物理教学中培养高中生高阶思维能力的思考

作者简介：林勤，1956年出生。1985年毕业于安徽省教育学院物理系。长期从事中学物理教学和研究工作，先后参加过十余本专著的编写，发表了二十余篇论文，承担过多项教育部教育科研重点课题子课题、上海市教育科研重点课题、规划课题的研究任务。现为上海市物理特级教师，上海市市西中学副校长，上海市物理名师培养基地的主持人。先后担任了教育部课程教材工作委员会专家，教育部基础教育成果评选专家（2014年），教育部和上海市物理学科课程标准、教材审查专家，上海市基础教育成果鉴定专家（2014年），全国信息技术整合教学成果评审上海市专家（2014年），上海市教育技术装备特聘专家。

摘 要：高阶思维，是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，是一种跨学科、跨知识领域，能对思维予以评价的思维。高阶思维既是高中生创新素养中的一个核心要素，也是物理教学中对于学生培养的追求。在物理课堂教学中，要以高阶学习活动方式组织教学，关注思维教学内容的渗透，关注学生讨论发言的批判性思维成分，关注“一题多解”的指向性，关注探究性实验方案的评价，关注教师自身的行为模式，同时物理教师还应该积极参与培养中学生高阶思维能力的校本课程建设。

关键词：高阶思维；高阶学习活动；高阶思维能力培养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0001-5

思维能力从来就被视为创新能力的重要因素。不论是对生活、科学的态度，还是特长发展的选择，或是问题解决的实践，都离不开思维的发展，特别是高阶思维能力的发展。因此，高阶思维既是高中生创新素养中的一个核心要素，也是物理教学中对于学生培养的追求。

1 高阶思维与高阶思维能力的培养

高阶思维，是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。我们可以看一下2001版BLOOM教育目标认知分类的情况（见表1）。确认了较高层次的认知过程和心智发展水平属于高阶思维的范畴，它在教学目标分类中表现为分析、评价和创造。

国内教育界对高阶思维的描述不多，但也认同高阶思维是较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，是一种跨学科、跨知识领域，能对思维予以评价的思维。它是生成性思维和批判性思维的互补运用，自富于创造性的跨学科知识的思维。高阶思维是高阶能力的核心，直接表现为创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力。高阶思维能力是知识时代对人才素质提出的新要求，是适应知识时代发展的关键能力。

高阶思维与高级思维是容易被混淆的两个概念。高级思维是一个相对性的概念，是一种思维相对另一种思维比较而言的。例如，抽象思维相对于形象思维，可以称为高级思维，立体思维相对于平面思维也可以称为高级思维。高级思维不仅具有相对性，还会随着思维者年龄的增长，阅历、思维水平的提高而变化。高阶思维则对应着认知水平和层次，是根据教学目标分类确定的，对它的描述，有较为确切的认知行为动词解释。

关于高阶思维能力的培养，钟启泉教授指出：发展高阶思维，要以高阶学习活动予以支持——要以学习者为中心；要开展问题求解的学习活动；要形成知识共享、互动合作的学习模式。同时还应该注重交叉学科知识的学习，注重环境营造，注重教师有意义地引导。香港学者陈浩文博士在谈到如何提升高阶思维时也指出：要提升高阶思维，就要培养学生的论证、反驳、筛选和利用信息的能力；要培养学生的公民意识、判断、决定能力；要理解学科的思维方式。

思维能力从来就被视为创新能力的重要因素。不论是对已有知识或已有作品的审视反思，还是新知识的融合、构建，新项目的设计完善，问题解决的实践，都离不开思维水平的支撑，特别是对应于“创造”等级的高阶思维能力的支撑。

2 物理课堂教学中高阶思维能力培养中的关注点

2.1 关注高阶学习活动方式组织教学

培养高阶思维，需要以高阶学习活动方式组织教学，“分析、评价、创造”需要建构“概述、构造、检查、表述”的课堂环境，搭建学生“评论、判断”的思维碰撞平台，从而达到“产生、假设、规划、设计、创作、发明”的目标。经过多年课改的实践，广大物理教师对高阶学习活动方式是非常熟悉的。比如，“问题教学法”、“抛锚式教学”、“脚手架教学”、“合作学习”、“讨论式学习”、“探究式教学”、“头脑风暴”、“学徒式学习”等，许多都是教师们耳熟能详并已广泛用于课堂的行之有效的教学方法。只要在使用这些教学方法的过程中，不流于形式，能体现高阶思维培养的核心要素，注重“分析、评价、创造”，高阶思维能力培养就能落实在课堂物理教学中。

