生。這種教師講、學生聽的育人模式盡管能夠保障課堂教學進度，但是不利于學生高階思維的培養。教師應打破教學常規，緊跟時代發展步伐，嘗試利用微課及翻轉課堂激活學生思維，刺激學生的多個感官，吸引學生眼球，確保學生能夠沉下心來深度分析物理知識，掌握知識的本質及原貌。在大膽探究、深度思考與小組合作的過程中，學生的高階思維越來越強，整體課堂教學質量和效率得到了明顯提升。

三、低階轉向高階的高中物理教學原則

（一）整體性與層次性相結合的原則

指向高階思維的高中物理教學比較復雜，教師需要結合整體性原則指導學生探索新知，朝著高階思維不斷努力，明確個人學習目標和任務，迎難而上。在組織高中物理教學活動時，教師要站在宏觀發展視角理性分析高階思維的培養要求，整合多種訓練模式，提升學生的思維高度，確保學生能夠自主感知問題情境，積極思考多元問題，在復雜的問題情境中感悟物理知識的本質及原貌，全程參與思維活動。作為層次性原則的前提，整體性的宏觀導向作用不容忽略。教師要理性分析高階思維培養的層次性，正視學生的個體差異，靈活調整教學思路，確保學生經歷“量變”向“質變”轉化的全過程。經驗豐富的教師會了解思維訓練的典型過程，結合思維訓練難度的層次性引導學生，貼近學生的思維水平，在設計低階思維活動的同時適當提升思維訓練的高度及層次，用層次性問題驅動學生的高階思維，讓學生能夠實現感性向理性、形象向抽象、簡單向復雜的思維轉變。

（二）目標性與導向性相結合的原則

為了促使學生實現低階思維向高階思維的順利過渡，高中物理教師學一要結合教學目的以及教學要求科學定位高階思維的培養方向，根據這一目標設計教學方案，正確引導教學實踐活動，調動學生參與思維實踐活動的能動性。在開展教學評價活動時，教師應指向學生的高階思維，實現高階思維培養目標與教學策略和手段的完美融合，鼓勵學生自主反思，嘗試多元教學評價策略，凸顯教學評價的多元作用。導向性原則要求教師以發展的眼光看待學生，了解學生的思維發展規律，整合利用優質的教育資源，盡可能調動學生的學習熱情，確保學生能夠達到設定的高階思維水平。在以導向性原則開展各類教學活動時，教師要確保教學系統中的各項要素統一并服務于培養學生高階思維的目標，用這一目標“統領”課內外教學活動，實現多個教學要素的有效整合，逐步形成一個有機體。

（三）發散性與聚合性相結合的原則

思維的廣度會受思維發散性的影響，思維的深度則會受思維具體性的影響，教師需要以學生的發散性思維為重點，理性分析學生思維的流暢性和靈活性，鼓勵學生站在不同的視角，嘗試多種方法思考問題，尋求最佳的問題解決對策。在培養學生高階思維時，教師要以發散性原則和聚合性原則為指導，組織開展小組討論活動，讓學生在分析、討論、比較、歸納的過程中找到解決問題的多種思維方式，全程參與思維活動，充分發揮個人的想象力，學會由表及里、由淺入深地透過問題表象找到問題的本質，了解事物之間的邏輯關系。

四、低階轉向高階的高中物理教學策略

（一）重演學科知識，指導學生自主提出問題

作為培養學生高階思維的重要手段，重演學科知識在高中物理教學中較為常見，不容忽視。這一教學模式以學生探索物理知識發展的全過程為核心，促使學生遷移新舊知識，提出具有一定研究價值的問題，實現深度學習和自主探究，逐步打下扎實的高階思維發展基礎。教師則需要將課堂交給學生，讓學生自主提出問題，進而全程投入物理課堂，實現深度思考和理性分析。為了順利重演學科知識，教師會借助經典教學案例吸引學生的注意力，創新課堂導入模式。

比如，正式授課前，教師播放考古界發現兩千多年前古巴格達人生產的電源視頻，學生全神貫注，學習熱情高漲，教師則可以趁熱打鐵，科學劃分學習小組，讓學生以兩人為一組，將相同的芯片和銅片作為電極，用常見的食用油、牛奶和果汁制作不同的原電池，主動從古人的智慧中汲取靈感，自主測量原電池兩端的電壓。在動腦思考、動手操作的過程中，學生大受啟發，產生由內而外的學習能動性和自信心，并提出不同的問題，如“最終得出的數據對三個原電池意味著什么？”“為什么果汁電解液兩端的電壓大于牛奶電解液兩端的電壓？”“為什么食用油電解液兩端的電壓為0”。針對學生提出的不同問題，教師可以帶領學生深度分析古巴格達人對電源的研究資料，全面激活學生思維，明確指明學生的研究思路，讓學生在小組內部合作分工，綜合分析測量得出的數據，產生探索問題的意愿及動機，逐步實現深度探究與合作互動，形成良好的高階思維能力。

（二）注重類別反思，鼓勵學生構建學科模型

類比是一種重要的思維模式，有助于學生實現低階思維向高階思維的順利轉化。在自主類比的過程中，學生主動探索新知，利用已知知識推測未知知識，實現批判性總結和大膽反思，逐步生成新的物理意義，并更新知識庫，構建完善的學科模型和思維框架。比如，在指導學生學習電動勢時，很多學生對這一物理概念知之甚少，難以理解抽象乏味的物理知識，教師可以結合這一重難點指導學生類比多種思想方法，根據學生的思維習慣設置問題，如“電源外部的電子在導線中如何移動？”“電源內部的電子方向是怎樣的？”“電源內部的電子受到電場力方向是怎樣的？它們做什么工作？”“在電源內部，電子是靠什么力到電源負極？”通過層層設問指導學生自主探索新知。

