指向思维进阶的初中物理实验闯关教学策略探讨

周治轩

摘要：进阶思维是学生思维认知模式发展的客观情况，也是学生初中物理实验学习增效的主要手段，实现学生物理实验知识内容的“进阶”。而基于进阶思维发展理念，初中物理实验闯关教学模式得到了广泛应用，巧用闯关关卡设计为实验学习设置目标，规范实验教学各个环节，并赋予实验学习浓厚兴趣，发挥闯关教学模式驱动学生物理进阶思维的发展。对此，文章将围绕初中物理实验闯关教学对于学生思维进阶的作用展开论述。

关键词：思维进阶；初中物理；实验闯关教学；策略

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1673-8918（2023）13-0141-04

物理實验教学所指向的思维进阶主要是指学生从低阶思维、经验、具象到高阶思维、理论以及抽象的思维认知模式，有利于学生进行物理实验知识概念的自我转化，深化学生实验学习收获所得，避免浅表性学习情况的发生。而实验闯关教学模式能科学合理设置各个阶段细致教学目标，利用关卡游戏分层设置合理学习任务，关关递进式驱动学生物理实验思维进阶发展，带动学生的物理核心素养进阶形成。对此，笔者将结合自身对初中物理闯关教学模式的认识，浅述其发展学生进阶思维的策略手段，以供相关教育工作者参考。

一、 现阶段影响初中物理思维进阶效能的主要因素

（一）学生知识学习缺乏深度

传统物理实验教学中，初中生的实验学习主要以记忆性学习为主，大都是简单地记忆各种实验现象及对应的物理实验结论，并不需要学生深入探究其中的奥秘。而这种实验教学模式导致部分初中生的物理实验学习长期停滞于表面，个人思维能力也难以通过实验学习由低阶思维向高阶思维转变。

（二）实验教学缺乏规划方案

初中物理实验教学长期处于缺乏合理方案规划的状态，实验教学活动的开展较为随意，大都是简单套用网上经典的实验教学流程，并没有切实联系自身实验教学的真实情况，因而实验教学难以做到系统化发展学生的物理思维。这主要是因为传统实验教学深受落后教学理念影响，简单直接地与日常考核以及期末考试挂钩，教学活动主旨也局限于学生应试能力的强化，而不会根据学生思维发展的需求规划设计实验教学活动，忽视了实验教学对学生物理实验强化的作用，自然而然就不会以学生的物理思维发展需求导向后续的实验教学活动开展。

二、 初中物理实验闯关教学培养学生进阶思维的重要意义

（一）有利于学生个人思维能力强化

基于进阶思维强化所开展的物理实验闯关教学活动，能够实现学生物理思维的针对性强化。相较于传统物理实验教学模式，闯关教学模式拥有强烈的思维强化目标，会针对学生的思维发展状况设计特定的关卡，利用不同实验关卡循序渐进带动学生个人的思维能力发展，导向学生由低阶思维向高阶思维转化，避免学生的思维能力停滞不前的情况发生，让学生实现闯关实验学习模式发展个人思维。此外，闯关式实验教学模式为学生提供了广阔的实验学习空间，便于学生发散物理实验思维，不再拘泥于既定的实验操作流程，而是根据所积累的物理实验学习经验大胆地尝试，有效实现物理经验转化为对应的物理实验理论，并在此过程中积累物理实验探究转化的经验方法，为后续个人思维进阶发展奠定坚实的基础。

（二）有助于赋能初中物理实验教学

闯关式实验教学模式能从根本上优化创新物理实验教学，为其具体教学活动的开展实现增效赋能。深入分析闯关式教学模式其拥有明确的实验教学规划，一一对应设置具体的实验教学目标，教师往往只需要按照所设置的闯关教学目标设计实验教学活动，便可科学合理地导向学生进行个人思维能力的科学发展，既便于初中物理教师进行课堂教学时间的优化，减少不必要的实验教学时间浪费，而且还能够保障所有学生都能在闯关式实验“脚手架”上实现个人思维的进阶发展，避免实验教学效能不一情况的发生。此外，闯关式教学模式还能转变物理实验教学的思想理念，使其更加注重学生个人思维的培养发展，杜绝应试式实验教学模式的应用，帮助学生高效地参与物理实验学习活动之中。