案例1 静电场复习

静电场复习时，笔者布置了一道练习题。如图1，两个带+Q的电荷相距2a，在它们形成的电场中，有一带负电的粒子（不计重力）正在作匀速圆周运动，试问该粒子的轨道应在哪里？呵，这下热闹了。有的说是在两个点电荷之外的距离较远的圆周上；有的说是在绕着某一单个点电荷的圆周上；有的说是在绕着一个核转动且正对另一个核的位置上；也有的说是在垂直于点电荷连线中点的平面上；还有的则拿出了二价原子（核内有两个质子）核外电子的模型作为佐证等。笔者没有直接否定哪一种说法，而是组织学生进行辩论。辩论中笔者要求学生讲清自己的理由，找出他人的错误，以理服人。经过一番激烈的争论，同学们从核外电子轨道的佯谬到电子云的形状，从几率的意义到衍射条纹的实质，进行了条理分明的阐述，明确了这两种模型的不可比性，以及粒子绕双荷做匀速圆周运动的不可能性。辩论中，同学们还对粒子重力不能忽略的情况做了进一步的发挥——可以在以点电荷连线为轴的上方平面旋转，并计算了这种情况下的回转半径以及与点电荷的距离。

这节课给学生留下了深刻的印象，不仅这一部分的知识要求得到了落实，学生的思维也得到了较好的训练。尽管这样的教学，在课时使用上较为“奢侈”，但从培养学生高阶思维的角度看，确实是值得的。演讲、辩论等教学组织形式最大的特点，是提供了开放、宽松、自由的思维环境，让学生自由思考、批判和表述，对学生高阶思维能力的培养，具有积极的意义。

2.2 关注物理课堂中思维教学内容的渗透

为了培养高阶思维，可以开设一些专设课程，比如，思维课程。在这个课程中，可以让学生学习思维方法，体会不同思维方式的差异。但是物理教学毕竟不能等同于思维专设课程的教学，只能在教学中利用物理问题，有目的地渗透思维发展的内容，提高学生的思维品质。

案例2 如图2所示，给出了一根蜡烛、一盒火柴、一盒图钉，一段绳子，如何把蜡烛竖直在墙面？并分析蜡烛所受的力。

蜡烛除重力外所受的力，取决于蜡烛在墙面竖直的方式。蜡烛在墙面竖直的方法很多，如，利用绳钉悬挂法、利用蜡油粘合法等，最简单的则是将蜡烛直接放在地面、靠在墙面（虚接触）。不同的操作方法使得蜡烛的受到的力的性质不同，如果只从物理角度分析力的性质、大小、方向等问题，这样的教学是标准的。但如果注意到学生高阶思维的培养，可以从蜡烛在墙面竖直的方式，进行思维方法的教学渗透。

蜡烛在墙面竖直方式的问题，有点像“脑筋急转弯”，但却打破了学生的思维定势。所谓思维定势，是指人们习惯使用常用的思维方式来看待和解决问题，形成的固有的思维习惯。例如，在这个问题中，看见绳钉就想到了悬挂，看见火柴蜡烛，就想到了点燃，这就是思维定势。在解决问题的过程中，人们能否摆脱事物的固有功能以适应新的问题情景的需要，常常成为解决问题的关键。原有的一些习惯有时会节省时间，提高效率，但有时又会阻碍思维的发散。要提高认知水平，就需要在集体的头脑风暴中不断汲取别人的思维所长，修正自己的观点，使分析、综合、评价和创造能力得以提升。

2.3 关注学生讨论发言的批判性思维成分

现在的教学方法，绝大多数都具备“问题教学”的特征。在这一类型的教学方法中，学生的合作学习、讨论交流环节是不能缺失的。如果学生在交流过程中，只是介绍自己的方法或方案，那还不够，至少缺失了对方案的评价。通过观察、倾听、分析，发现他人问题解决方法的不足，及时指出（评价），并做出修改完善，甚至另辟蹊径重新设计（创造），重新予以评价，这样的思维过程既包含了生成性思维，又张扬了批判性思维，符合了高阶思维能力培养的基本要素。