在設置問題情境并確保學生進入學習狀態后，教師可以結合寓教于樂的教育理念設置游戲裝置，提前準備大小不一的兩個輪子，引導學生自主分析大輪連在電動機上通過皮帶驅動小輪，利用類比電源的實驗裝置指導學生分析其中的奧秘，讓學生將小球從軌道頂端釋放，小球沿軌道滑到底端碰撞后靜止，鼓勵學生分析如何讓這一過程持續地循環起來。在問題的驅動下，學生認真思考，分析實驗裝置，教師則可以打開電動機電源轉動大輪，指導學生細心觀察，綜合類比和聯想，讓學生意識到能量轉化的基本規律和方式。在夯實學生的學科基礎后，教師則可以提出高階問題，如“如果某電源內部1C 的電荷發生了移動，非靜電力做了2J的功，另一電源內部2C的電荷發生移動，非靜電力做了3J的功，那么，誰把其他形式的能轉化為電能的能力更強呢？該怎樣描述這一轉化能力呢？”提出問題后，學生認真思考，理性分析電動勢的基本定義和物理意義。

教師繼續指導學生動手操作和實驗探究，讓學生深度討論問題背后的知識原理，調用生活經驗，大膽探究，嘗試利用生活中常見的干電池以及電壓傳感器測量太陽能電池的電動勢與光照強度之間的關系，確保學生對電源知識有更深刻的理解及認知。在自主思考問題及類比反思的過程中，學生對抽象物理知識的理解更加具體，能夠逐步建立電動勢的物理概念模型，個人的創造力和批判性思維能力也得到了充分鍛煉。

（三）引發認知沖突，引導學生探索知識本質

學生高階思維的培養離不開深度學習，深度學習離不開認知沖突。教師可以適當拔高教學難度，設計具有一定挑戰性的學習任務，用問題激發學生的認知沖突，讓學生“跳一跳就摸得著”，組織學生在深度學習、小組合作和個性化探究中提出解決問題的最佳方法，逐步形成良好的分析推理能力，全面掌握問題的本質。比如，在指導學生學習電動勢概念時，教師可以設置合作學習小組，讓學生完成物理小實驗。如用一節1.5伏干電池給氖泡供電，觀察氖泡是否能夠順利通電并發光，或者將兩個果汁電池串聯，給氖泡供電，觀察氖泡是否能順利通電并發光。在實驗操作中，學生會發現一節干電池能夠使氖泡發光，兩節果汁電池串聯不能使氖泡發光，因此產生“兩節干電池電動勢之和大于一節干電池，為什么不能使氖泡發光”的疑問。教師則可以指導學生帶著問題在小組內部合作交流，討論產生這一現象的原因，并鼓勵學生通過畫圖表的形式分析實驗現象。在教師的循循善誘下，學生能夠得出“電源有電阻，且果汁電池電阻較大”的結論。這種基于認知沖突的高階思維培養模式符合新課改的初衷，能夠拉近學生與學科知識之間的距離，學生也會根據實驗現象深度剖析物理知識的本質，逐步形成良好的問題意識。

（四）加強拓展延伸，培養學生學科價值觀念

低階轉向高階的高中物理教學耗時耗力，無法立竿見影，是一個持續性的教學過程。物理課堂教學時間和空間比較有限，教師要在充分利用課堂教學時間和空間的同時，適當拓展課堂教學內容，實現課內向課外的有效遷移，培養學生正確的價值觀，增強學生的責任意識，讓學生對物理這門課程有一個耳目一新的感覺。比如，教師可以導入物理案例：在日常生產和生活中，干電池發揮著關鍵性的作用，但是干電池被稱作環境的殺手，極大危害著土壤和水資源。結合數據統計，一節5 號電池會污染一平方米的土壤，導致土壤絕收，一粒紐扣電池會污染60萬升水，由此不難看出，廢舊電池對環境的破壞。但是我國的廢舊電池處理工作不夠理想，處于前期探索階段，公眾的思想認知停留于淺層。展示完基本案例背景資料后，教師指導學生結合所學知識搜集廢舊電池污染環境的相關資料，小組內部共同制作宣傳海報，用課外碎片化的時間開展宣傳工作，提醒同學或身邊的親朋好友不隨意丟棄廢電池。這種將課內引向課外的教學模式能夠提升學生的思想境界以及物理課堂教學層次，讓學生意識到干電池有利有弊，其對環境造成的危害不容忽視，進而主動在小組內部合作過程中形成良好的環保意識和社會責任感，做到身體力行、知行合一。

五、結語

綜上所述，在培養學生高階思維時，高中物理教師要整合多種教學對策，從重演學科知識著手，扮演指導者的角色，讓學生自主提出問題，利用寶貴的課堂教學時間指導學生類比反思學科知識，構建學科模型。然后根據學生的思維習慣引發認知沖突，指導學生探索知識本質，并拓展課堂內容，全面培養學生的學科價值觀念，確保學生掌握行之有效的高中物理學習技巧，從低階思維轉向高階思維。