三、 指向进阶思维的初中物理实验闯关教学策略

（一）初设实验观察大关，真实实验现象导向闯关

学生物理实验学习大都遵循现象到结论的客观规律，这也是学生思维进阶的方式之一，透过直观真实的物理现象，导向学生思考假设，假设相关实验结论，再设计出具体可行的实验探究方案，最终得出相应实验结论。透过浅显的实验现象导向深层结论形成，符合学生思维进阶发展的形式特点，因而可作为教师创设物理实验闯关教学模式的切入点。对此，教师可设计物理实验观察大关，然后按照实验现象、实验开展、结论验证等环节层层递进设计小关，引导学生按照该闯关学习模式，由表面实验现象导向个人思考实验验证，求得特定实验现象结论，解决所遇到的实验问题，并在闯关学习过程中指向个人思维的进阶发展，实现实验现象闯关教学活动驱动学生思维进阶。如以低压沸腾实验闯关教学为例，流程如下：

实验现象观察小关：

教师先在讲台之上加热水，直至水达到沸腾，要求学生观察水逐渐沸腾的现象，并尝试归纳总结水逐渐沸腾的特点。然后教师再停止加热，让学生观察停止加热后水也停止沸腾，利用该实现现象指向“水需要达到沸点才能够沸腾”。这样学生就能够通过实验现象的观察对比发现水的沸腾需要持续加热，使学生得到初步实验结论。

实验开展小关：

教师使用冷水浇刚才加热的烧瓶，并让学生观察先前停止加热的水发生了何种变化，学生这时便会发现刚才停止加热后不再沸腾的水，经过教师的冷水浇灌后重新沸腾起来。然后教师这时再提出问题：“请问为何停止加热的水能够重新沸腾起来？是因为冷水浇烧瓶导致其气压下降进入沸点降低吗？”利用这个微妙的冷水使水重新沸腾的实验现象调动学生实验论证的兴趣，然后教师再要求学生尝试运用抽气筒抽出刚才停止加热烧瓶中的空气，观察停止沸腾的热水是否发生什么变化，而学生便根据自身的猜想，实验抽出烧瓶中的空气，验证气压降低是否会降低水的沸点，以此来通过该小关的实验探究设计强化学生的科学探究意识，实现第一关的科学猜想思维进阶到科学探究思维能力。

实验验证结论小关：

教师再次明确问题：“气压的降低是否会对水的沸点产生直接影响？”随后让学生再次运用温度计和气压表重复上述实验流程，测出抽气前后烧瓶中水沸腾时不同温度，对比温度变化探究验证气压变化所带来的影响，以此来验证实验猜想环节所提出的问题，加深学生对“气压降低会降低水的沸点温度”实验结论的认识，这样学生就能够通过环节的实验闯关学习，实现物理思维由科学探究思维进阶到总结验证思维能力，达到物理闯关教学驱动初中生思维进阶。

（二）次设理论剖析大关，实验联系生活导向闯关

物理实验学习目的是指导学生由理论认知转化为个人实践能力，服务学生生活实际，帮助学生处理解决生活问题，实践应用创新学生思维认知，带动学生思维能力进阶，并带动物理实验闯关教学模式开展，优化传统实验教学模式。对此，教师不妨根据学生理论知识储备情况，联系学生生活实际进行物理闯关教学活动设计，为学生搭建理论指向应用的闯关实验学习模式，让学生将所掌握的理论知识应用于实际问题处理，而具体的物理实验闯关教学流程可按照理论引进、实验设计、生活应用等三个小关，循序渐进引导学生由理论思维认知模式进阶到生活应用思维模式，发挥闯关物理实验教学模式驱动学生个人思维的进阶发展。以“比热容”实验闯关设计为例：

