基于創客教育思想的物理實驗課高階思維培養策略

實驗是學生物理學習的主要方式，通過讓學生展開必要的實驗探究活動，能夠讓學生在親身體驗中對物理知識的本質、形成過程、使用價值產生正確的理解，有助于學生高階思維的成長。而在當前的高中物理教學中，存在著實驗課實施效果不理想的情況，學生主體性缺失、實驗方式比較單一等問題比較突出，因此教師有必要探索更加切實有效的教學方式。創客教育融合了科學、技術、工程、藝術、數學等知識和技能，是以學生自主實踐、創造學習為主的新型教育模式，通過實施創客教育，可以使學生跨學科解決問題的能力、團隊合作的能力等素質獲得發展。在高中物理實驗課中，借助創客教育思想的引入，則有助于提高教學質量，將物理實驗在促進學生創新思維、分析思維等高階思維發展上的價值更好地展現出來。

1 問題的提出

1.1 課程標準的要求

在《普通高中物理課程標準（2017年版）》中，指出高中物理課程要“引導學生經歷科學探究過程，體會科學研究方法，養成科學思維習慣，增強創新意識和實踐能力”，同時也要求教師借助物理教學來引導學生去認識科學、技術、社會、環境之間的關聯，使學生獲得綜合運用知識解決實際問題的能力。創客教育是一種融合了科學、技術、工程、數學等領域知識和技能的教育思想，具有自由開放、創新創意等特征，可以讓學生在實踐創造中獲得創新素養上的成長。因此基于新課程標準中提出的要求，教師有必要探索創客教育思想在實驗課中的落實路徑，讓學生可以擺脫單一學科學習的限制，獲得綜合運用所學知識來解決問題的能力。

1.2 高階思維培養的需要

高階思維可以幫助學生超越表面的觀察，對問題的本質形成更加透徹的認識，有助于提升學生應對新環境、新挑戰的能力。當前，隨著科學技術的發展，人才面對的挑戰也在不斷地增加，對我們的教育也提出了更高的要求。因此教師有必要立足學生終身發展的需要，探索學生高階思維成長的有效路徑。而通過在實驗課中引入創客教育思想，可以讓學生在綜合運用知識解決問題的過程中得到高階思維上的成長，獲得發現、創新等素質，從而達到培育人才的目標。

2 當前高中物理實驗課存在的問題

2.1 教學方式單一

在當前的高中物理實驗教學中，部分教師仍然受到了應試教育思想的影響，以讓學生掌握固定的實驗方案、實驗結論為目的來展開教學活動，因此采取的教學方式比較單一，大多是為學生提供設計好的實驗方案，讓學生去展開重復操作。而過于陳舊的教學在很大程度上限制了學生高階思維的發展，導致實驗課實施效果不理想的情況。因此教師有必要對實驗課的教學方式進行創新，從而讓學生可以在實驗探究中收獲成長。

2.2 內容脫離生活

在新課程標準的背景下，高中物理實驗教學要貼近學生的現實生活，讓學生在科學探究中掌握運用物理知識解決實際生活問題的能力，從而真正體現出物理實驗課的育人價值。但是從實際情況來看，當前的物理實驗教學內容缺乏創新，和學生的現實生活之間缺乏必要的聯系，導致學生無法帶著充足的興趣來參與實驗探究的過程，也無法從實驗探究中獲得解決實際生活問題所需要的本領。

2.3 忽視自主探索

新課程改革下的教育教學要以學生為中心，因此在實驗課中，教師應當尊重學生的主體性，鼓勵學生通過假設猜想、實踐驗證、交流討論、調查搜集等方式來完成實驗探索，使學生的思維和能力獲得充足的鍛煉，從而將實驗教學的意義充分展現出來。而在實驗課教學中，存在學生被動性比較強的問題，學生無法展開有效的自主探究，而只能夠按照教師規定好的模式去展開探索，導致學生的學習潛能無法有效地釋放出來。

3 創客教育思想下物理實驗課高階思維培養原則

3.1 學生主體原則

“創客”是一個名詞，是指勇于創新、主動將自己的創意變成現實的人，創客教育的目的就是將學生培養成為具有創新潛質的人。因此在利用創客教育來培養學生高階思維的過程中，教師就需要改變自己的教育觀念，遵循以學生為主體的基本原則，不再使用自己的標準來判斷學生到底是對還是錯，而是要讓學生闡述自己的想法。在創客教育思想的實施過程中，教師要為學生創造一個開放、包容的學習空間，讓學生沒有壓力地展開創新實踐，只在學生有真正需要的時候為學生提供一定的幫助，從而讓學生獲得完整的實踐體驗。在創客教育中，教師要善于包容學生的失敗，并且鼓勵學生去分析自己的失敗，讓學生去大膽完成自己的想法，從而使學生的分析、綜合、評價、創造等高階思維真正獲得成長。