案例3 静电除尘现象的解释

通过实物投影仪，讲台上的装置被清晰地投放在大屏幕上。一个广口瓶，橡皮塞中央插了一根铜棒，瓶身外绕了几圈粗导线。一个直流高压电源通过开关，一端和铜棒相连，另端和粗导线一端相连。教师向学生介绍了整个装置后，打开橡皮塞向瓶中喷入浓烟，然后塞紧瓶塞。只见瓶中烟雾弥漫，一片浑浊。然而，随着开关闭合、五万伏高压的加载，瓶中的烟雾浑浊立刻消失，瓶中又重新恢复了清澈透明。

同学们被这像魔术般的“表演”完全吸引住了。数秒的沉寂后，教室里开始了热烈的讨论。同学们，一边分析，一边争论，几个同学甚至围住了讲台，仔细地审视各个装置，大家都想尽快搞明白烟雾是怎样消失掉的。几分钟后，教师将同学们的观点进行了集中：（1）瓶中形成了磁场，烟雾分子因磁场吸引而消失；（2）瓶中形成了电场，带电粒子因电场力作用被吸附到铜棒和瓶壁上。

“瓶中怎么会有磁场呢？”有同学开始质疑了。“铜棒和导线没有构成回路，没有电流， 不可能形成电流的磁场。”也许是被“点中了要害”，提出磁场的同学接受了其它同学的观点。全班同学的意见开始趋于统一了。

“烟雾中有带电粒子吗？通常物体都是电中性的呀。”不知哪位同学嘟囔了一句。教室里寂静了，也许是同学们都没有想到的缘故吧，大家都不知该怎样回答，讨论也开展不起来了。

“我为大家重新做一遍实验。不过，这次我要调整电压，请大家注意瓶中的效果。”教师说着重新开始了操作，只是瓶中充满烟雾后，电压调到了三百伏。“没什么效果嘛。”有同学开始小声议论。电压继续上升了，五百伏、八百伏……每隔几秒，电压都重新调节一次，上万伏了——瓶中的“魔术”再次重现了。

“为什么电压低的时候没有效果，一定要加到几万伏的高压呢？”“是啊，几百伏也应该有电场，照理说也应该对带电粒子有电场力呀？”同学们的情绪又一次被调动起来了。这次，问题的关键变成了为什么要加载高压？高压的作用效果到底在哪里？

“即使是低压，电场还是存在的，没有效果，只能说明烟雾粒子不是带电粒子。”“高压产生了效果，说明高压时烟雾粒子应该是带电的。”“低压时粒子不带电，高压时粒子带电，难道粒子是被催化了吗？”

“电离，对，是电离。高压使电中性的分子电离了。”“电中性的分子被电离，形成了带电粒子，带电粒子在电场中受电场力作用运动，吸附到瓶壁和铜棒上，烟雾就消失了。”

同学们经过讨论、研究，终于完成了对“静电除尘”的解释。在随后的课堂点评中，教师一方面肯定了学生的讨论结果；另一方面，重点对学生的讨论过程进行了分析，尤其点评了“磁场作用”和“烟雾带电”两个假设的否定过程。教师鼓励学生通过实验、观察和分析，去否定、批判和假设，从而提高自己的认知水平和思维水平。

2.4 关注“一题多解”的指向性

“一题多解”要求学生不为解题定势左右，通过生成性思维，获得更多的解题方法。但是新的解题方法是技巧上的提高，还是解题思维上的变化；是在他人基础上的改进，还是自己全新设计，需要教师有所关注，才能正确点评和激励学生。

案例4 某个做匀变速直线运动的物体，通过连续两个相等的位移s时，经历的时间分别为t1和t2。试求该物体做匀变速直线运动时的加速度。

该题的常规做法是设出初速度、加速度和时间，代入运动学基本公式即可求出。另一种做法是利用平均速度，分别求出两段位移的时间中点的瞬时速度，然后根据加速度定义求解。为了关注学生的思维培养，教师请学生介绍他们是如何思考的。

