创客教育理念下高中物理实验对高阶思维培养的策略探析

文 / 蔡嫦芳

引 言

由于高中物理实验课程具有操作性强的特点，因此物理实验教学成为培养学生动手实践能力和思维能力的有效途径，而高阶思维能力是在低阶思维基础上进行的更深层次的提升。考虑到物理知识本身具有抽象性，学生拥有高阶思维能力对其分析物理现象、深度探究实验内容等具有重要作用。因此，在创客教育理念和高中物理实验教学融合的背景下，探究培养学生高阶思维能力的方法具有重要意义。

一、创客教育理念概述

（一）创客教育的定义

创客教育是创客文化和教育的结合，基于学生兴趣与项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育[1]。由此可见，创客教育主张教师以学生的学习兴趣为基础，通过培养学生的动手实践能力，对现有的教学方法进行动态性调整，提高学生的创新创造能力，从而实现培养学生的物理学科核心素养的目标，推动新课程改革的进一步实施。

（二）创客教育的推行存在的问题

第一，对创客教育的本质认识不足。具体表现在教材创新力度不够，课程体系不够完善，教师的专业技能欠佳等。

第二，教学设备有限。创客教育强调提高学生的实践能力，而缺乏专业的教学设备会阻碍创客教育在教学活动中的进一步推广。

二、高中物理实验教学中的高阶思维能力培养现状探究

（一）物理实验教学活动程式化

高中物理实验在教学模式、课堂教学内容等方面形式单一，受重视程度不够。教师往往更注重给学生讲解课堂知识，而忽视了对学生发散思维的培养。尤其在进行物理实验过程中，忽视了培养学生的动手实践能力，在一定程度上限制了学生高阶思维能力的发展。

（二）物理实验操作机械化

随着新课程标准的提出和不断完善，高中物理实验教学模式也在不断创新。但在落实过程中传统的教学本质、教学模式没有发生质的转变。比如，在进行高中物理实验操作时，教师因循守旧，对实验过程和实验方法没有进行适当的改良或创新，在一定程度上也会限制学生创新思维的发展[2]。

（三）物理实验教学被动化

为了适应现代社会的人才需求，学生不仅需要掌握扎实的理论知识，还需要具有创新实践能力、分析问题能力、解决问题能力等，但现在的高中物理实验教学依然保留着应试教育的部分理念，物理实验只是在不得已的情况下被动出现在物理课堂上的、存在感很低的辅助教学方法。这种现象很容易给学生造成一种错觉，即对物理科目的学习只需要死记硬背，不必通过探索发现、总结物理规律。这种理念不仅会降低学生对物理的学习兴趣，还限制了学生高阶思维能力的发展。

三、创客教育理念下高中物理实验培养学生高阶思维的现实意义

（一）激发学生学习兴趣，实现学以致用

教师在物理实验教学中融入创客思想，引导学生动手操作，对物理现象进行归纳总结，能让学生在探索过程中对物理现象有更直观的认识，能激发学生对物理知识的学习兴趣，从而让学生真正体会到物理知识在现实生活中的应用。同时，通过实际操作，学生能加深对物理现象的理解，实现思维能力从低阶向高阶进一步发展，真正做到“学以致用”。

（二）有助于教师改进与创新实验教学活动

在常规的高中物理教学中，部分教师习惯于将关注点放在学生对物理知识点的掌握上，而忽视了物理实验在深化学生理解、促进学生思维发展方面的重要性，以致于尽管教师带领学生做了物理实验，但因教师对实验活动的设计缺乏创新性，使学生对物理实验的认识仅局限于“物理实验的结论应当牢记”，却没有真正从物理实验中获得对实验原理的深刻认识，对物理现象的本质失去了探索欲望，从而制约了学生创新思维和探索思维的进一步发展。而创客教育理念主张培养学生的学习兴趣，提升学生的实践能力，将其与高中物理实验教学相融合，对教师的教学方式提出了新的要求。在这一背景下，教师要培养学生的高阶思维，意味着教师要对实验活动进行创新性改进，打破常规的物理实验教学模式，有针对性地增加学生的实际操作机会，让学生在全程参与实验的过程中提升自主探究能力和发现问题、解决问题的能力，在全新的实验活动中促进学生物理思维能力的提升[3]。

四、创客教育理念下高中物理实验对学生高阶思维培养的策略分析

（一）创设现实情境，让实验融入生活

对于大部分学生来说，在接触高中物理时会觉得物理知识晦涩难懂，并因此产生一定的抵触情绪。为改变这一现状，教师应改进传统单调的物理实验方法，将学生熟知的生活现象引入物理实验过程中，通过提升学生的学习兴趣，使其加深对物理知识的理解。另外，教师还可以通过创设现实情境，让学生认识到物理知识在日常生活中的应用。在此基础上，教师通过引导学生对物理知识的进一步探索，促进学生对物理知识的内化吸收，进而培养学生的高阶思维[4]。