3.2 科學性原則

創客教育鼓勵學生去展開大膽的創新實踐，而基于物理學科的特征，在創客教育實踐的過程中，師生也要遵循科學性原則，確保實驗原理、實驗方案、實驗目的、實驗方法等都保持一致，從而讓學生的科學素養可以獲得切實的成長。比如在引導學生探究實驗方案的過程中，教師可以引導學生從科學的角度來思考如何優化實驗方案，從而讓學生對科學探究的思想有更加深入的了解。

3.3 可操作性原則

在物理實驗課中應用創客教育思想，需要學生去體驗更多的實驗操作工具，廣泛應用生活中的素材來進行實踐探究，因此教師還應當考慮到可操作性的原則，確?？梢詾閷W生提供充足的實驗器材、實驗裝置、實驗材料。另外，創客教育雖然強調學生的實踐創新，但是并不意味著學生使用的實驗材料一定要是新的，教師不能一味地追求新意，而導致學生積累太多無用信息的情況，影響學生的探究積極性。教師在實驗課實施中要注重對學情展開充分的分析，全面了解學生已有的知識經驗，從而設計出具有可操作性的實驗方案，保證實驗課的實施質量。

3.4 直觀性原則

物理概念具有較強的抽象性，而實驗則是幫助學生正確理解物理概念、物理知識使用價值等的重要手段。在實驗課的實施中，教師也要遵循直觀性原則，讓學生可以從比較明顯的角度來了解實驗結果，強化學生的專注力，讓學生可以在實驗現象的幫助下對如何解決問題形成正確的認識。基于創客教育的思想，教師要注重規避掉對學生學習無用的實驗因素，并且適當地使用多媒體等工具來強化實驗的效果，從而幫助學生更好地展開對實驗現象的觀察，讓學生可以更好地展開分析、綜合、評價等學習行為，促進學生高階思維的成長。

4 創客教育思想下物理實驗課高階思維培養策略

4.1 情境啟發，激活興趣

創客教育思想以項目式學習作為主要的實施路徑，因此教師要重視起教學情境的創設，利用真實生動的情境來引起學生的好奇心，讓學生對解決問題產生充足的興趣。從學生高階思維成長的需要以及創客教育的內涵出發，教師可以從以下的角度來展開情境創設。

一是從學生已有的知識經驗出發來創設情境。創客教育注重學生的跨學科學習，需要學生綜合運用自己學習過的知識來展開創新實踐，因此教師可以對學生已有的知識經驗進行分析，判斷物理和其他學科知識之間的關聯，從而找到適合的項目主題，創設相關的情境。

二是基于時事新聞來創設情境。在新課程標準的背景下，高中物理教學要以培養社會發展需要的人才為目的，使學生可以正確理解學習的意義。因此教師可以從育人的需要出發來選擇項目主題、創設情境，使學生的社會責任心、學習自信等素質獲得發展，更好地展現出新時期物理學科的教育價值。

三是立足學生的好奇心來創設情境。教師可以對學生的興趣進行觀察，了解學生對物理探究的興趣，從而創設出學生感興趣的情境。

在創設情境的過程中，教師要注重使用問題驅動、多媒體展示等方式來進一步激活學生的思維，使學生真正地對情境當中的各個要素產生好奇心，促使學生展開猜想、分析、構思等思維活動，用創客思想促使學生展開實驗探究。

例如，在“電磁感應現象及應用”的教學中，教師將創客教育思想和實驗教學整合在一起，引導學生通過發現、創新、實踐等方式來展開對物理現象的探究，使學生在創意實踐中獲得高階思維的成長。在情境創設階段，教師首先向學生展示了一個門框和一個電流表，向學生提出問題：“如果人從這個門框中穿過去，電流表會怎樣顯示？”從而驅動學生展開猜想，有的學生認為電流表會動，有的認為不會。接下來，教師隨機邀請幾個學生來穿過門框，學生發現電流表沒有反應，這說明這個時候是沒有電的，接著，教師向學生展示一個“魔術”，自己穿過門框，學生可以看到與門框連接的電流表發生了轉動，從而引起了學生的好奇心。那么這一現象究竟是如何產生的？教師再引出這次活動的探索主題——電磁感應現象，讓學生帶著充足的興趣參與到實踐探究中來，也讓學生理解本節課學習的意義。