学生A：我也试着用基本方法求解，可是方程几处都出现了二次函数，求解太麻烦了，我相信应该有更简单的办法，于是就想到了用平均速度来解。

学生B：我仔细地审题，发现题设条件隐含了平均速度的概念，我就选择了用平均速度求解。

可以看出，B同学从接受信息开始，“分析”、“评价”就开始同步，而A同学“分析”过程不够仔细，也未能及时评价，碰到钉子后才进入“评价”过程，效率较低。当然A同学在对原求解方法的评价中表现出来的较为明显的批判性思维，是应该值得肯定的。如果教学中教师的关注点只是两种解题方法本身的比较，就不可能对思维的发展做出较为有效的评析。

案例5 光滑大环被轻绳悬起，从环的上端释放两个套在大环上的小球（如图3）。环与球的质量不能忽略。小球滑至何处时，轻绳张力为零？

按照正常解题逻辑分析：环必受小球给其沿径向的弹力，因此球只能在上半环时方可使大环受到斜向上弹力（与球受向心力方向相反），也才有可能使悬线张力为零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔离法、力的分解等知识，可以求出结果。但如果换个角度思考：有重量的物体被悬挂起来，为什么悬绳张力为零呢？这只有在失重状态下才能实现。利用系统分析、失重、分解等，也可以求出结果。

这两种求解方法差异较大，思维的差异更为明显。前者在问题研究时选取了独立对象，后者则采用了系统分析；前者的解题思维按部就班可以称为直线思维，后者的思维则是由结果反问属于逆向思维。本题教学中如果在注重求解方法差异的同时，有意识地从思维角度去分析类似问题，就可以找到高阶思维能力培养的切入点。

2.5 关注探究性实验方案的评价

在研究性学习中开展实验方案的设计，对于中学生物理核心素养的提升，有着积极的作用。探究性实验中对学生猜想的验证，形成的是“事实评价”。而在“事实评价”之前，加强对实验方案（或设计）的“思维评价”，则是凸显“分析、评价、创造”的过程，强化了学生的思维活动。所以，研究性学习中应注重组织学生在实验前开展对实验方案的评价。

案例6 为了测量物体间的动摩擦因数，两位同学分别设计了两种不同的实验方案。

方案A：在水平桌面上，用测力计水平拉动一个已知质量的滑块，使滑块匀速运动，读出测力计的读数。再根据物体平衡时的受力关系，即可得出此时滑块所受滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，就可以测得滑块与桌面间的动摩擦因数。

方案B：水平桌面上铺有一张白纸，白纸上放着一个已知质量的滑块，滑块一端被水平绳拉住，水平绳则与固定的测力计相连。沿水平绳向滑块另一端方向拉动白纸，即可读出此时的测力计读数——滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，可以测得滑块与纸面的动摩擦因数。

教学中对实验方案的分析评价的讨论非常热烈，两个实验操作的稳定性、可持续性、可视性、测量结果的不一致性等，都被提了出来，而随着问题的提出，新的设想也诞生了。比如，实验B中的测力计可以由力传感器替代，实验A改为借助通过滑轮的砝码下落拉动滑块等。两个实验最终都进行了操作，也验证了学生对方案的评价。但就整个教学过程而言，最为出彩的就是对实验方案的评价过程。

2.6 关注教师自身的行为模式

高阶思维的一个重要特征是能够“对思维进行思维和评价”，这就需要培养学生不受束缚，敢于思考、批判、评价的勇气和态度。作为教师就应该更加关注自身的行为模式，不迷信权威，敢于对教材进行“批判性”评价，以自己的思维方式，为学生做出表率。

3 物理教师要积极参与中学生高阶思维能力培养的校本课程建设

校本课程是拓宽学生视野，发展学生兴趣，培养学生个性和特长的重要载体，也是培养高中生高阶思维能力的重要举措。物理教师在指导学生开展科技活动、研究性课题、社团活动等方面，有着学科背景的优势，物理教师应该积极参与培养中学生高阶思维能力的校本课程建设，在课程的开发、建设中形成自己的特色，搭建高中生高阶思维能力培养的独特舞台。