（二）引导学生主动思考，探究物理问题

创客教育理念融合下的物理实验教学，更注重对学生自主学习能力的培养。在高中物理实验教学过程中，教师可以利用生活中常见的物品自制实验教具，如橡皮筋、矿泉水瓶、气球、杯子等，透过简单的生活现象，引导学生将所学的物理知识和物理现象联系起来，激发学生的学习兴趣，使其通过积极思考、反复琢磨和亲身体验，进一步探究实验过程中体现的物理知识，真正实现“做中学”。

例如，在讲解“牛顿第三运动定律”这一节内容时，教师可以利用玩具小汽车和气球进行简单的实验。首先将气球固定在小车上，往气球里面吹气，当气球膨胀到一定体积时松开吹气口，这时气球内的气体会向一侧喷出，小车则会向反方向移动。整个装置制作起来非常简单，在教学过程中呈现出的效果也非常明显，通过一正一反的运动，能很好地激发学生对“力”的探索兴趣。

教师可以在课堂教学过程中通过设置“问题链”的方式，将问题层层递进，如小汽车为什么突然动了起来？小汽车移动的力是谁给的？为什么小汽车会在气球喷气的时候往反方向移动？气球喷出的气体产生的力和造成小汽车运动起来的力之间有什么关系？引导学生对这一实验现象进行进一步的探索和思考，从而引出本节课的重点内容“牛顿第三定律”，即力是物体间的相互作用。

（三）优化教学方法，实现“自主—合作”混合式教学

传统的知识学习只关注学生学到了什么，而创客教育理念则是让学生学会创造、分享、参与和学习，这些理念的实现需要以创新课堂教育教学方法为手段。为此，在高中物理实验教学中融入创客教育理念，教师应当根据教学目标、学生现有的认知水平等对教学方法进行动态设计，鼓励学生对物理实验进行自主探究。

例如，在讲解“串联电路和并联电路”这一节的内容时，教师可以提前制定好实验任务，安排学生以小组为单位，根据实验任务设计出最优的电路图。在实验操作过程中，教师可引导学生设计出并联、串联不同的电路形式，帮助学生进一步巩固串联和并联等相关知识，引导学生观察改变电路后电压和电流有什么变化，并随时记录，最后让学生根据整理出的实验数据，总结出串联电路和并联电路中电压、电流的关系。完成实验任务后，教师还可以鼓励学生针对每一组的实验方案共同交流讨论，找到最优的电路设计方案。

学习对电路的实际操作，不仅能提升学生的动手实践能力，还能让学生感受到物理学科在现实生活中的广泛应用，从而使学生对物理学科产生浓厚的学习兴趣，在一步步的引导中实现对学生高阶思维能力的培养[5]。

（四）渗透学科核心素养内容，体现高阶思维

在高中物理实验教学中融合创客教育理念，符合我国新课程改革的理念，有利于培养学生的物理学科核心素养。而在物理实验教学过程中培养学生的高阶思维要充分遵循新课程标准的要求。教师要针对学生的身心发展特点、对新知识的接受程度和逻辑思维能力等对教育教学方法进行改进，在课堂活动中发挥学生的主观能动性，如在设计物理题目时，要尽可能保证问题的开放性，引导学生从多个角度思考，通过合理设置适合学生思维发展的教学问题来培养学生高阶思维能力。

例如，在讲解“探究弹性势能和表达式”这一节内容时，教师先通过多媒体播放撑竿跳运动员整个的运动过程，通过直观展示，引导学生用已学过的运动学相关的物理知识描述看到的现象。随后教师引入本节课主要内容“弹性势能”，再根据会产生弹性势能的物体的特点，引导学生列举一些关于弹性势能的例子。教师根据学生举出的例子，开始设置一系列问题，如“哪些因素会影响弹性势能的大小？”“我们可以用哪些方法进行探究？”通过进一步鼓励，引导学生猜想哪些因素和弹性势能的大小有关。待学生分析思考完并做出回答后，教师拿出拉力器，邀请学生上台做实验，并思考问题：“不同的拉力对拉力器的伸长量有什么影响？同样的伸长量，拉两根和三根用的力气是否一样？”通过实验，鼓励学生表达自己的感受，并和学生一起总结影响弹性势能大小的因素有哪些。然后，教师继续向学生提出开放性问题：“既然弹性势能的大小和两个因素有关，那应该如何设计实验方案来验证弹性势能和形变量的关系呢？”

在学生以小组为单位探讨实验方案的过程中，教师要针对小组遇到的问题，适时引导，帮助学生树立信心，培养学生的学科核心素养，使学生在动手动脑的实践中实现高阶思维能力的发展。

结 语

综上所述，在融合创客教育理念背景下的物理实验中培养学生的高阶思维能力，符合现代社会发展对人才的要求。教师在教学过程中要正确认识目前教学过程中的不足，并有意识地对其进行改革，尊重学生的主体地位，充分发挥学生的主观能动性；通过引导学生对实验过程的主动探索，达成物理实验教学目标，使学生在实际操作过程中加深对物理知识的认知，促进学生思维能力从低阶向高阶的提升，实现对学生物理学科核心素养的培养。