如此，借助情境創設的方式，讓學生的求知欲得到了增強，也使學生自然而然地展開了思考，對實驗中的現象產生了好奇心，也產生了更多的創意想法，為學生的創意實踐打造了良好的開端。因此教師要重視起情境創設的作用，基于學生的需要來創設適合的情境。

4.2 合作討論，構思創新

在以往的物理實驗教學中，存在學生缺乏自主性的問題，很多學生只能夠按照教師給出的方案來進行重復性的操作。在創客教育的背景下，則要求教師強化學生的自主探究意識，促使學生從創新的角度來構思實驗方案，引導學生自主探索有效的問題解決方法，使學生在構思中掌握知識和技能，獲得評價、創新等高階思維上的成長。

例如，在“電磁感應現象及應用”的教學中，在情境創設之后，教師使用多媒體向學生介紹了電磁感應現象和感應電流的概念，讓學生去了解法拉第的研究過程，進一步強化學生的好奇心，接著再從法拉第的故事出發，向學生介紹這次活動要探索的主要內容：探究產生感應電流的條件，鼓勵學生去發現情境創設中電流表發生轉動的秘密。之后，教師繼續引導學生展開思考，讓學生想一想既然我們可以利用磁來生電，那么是否可以使用和磁場相關的物理量來描述感應電流產生的條件，從這個問題出發，學生逐漸形成了猜想：如果閉合電路的磁通量發生了變化，那么就會產生感應電流。如此，就讓學生產生了具有可操作性的猜想。接下來，教師再讓各個小組展開獨立的交流討論，想一想可以怎樣設計實驗方案來驗證自己的猜想，促使學生去構思創新。如有的小組利用條形磁鐵、螺線管、電流表來設計了實驗方案，通過將條形磁鐵插入和拔出螺線管來發現感性電流的產生，以此來分析磁通量變化對感應電流的影響。在學生展開實驗方案設計的過程中，教師也適當地參與了進去，鼓勵學生去探索更多有效的驗證方法，如想一想如何在不動小螺線管的情況下找到產生感應電流的方式，從而驅動學生去構思出更多的創意方式。

在之后的教學中，教師還引導學生展開了知識遷移，讓學生試著利用學到的知識來思考風力發電的思路，構建設計方案，從而啟發學生產生更多的創意思想，設計出更多具有實踐價值的實驗方案。

創客教育強調讓學生自己去展開創新實踐，讓學生在創新中展開學習，從而促進學生分析、創新等高階思維的成長。因此教師要改變過去讓學生去重復實驗操作的教學方式，鼓勵學生去探索更多有效的實驗方法，讓學生養成在失敗中獲得經驗的良好學習習慣，從而提升教學的整體效果。

4.3 動手操作，創意展現

實踐創新是創客教育落實的關鍵環節，在這個過程中，教師要為學生創造充分自主的探索空間，并且鼓勵學生去大膽實踐，完善自己的實驗思路，從而讓學生創作出更加優秀的作品，并且促進學生分析、綜合等高階思維的成長。在學生展開實踐的過程中，教師也要注重師生、生生之間的交流互動，讓學生能夠進一步打開自己的思路，了解更多解決問題的方法，幫助學生去建立起更加完善的問題解決模式。

例如在“電磁感應現象及應用”的教學中，教師引導學生展開“自制風力發電機”的實驗探究活動，讓學生思考其中的原理，使用生活中簡單的材料來完成方案設計。在學生設計出了具有可操作性的方案之后，教師再給學生充足的時間來展開實踐，小組合作去完成創客活動。如有的小組選擇報廢的風扇來進行探究，首先制作出一個木頭框架，框架的大小要適合選擇的發電機和風扇，接著將廢棄的風扇的扇葉取出來，將其安裝到木頭框架上，確保扇葉可以進行旋轉，可以用螺栓等工具固定好。之后再將廢棄電扇的電機安裝在框架上，讓電機和扇葉連接在一起，之后再安裝控制器和電池，管理發電機的輸出電流和電壓，就可以完成一個簡易發電機的制作，在實踐的過程中，學生也發現了一些問題，有的學生原來電機的轉子是無法實現發電的，而通過增加磁鐵，就可以實現發電，這里就用到了學生學習到的電磁感應現象。在學生實踐的過程中也遇到了很多次失敗，但是也感受到了創客活動的樂趣，每個學生都可以大膽地說出自己的想法，在有安全保障的前提下展開有效的實踐探索，從而讓學生獲得了豐富的實踐經歷。