例如，开发校本辩论课程。辩论课程就是用一定的理由来说明自己对事物或问题的见解，揭露对方的矛盾，以便最后得到正确的认识或共同的意见。辩论呈现出的是辩手在接受信息后的分析、评价、创造能力，凸显的是批判性和创造性思维能力。几年来我们已经看到，辩论课程不再是文科教师的“专利”，已经在物理课堂、科技活动中大放异彩。

再如，开发创新实验室课程。2010年以来，上海市许多高中都建设了学校创新实验室，不仅给高中生带来了许多科技发展的新鲜内容，而且培养了学生的动手实践能力、想象能力、设计能力和创造能力，发展了学生的高阶思维能力。

以下是某校创新实验室课程开发的案例——《能源实验室课程计划》。

第一模块（二课时）：能源的知识。

教学方法：教师讲述、学生资料查询交流。

教学内容：能源的概念；常规能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危机。

第二模块（一课时）：能源模型的参观。

教学方法：实地参观、教师讲解。

教学内容：火力发电、风能发电、太阳能发电、核能源、风力发电。

第三模块（一课时）：发电机原理。

教学方法：教师授课、教具观看、学生体验。

第四模块（四课时）：学生制作（一）——水力发电机模型；结构式积木搭建场景；发电机模型、水力冲击系统；各种灯泡发光表示效果。

第五模块（四课时）：学生制作（二）——云霄车机械能守恒模型的研究；轨道的设计；轨道平整度调适；小球运动的能量守恒及测量。

第六模块（四课时）：学生制作（三）——太阳能发电的应用；太阳能电池板电动势、内电阻的测定；太阳能发电储存实验；太阳能动力的应用（路灯、电扇、水泵等）。

第七模块（四课时）：学生制作（四）——风能发电机模型和应用；风力发电机（水平、垂直）功率测定；风能动力小车安装。

第八模块（四课时）：学生课题研究作品介绍；重力发电模拟装置；太阳能滴灌模拟装置。

这一课程，从第四个模块开始，强化学生的设计和动手实验，不仅与学生已有知识形成了关联，还涉及“分析、评价、创造”等高阶思维培养要素，这样的课程无疑为高中生高阶思维的培养搭建了良好的平台。

高中生高阶思维能力的培养，是高中人才培养的一个重要内容，也是高中物理教学中应该关注的问题。只要我们在物理教学中重视这个问题，有目的、有意识地加强高阶思维培养的教学设计和课堂引导，加强对学生思维发展水平的研究和分析，就一定能在高中生高阶思维能力的培养中，获得更多的经验和成功。

参考文献：

[1]王帅.国外高阶思维及其教学方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]钟启泉.为每一个学生的成长而教——基于“学的课程”的教学设计探析[J].北京大学教育评论，2009，（3）：112.

[3]钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，刘政良.浅谈高阶思维能力[J].才智，2011，（36）：254.

（栏目编辑 廖伯琴）

学生B：我仔细地审题，发现题设条件隐含了平均速度的概念，我就选择了用平均速度求解。

可以看出，B同学从接受信息开始，“分析”、“评价”就开始同步，而A同学“分析”过程不够仔细，也未能及时评价，碰到钉子后才进入“评价”过程，效率较低。当然A同学在对原求解方法的评价中表现出来的较为明显的批判性思维，是应该值得肯定的。如果教学中教师的关注点只是两种解题方法本身的比较，就不可能对思维的发展做出较为有效的评析。

案例5 光滑大环被轻绳悬起，从环的上端释放两个套在大环上的小球（如图3）。环与球的质量不能忽略。小球滑至何处时，轻绳张力为零？

按照正常解题逻辑分析：环必受小球给其沿径向的弹力，因此球只能在上半环时方可使大环受到斜向上弹力（与球受向心力方向相反），也才有可能使悬线张力为零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔离法、力的分解等知识，可以求出结果。但如果换个角度思考：有重量的物体被悬挂起来，为什么悬绳张力为零呢？这只有在失重状态下才能实现。利用系统分析、失重、分解等，也可以求出结果。

这两种求解方法差异较大，思维的差异更为明显。前者在问题研究时选取了独立对象，后者则采用了系统分析；前者的解题思维按部就班可以称为直线思维，后者的思维则是由结果反问属于逆向思维。本题教学中如果在注重求解方法差异的同时，有意识地从思维角度去分析类似问题，就可以找到高阶思维能力培养的切入点。

