基于核心素养的高中物理高阶思维课堂创设

李旭斌

(中国人民大学附属中学朝阳学校 北京 100028)

美国教育学家布鲁姆从认知目标分类角度入手，将思维分成从低层次到高层次、从简单到复杂的6个思维层次，依次为知道、理解、应用、分析、评价、创造(后来修正为创新)[1].其中，分析、评价、创造(创新)属于高阶思维表现，它超越简单记忆和信息检索，表现为一种以高层次认知水平为主的综合性能力.

从认知特征来看，高阶思维是一种联结的、有组织的、系统的逻辑结构思维方式，使用抽象思维，将信息组织成一个整合的体系，使用恰当的逻辑[2].构建物理高阶思维课堂，有助于提升学生科学思维品质，表现在基于经验事实建构物理模型，运用抽象概括、分析综合、推理论证等方法分析解决问题，基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判、进行检验和修正，进而提出创造性见解[3].

1 基于核心素养的高阶思维课堂维度创设

高效课堂教学少不了教师的正确引导、活动的有效参与、学生的实际获得，以此为依据创设物理高阶思维课堂的3个维度：问题设计、活动参与、实际生成.

问题设计是培养学生高阶思维的有力手段，引导学习的问题不仅围绕物理概念、规律进行设计，而且具备开放性、挑战性、层次性、存在多种解决途径等一系列特点.

活动参与应强调学生对学习过程的实际参与，给予学生充分的时间思考，进行概念的建构、规律的认识、方案的设计，并给予学生时间进行班级讨论，学生之间交流他们对概念、规律的理解，研究解决问题所用方案的设计与考量.

实际生成不仅仅是对概念、规律的正确认识和正确应用，更是学生在不同见解、不同方案展示和交流的基础上，就对方的认识方式、设计方案做出评价，并对认识的最优方式、设计的最佳方案的选取达成一致或保留意见，甚至对不同的观点提出质疑并进行修正，进而提出创造性的见解.

2 问题引领下的物理高阶思维课堂创设

注重高阶思维的课堂教学有3个基本特征：(1)能经常出现关于为什么、如何的问题；(2)能听到学生互相交流他们的观点、敢于表达和推断；(3)能观察到学生基于恰当的逻辑选择程序，甚至调整程序以便应对新的、非常规的任务，懂得监督发展和评估解决策略[2].以上3个特征实际上必须依托“问题”课堂，实质是超越“记忆性提问”，使用“元认知提问”，把例行公事的“回忆性问题”变成让学生证明“理解了”的问题[4].可见，问题是高阶思维课堂的活化剂，好的问题能够让学生在活动参与过程中思维被充分激活，采用不同途径、不同方法分析解决问题，同时为后续的班级交流、评价，以及对认识方式、设计方案的选取，甚至是批判性的质疑修正、创造性提出见解做好铺垫，实现高阶思维课堂3个维度的激活与融会贯通.

怎样的问题能够充分激发学生的高阶思维？教师根据物理知识的逻辑过程，结合学生错误认识，设计一连串相互关联、层层递进的问题，将知识由浅入深、层层推进，激发学生高阶思维[4].笔者通过查阅文献结合自身教学实践，将高阶思维问题的特征归纳为以下几点.

第一，问题情境的创设可以是与前概念造成认知冲突激发学习欲望，也可以是建立在最近发展区顺向延伸；问题情境既可以是从生活实践中来，也可以从已有认知或已有学习基础中来.

第二，问题本身符合学生认知规律，即“感性到理性”“具体到抽象”“简单到复杂”，问题的层层递进可以体现在从低阶思维向高阶思维的过渡，以激发高阶思维为目的.

第三，在高阶思维发展阶段，问题或问题链应成为“从分析到评价、再到创新”的进阶路径.

第四，问题不能放得太宽或收得太死，这样都不利于学生思维的发展.

第五，问题与问题之间具备较好的逻辑连贯性.

第六，教师应有意识地在问题设计过程中，渗透学科德育，培养学生的科学态度与责任意识.

基于以上分析，问题引领下的物理高阶思维课堂教学模型如图1所示.

问题引领下的物理高阶思维课堂教学模型适用于常态课教学，不仅适用于概念、规律课，还适用于实验课.课程环节可以分为：情境、问题(链)、活动、生成4个方面，学生在问题引领下，依次经历唤醒前概念、分析、独立思考、讨论交流、评价选择、质疑创新的思维过程，其中分析、独立思考、讨论交流属于高阶思维的分析层次，指向基于经验事实建构物理模型，运用抽象概括、分析综合、推理论证等方法分析解决问题；评价选择属于高阶思维的评价层次，指向基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判、进行检验和修正；质疑创新属于高阶思维的创新层次，指向提出创造性见解.

教学案例1：实验验证动量守恒定律方案设计的高阶思维呈现(表1).

表1 实验验证动量守恒定律方案设计的高阶思维呈现教学设计

续表1

3 任务驱动下的物理高阶思维课堂延展

任务型教学是一种以任务为基础的教学途径，主要包含任务设计、任务实施、管理评价等方面，有利于增强学生的主体性，启发学生思维，提高学生实践及团队协作能力[1].任务设计应从学生学习实际出发，设计出针对性强、操作性强、任务性强的多活动任务，鼓励学生带着批判的意识收集资料，让学生以小组为单位相互合作、讨论交流，培养他们求异思维能力[1].有学者针对探究性学习、项目式学习，提出培养高阶思维的途径：通过意外性实验设疑，激发学生分析思维，评价实验方案的不足，联系新信息与已知信息修改完善方案，最后巧用课后延展实验培养学生高阶思维[5].

可见，挑战性学习任务是物理高阶思维课堂延伸的助推剂，学习任务的挑战性、多样性、可探究性在进一步提升学生高阶思维能力的同时，也进一步促进了学生相互合作、讨论交流、求异创新.笔者通过查阅文献结合自身教学经验，将挑战性学习任务的特征归纳为以下几点.第一，任务最好是课堂教学的课后延伸，保持思维逻辑的连贯性.第二，教师提供给学生必要的学习资料、研究方法，给学生提供完成任务的支架.第三，学习任务的班级评价、讨论交流与展望需要课时支撑(例如选修课)，以免任务学习停留于形式.第四，分组合理，组内异质、组间同质，组员人数3～4人为宜，不宜过多或过少.第五，指导学生完成任务的过程中渗透学科德育.

基于以上分析，任务驱动下的物理高阶思维课堂延展模型如图2所示.

图2 任务驱动下的物理高阶思维课堂延展模型

任务驱动下的物理高阶思维课堂延展模型适用于研究性学习.任务环节可以分为任务设计、任务实施、任务评价3个方面，学生在任务驱动下依次经历任务描述、资料提供、学生分组、任务指导、分组实施、评价交流、展望创新的活动过程，其中任务指导、分组实施属于高阶思维的分析层次，指向基于经验事实建构物理模型，运用抽象概括、分析综合、推理论证等方法分析解决问题；评价交流属于高阶思维的评价层次，指向基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判、进行检验和修正；展望创新属于高阶思维的创新层次，指向提出创造性见解.

教学案例2：追寻碰撞守恒量研学任务的高阶思维呈现(表2).

表2 追寻碰撞守恒量研学任务的高阶思维呈现活动设计

4 总结

问题引领下的物理高阶思维课堂教学模型、任务驱动下的物理高阶思维课堂延展模型将高阶思维课堂3个维度进行有效串接，指向学生科学思维发展与提升.后续研究，将为以上模型在提升学生科学思维品质方面应用的实效性提供实验数据支撑.