理论引进小关：

教师先提出问题：“倘若流经电阻的电流大小以及时间均相同，那么电阻产热量是否与电阻大小成正相关？”然后要求学生结合公式Q=cmΔt分析产热量Δt与Q所存在的关系，促使学生根据教师所提出的问题，结合公式Q=cmΔt进行比热容基本理论知识概念的分析，得出若c和m一定，那么温度变化量Δt与Q呈正相关，然后教师再让学生结合自身的知识储备，尝试透彻理解分析已得出的实验理论，实现实验核心知识概念的转化，完成个人理论思维的有效转化，为后续通过闯关实验学习活动参与带动思维进阶打下基础。

实验设计小关：

教师要求学生结合“比热容”一课所学习掌握的知识内容，尝试运用其他物质客观反映电阻的产热数量，而这时学生便会进行实验设计，将电阻放进相同液体中，并忽视液体散发的热量，那么电阻所产生的热量Q=液体吸收的热量Q，然后再在相同的时间内把不同电阻大小的电阻分别放在相同的液体中通过相同的大小电流，测定对应的溶液的温度变化情况。让学生通过该环节实验设计，将所掌握的实验理论知识转化为切实可行的实验操作过程，导向学生探究得出“电阻大小对产热多少的影响”，亦有利于学生个人分析学习公式“Q=cmΔt”并有效得出实验结论“液体温度变化越大，说明该液体吸收的热量更多，也反映了水中电阻所产生的热量更多”而学生也通过该环节的实验闯关学习，带动了个人的实验探究思维能力的进阶，利于学生由理论导向实验探究思维的发展。

生活应用小关：

教师可先提出问题：“微波炉为了更加迅速地加热食物，应当选择大电阻产热还是小电阻产热？”或者是：“为了降低电线通电时的温度，应当尽可能减少电线的电阻，还是尽可能增大电线的电阻？”等多种生活化实验为问题，要求学生联系所设计的实验，再次分析论证电阻产热大小对生活实际所产生的利弊，驱动学生结合不同生活应用场景，灵活应用实验设计所探讨得出的实验理论知识，以此来实现实验闯关教学模式驱动学生理论知识思维进阶到生活情境应用思维，达到学生个人思维的进阶发展。

（三）后设过程体验大关，物理实验体悟导向闯关

物理实验有着丰富的实验现象，这些各具特色的实验现象能带给学生不一样的物理认知体验，让学生透过物理现象体验感悟导向学生物理审美认知形成，促成学生利用物理知识创造“美”的能力，以此来带动学生的物理知识创造能力的发展。对此，教师理应透过一些物理特有的物理现象作为引子，指引学生运用物理知识解析所欣赏体验的物理现象，体悟其中所蕴含的物理现象之美，培养学生运用物理知识解析理解物理现象的能力，而具体的实验闯关教学流程可按照物理现象、模拟体验、物理之美感受流程设计，逐步引导学生思维在此过程中进阶发展。以“光现象”一课实验闯关教学为例：

物理现象小关：

教师可先利用多媒体技术展示彩虹、海市蜃楼、日晕等优美的物理现象，让学生观看这些物理现象获得良好的审美体验，然后教师再提出问题：“为什么会产生彩虹现象呢？”驱使学生产生运用所掌握物理知识论证“物理现象”的兴趣，诱导学生将物理现象与实验探究进行联系，为其实验科学思维的发展奠定基础。