2.5 关注探究性实验方案的评价

在研究性学习中开展实验方案的设计，对于中学生物理核心素养的提升，有着积极的作用。探究性实验中对学生猜想的验证，形成的是“事实评价”。而在“事实评价”之前，加强对实验方案（或设计）的“思维评价”，则是凸显“分析、评价、创造”的过程，强化了学生的思维活动。所以，研究性学习中应注重组织学生在实验前开展对实验方案的评价。

案例6 为了测量物体间的动摩擦因数，两位同学分别设计了两种不同的实验方案。

方案A：在水平桌面上，用测力计水平拉动一个已知质量的滑块，使滑块匀速运动，读出测力计的读数。再根据物体平衡时的受力关系，即可得出此时滑块所受滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，就可以测得滑块与桌面间的动摩擦因数。

方案B：水平桌面上铺有一张白纸，白纸上放着一个已知质量的滑块，滑块一端被水平绳拉住，水平绳则与固定的测力计相连。沿水平绳向滑块另一端方向拉动白纸，即可读出此时的测力计读数——滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，可以测得滑块与纸面的动摩擦因数。

教学中对实验方案的分析评价的讨论非常热烈，两个实验操作的稳定性、可持续性、可视性、测量结果的不一致性等，都被提了出来，而随着问题的提出，新的设想也诞生了。比如，实验B中的测力计可以由力传感器替代，实验A改为借助通过滑轮的砝码下落拉动滑块等。两个实验最终都进行了操作，也验证了学生对方案的评价。但就整个教学过程而言，最为出彩的就是对实验方案的评价过程。

2.6 关注教师自身的行为模式

高阶思维的一个重要特征是能够“对思维进行思维和评价”，这就需要培养学生不受束缚，敢于思考、批判、评价的勇气和态度。作为教师就应该更加关注自身的行为模式，不迷信权威，敢于对教材进行“批判性”评价，以自己的思维方式，为学生做出表率。

3 物理教师要积极参与中学生高阶思维能力培养的校本课程建设

校本课程是拓宽学生视野，发展学生兴趣，培养学生个性和特长的重要载体，也是培养高中生高阶思维能力的重要举措。物理教师在指导学生开展科技活动、研究性课题、社团活动等方面，有着学科背景的优势，物理教师应该积极参与培养中学生高阶思维能力的校本课程建设，在课程的开发、建设中形成自己的特色，搭建高中生高阶思维能力培养的独特舞台。

例如，开发校本辩论课程。辩论课程就是用一定的理由来说明自己对事物或问题的见解，揭露对方的矛盾，以便最后得到正确的认识或共同的意见。辩论呈现出的是辩手在接受信息后的分析、评价、创造能力，凸显的是批判性和创造性思维能力。几年来我们已经看到，辩论课程不再是文科教师的“专利”，已经在物理课堂、科技活动中大放异彩。

再如，开发创新实验室课程。2010年以来，上海市许多高中都建设了学校创新实验室，不仅给高中生带来了许多科技发展的新鲜内容，而且培养了学生的动手实践能力、想象能力、设计能力和创造能力，发展了学生的高阶思维能力。

以下是某校创新实验室课程开发的案例——《能源实验室课程计划》。

第一模块（二课时）：能源的知识。

教学方法：教师讲述、学生资料查询交流。

教学内容：能源的概念；常规能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危机。

第二模块（一课时）：能源模型的参观。

教学方法：实地参观、教师讲解。

教学内容：火力发电、风能发电、太阳能发电、核能源、风力发电。

第三模块（一课时）：发电机原理。

教学方法：教师授课、教具观看、学生体验。

第四模块（四课时）：学生制作（一）——水力发电机模型；结构式积木搭建场景；发电机模型、水力冲击系统；各种灯泡发光表示效果。

第五模块（四课时）：学生制作（二）——云霄车机械能守恒模型的研究；轨道的设计；轨道平整度调适；小球运动的能量守恒及测量。

第六模块（四课时）：学生制作（三）——太阳能发电的应用；太阳能电池板电动势、内电阻的测定；太阳能发电储存实验；太阳能动力的应用（路灯、电扇、水泵等）。

第七模块（四课时）：学生制作（四）——风能发电机模型和应用；风力发电机（水平、垂直）功率测定；风能动力小车安装。

第八模块（四课时）：学生课题研究作品介绍；重力发电模拟装置；太阳能滴灌模拟装置。

这一课程，从第四个模块开始，强化学生的设计和动手实验，不仅与学生已有知识形成了关联，还涉及“分析、评价、创造”等高阶思维培养要素，这样的课程无疑为高中生高阶思维的培养搭建了良好的平台。