如此，通過讓學生去放心大膽地進行實踐，不僅提升了學生對物理知識的學習興趣，而且也讓學生對物理規律的本質、使用方式形成了更加深刻的理解，有助于學生高階思維能力的發展。因此教師要為學生創造開放的創意實踐空間，讓學生在實踐當中體會到創新的成就感，為學生的高階思維發展創造良好的環境。

4.4 作品展示，優化改進

作品展示是創客教育的一個重要環節，目的是讓學生去觀察更多的問題解決方法，并且讓學生在成果展示中對自己解決問題的過程進行反思，幫助學生去改善自己的學習行為，從而讓學生的綜合素質獲得進一步的提升。在立足創客教育的實驗教學活動中，教師要鼓勵學生去分享自己的創新行為，引起學生之間思維的碰撞，促使學生走出自己的舒適區，探索更多的創意思想，發展學生的高階思維。

例如，在“電磁感應現象及應用”的教學中，以實驗作為學生學習的主要路徑，讓學生設計實驗來驗證磁生電的原理，設計實驗來制作發電機等等，因此組織學生展開了多個成果展示的活動，需要學生在成果展示中介紹如下的內容：實驗設計的目的是什么、用到了什么方法、使用了哪些材料、在設計實驗中做出了哪些猜想、得到的結論是怎樣的、在實驗過程中遇到了哪些問題、遇到的問題是否已經解決等等，在學生分享這些信息的過程中，也鼓勵學生之間相互發出質疑，引起學生之間的思維碰撞，從而讓學生產生更多的實踐想法。學生也可以根據自己設計方案的特殊性，自主規劃成果展示的內容。在成果展示之后，還會給學生一段時間去完善自己的作品，培養學生精益求精的創新精神，讓學生制作出更加完善的作品。借助成果展示活動的展開，也能夠為教學評價奠定好基礎，幫助教師更好地了解學生在實驗課中的表現，為評價活動的展開奠定好基礎。

4.5 個性評價，激勵成長

在立足創客教育的實驗課高階思維培養背景下，教師要改變傳統的實驗課評價方式，在評價中關注學生的全面發展，包括學生設計實驗的能力、動手操作的能力、解決問題的素質、合作的能力、創新的意識等等，從而真正展現出教學評價的作用，讓學生可以在評價的引導下完善自己的學習行為，體會到創意實踐的成就感。教師要注重使用多樣化的評價方式，重視起學生的自評以及學生之間的相互評價，讓學生可以更好地展開反思，從而取得更好的評價效果。

例如，在“電磁感應現象及應用”的教學中，針對學生在各個實驗環節的表現，教師從以下角度來進行評價：學生可以積極主動地參與到實驗探究過程中來、學生對實驗內容具有充足的興趣、學生有良好的交流討論意識、學生能夠主動分享自己的創意思想、學生提出的創意具有可操作性、學生對電磁感應現象的使用價值有了正確的認識、學生可以準確判斷生活中運用了電磁感應現象的場景等等。在教師對學生進行評價的基礎之上，也引導學生展開必要的自主評價活動，需要學生對自己的學習過程進行反思，思考自己掌握到的知識、對新知識還存在的困惑、作品的完整程度等等，并且鼓勵學生基于自己的反思結果來設計更完善的實驗方案，做出更多有創意的作品，強化學生運用物理以及其他學科知識去解決實際問題的自信心，讓評價成為促進學生成長的動力。

5 結語

在高中物理實驗教學中應用創客教育思想，不僅能夠豐富實驗課的內容和形式，而且有助于強化學生的能力，促進學生的思維進階，使學生的高階思維獲得成長。因此針對當前物理實驗課實施中存在的不足以及新課程標準理念落實的需要，教師要重視起實驗課的展開，正確理解實驗課的教育價值，在實驗課的展開中滲透創客教育思想，基于學生終身發展的需求來實施具有創意的實驗教學方案，讓學生在創意實踐中獲得綜合解決問題的能力，從而提升高中物理實驗教學的質量，促進學生的終身發展，提升高中物理教學的質量。

（作者單位：西藏大學理學院）