模拟体验小关：

教师可先让学生先自行准备一盆清水，然后将一面镜子竖立放置在水盆的旁边，并对着一堵墙，观察墙面便可发现墙面出现了美丽的彩虹，再要求学生尝试结合该实驗的流程，运用光现象对应的知识分析彩虹产生的原因，使学生明白物理知识的有效运用能够创造“美”，让学生主动尝试物理知识内容解析生活现象，强化个人物理知识欣赏美的意识思维能力。

物理之美感悟小关：

该小关要求学生尝试同类型的实验设计应用，尝试解析日晕、海市蜃楼等不同光学现象，驱动学生自主运用实验分析这些物理现象形成发生的原因，导向学生进一步强化个人透过物理知识解析物理现象的思维能力，帮助学生发展个人运用物理知识认识世界的能力，达到发挥物理实验闯关教学模式帮助学生实现思维进阶目的。

（四）巧设评价分析大关，实验分析不足导向闯关

实验教学评价作为课堂教学总结，学习流程回顾的主要环节，而实验教学评价的灵活运用能够指出学生实验学习漏洞，为学生指出特定知识学习方向，便于学生针对性驱动个人思维能力发展，而不是盲目参与实验学习，同时这也是教师实现物理实验闯关教学效能强化的有效手段。对此，教师可针对物理闯关教学模式进行优化创新，灵活运用实验教学评价给予学生针对性实验参与的方向，弥补学生实验学习所存在的缺陷，并高效地进行闯关实验教学活动的优化，时刻保证物理实验闯关教学模式的针对性，切实导向学生的进阶思维能力发展。而具体的物理实验闯关教学模式流程可按照实验评价、学生反思、实验改革的模式开展，让学生通过进阶性实验教学评价巩固已经获得实验学习成果，并以实验闯关教学评价带动个人的物理思维针对性强化，为达到学生个人思维模式的进阶发展创设有利条件，最终实现物理闯关教学评价强化实验教学效能。以“热机”实验闯关教学模式应用为例：

实验评价小关：

教师完成前部分的实验闯关教学之后，需要针对已经完成的实验闯关学习流程进行教学评价，客观分析热机原理认知、实验现象理解、实验操作感知等闯关学习成效，让学生了解自身在先前“热机”部分的实验闯关学习的真实表现情况，这样学生由于受到教师的客观教学评价，便获得了后续进阶深化学习成果的方向，使学生由已经形成的思维认知模式寻找创新突破的方向。

学生反思实验小关：

该小关可让学生结合教师所给予的教学评价，回忆自身的实验闯关所采取的实验举措，并透过教师所播放的实验操作视频，检验个人实验闯关操作上是否存在较大的漏洞，思考能否采取优化实验闯关举措，弥补所存在的实验闯关操作漏洞。这样学生就能够在评价反思闯关环节，明确自身需要采取的实验操作学习举措，并转化为具体的“热机”闯关实验学习环节，导向学生参与具体的闯关实验学习活动中。

实验改革小关：

教师需要协同学生实验反思学习成果，转化为具体的实验改革目标，让学生自主设计创新优化实验闯关活动，针对性完善个人对“热机”实验闯关知识内容的掌握程度，并保障实验闯关教学驱动学生的思维个性化进阶发展，以此来通过闯关教学评价指向学生思维个性化进阶。

四、 结语

综上所述，初中物理实验教学通过闯关教学模式优化传统实验教学模式，潜移默化中引导学生思维逐级递进，尝试由已知知识概念、经验现象、具象概念迁移到未知知识、理论结论以及抽象内涵，强化学生物理实验所得，满足素质教育理念对学生抽象思维能力发展诉求。对此，初中物理教师需掌握学生进阶思维发展诉求，客观分析物理实验设计闯关教学模式的有效路徑，通过利用学生的物理实践经验、低阶思维、具象知识等巧妙设计向高阶思维递进，引导学生抽象思维发展，促进学生物理实践经验向具体实验理论转化的高效物理实验课堂，充分发挥大小闯关实验教学对学生物理实验学习的驱动效能，实现初中生的进阶思维有效发展。

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