高中生高阶思维能力的培养，是高中人才培养的一个重要内容，也是高中物理教学中应该关注的问题。只要我们在物理教学中重视这个问题，有目的、有意识地加强高阶思维培养的教学设计和课堂引导，加强对学生思维发展水平的研究和分析，就一定能在高中生高阶思维能力的培养中，获得更多的经验和成功。

参考文献：

[1]王帅.国外高阶思维及其教学方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]钟启泉.为每一个学生的成长而教——基于“学的课程”的教学设计探析[J].北京大学教育评论，2009，（3）：112.

[3]钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，刘政良.浅谈高阶思维能力[J].才智，2011，（36）：254.

（栏目编辑 廖伯琴）

学生B：我仔细地审题，发现题设条件隐含了平均速度的概念，我就选择了用平均速度求解。

可以看出，B同学从接受信息开始，“分析”、“评价”就开始同步，而A同学“分析”过程不够仔细，也未能及时评价，碰到钉子后才进入“评价”过程，效率较低。当然A同学在对原求解方法的评价中表现出来的较为明显的批判性思维，是应该值得肯定的。如果教学中教师的关注点只是两种解题方法本身的比较，就不可能对思维的发展做出较为有效的评析。

案例5 光滑大环被轻绳悬起，从环的上端释放两个套在大环上的小球（如图3）。环与球的质量不能忽略。小球滑至何处时，轻绳张力为零？

按照正常解题逻辑分析：环必受小球给其沿径向的弹力，因此球只能在上半环时方可使大环受到斜向上弹力（与球受向心力方向相反），也才有可能使悬线张力为零。利用能量守恒、向心力、平衡、隔离法、力的分解等知识，可以求出结果。但如果换个角度思考：有重量的物体被悬挂起来，为什么悬绳张力为零呢？这只有在失重状态下才能实现。利用系统分析、失重、分解等，也可以求出结果。

这两种求解方法差异较大，思维的差异更为明显。前者在问题研究时选取了独立对象，后者则采用了系统分析；前者的解题思维按部就班可以称为直线思维，后者的思维则是由结果反问属于逆向思维。本题教学中如果在注重求解方法差异的同时，有意识地从思维角度去分析类似问题，就可以找到高阶思维能力培养的切入点。

2.5 关注探究性实验方案的评价

在研究性学习中开展实验方案的设计，对于中学生物理核心素养的提升，有着积极的作用。探究性实验中对学生猜想的验证，形成的是“事实评价”。而在“事实评价”之前，加强对实验方案（或设计）的“思维评价”，则是凸显“分析、评价、创造”的过程，强化了学生的思维活动。所以，研究性学习中应注重组织学生在实验前开展对实验方案的评价。

案例6 为了测量物体间的动摩擦因数，两位同学分别设计了两种不同的实验方案。

方案A：在水平桌面上，用测力计水平拉动一个已知质量的滑块，使滑块匀速运动，读出测力计的读数。再根据物体平衡时的受力关系，即可得出此时滑块所受滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，就可以测得滑块与桌面间的动摩擦因数。

方案B：水平桌面上铺有一张白纸，白纸上放着一个已知质量的滑块，滑块一端被水平绳拉住，水平绳则与固定的测力计相连。沿水平绳向滑块另一端方向拉动白纸，即可读出此时的测力计读数——滑动摩擦力的大小。更换材料相同、质量不同的滑块，重复操作，可以得到若干组滑动摩擦力的数据。将摩擦力和对应的滑块质量列表，可以测得滑块与纸面的动摩擦因数。

教学中对实验方案的分析评价的讨论非常热烈，两个实验操作的稳定性、可持续性、可视性、测量结果的不一致性等，都被提了出来，而随着问题的提出，新的设想也诞生了。比如，实验B中的测力计可以由力传感器替代，实验A改为借助通过滑轮的砝码下落拉动滑块等。两个实验最终都进行了操作，也验证了学生对方案的评价。但就整个教学过程而言，最为出彩的就是对实验方案的评价过程。

2.6 关注教师自身的行为模式

高阶思维的一个重要特征是能够“对思维进行思维和评价”，这就需要培养学生不受束缚，敢于思考、批判、评价的勇气和态度。作为教师就应该更加关注自身的行为模式，不迷信权威，敢于对教材进行“批判性”评价，以自己的思维方式，为学生做出表率。

3 物理教师要积极参与中学生高阶思维能力培养的校本课程建设

校本课程是拓宽学生视野，发展学生兴趣，培养学生个性和特长的重要载体，也是培养高中生高阶思维能力的重要举措。物理教师在指导学生开展科技活动、研究性课题、社团活动等方面，有着学科背景的优势，物理教师应该积极参与培养中学生高阶思维能力的校本课程建设，在课程的开发、建设中形成自己的特色，搭建高中生高阶思维能力培养的独特舞台。

例如，开发校本辩论课程。辩论课程就是用一定的理由来说明自己对事物或问题的见解，揭露对方的矛盾，以便最后得到正确的认识或共同的意见。辩论呈现出的是辩手在接受信息后的分析、评价、创造能力，凸显的是批判性和创造性思维能力。几年来我们已经看到，辩论课程不再是文科教师的“专利”，已经在物理课堂、科技活动中大放异彩。

再如，开发创新实验室课程。2010年以来，上海市许多高中都建设了学校创新实验室，不仅给高中生带来了许多科技发展的新鲜内容，而且培养了学生的动手实践能力、想象能力、设计能力和创造能力，发展了学生的高阶思维能力。

以下是某校创新实验室课程开发的案例——《能源实验室课程计划》。

第一模块（二课时）：能源的知识。

教学方法：教师讲述、学生资料查询交流。

教学内容：能源的概念；常规能源；新能源；一次能源；二次能源；能源的使用；能源的危机。

第二模块（一课时）：能源模型的参观。

教学方法：实地参观、教师讲解。

教学内容：火力发电、风能发电、太阳能发电、核能源、风力发电。

第三模块（一课时）：发电机原理。

教学方法：教师授课、教具观看、学生体验。

第四模块（四课时）：学生制作（一）——水力发电机模型；结构式积木搭建场景；发电机模型、水力冲击系统；各种灯泡发光表示效果。

第五模块（四课时）：学生制作（二）——云霄车机械能守恒模型的研究；轨道的设计；轨道平整度调适；小球运动的能量守恒及测量。

第六模块（四课时）：学生制作（三）——太阳能发电的应用；太阳能电池板电动势、内电阻的测定；太阳能发电储存实验；太阳能动力的应用（路灯、电扇、水泵等）。

第七模块（四课时）：学生制作（四）——风能发电机模型和应用；风力发电机（水平、垂直）功率测定；风能动力小车安装。

第八模块（四课时）：学生课题研究作品介绍；重力发电模拟装置；太阳能滴灌模拟装置。

这一课程，从第四个模块开始，强化学生的设计和动手实验，不仅与学生已有知识形成了关联，还涉及“分析、评价、创造”等高阶思维培养要素，这样的课程无疑为高中生高阶思维的培养搭建了良好的平台。

高中生高阶思维能力的培养，是高中人才培养的一个重要内容，也是高中物理教学中应该关注的问题。只要我们在物理教学中重视这个问题，有目的、有意识地加强高阶思维培养的教学设计和课堂引导，加强对学生思维发展水平的研究和分析，就一定能在高中生高阶思维能力的培养中，获得更多的经验和成功。

参考文献：

[1]王帅.国外高阶思维及其教学方式[J].上海教育科研，2011，（9）：31.

[2]钟启泉.为每一个学生的成长而教——基于“学的课程”的教学设计探析[J].北京大学教育评论，2009，（3）：112.

[3]钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004，（12）：21.

[4]申昌安，刘政良.浅谈高阶思维能力[J].才智，2011，（36）：254.

（栏目编辑 廖伯琴）