低阶转向高阶的高中物理教学策略——以“电动势”教学为例

■陕西省渭南市教育研究所 闫占军

新课改要求高中物理教师以培养学生的物理核心素养为起点，根据学生的认知期待和身心发展规律开展课内外教学活动，促使学生实现低阶思维向高阶思维的顺利过渡。在基于高阶思维开展物理教学活动时，学生的综合素质越来越高，能够享受物理学习的全过程，实现活学活用，从而乐学善学，高中物理思维教学模式也得到了优化升级，整体课堂教学效率明显提升。

一、高中物理高阶思维

高中物理高阶思维是一个系统性的概念，国内外学者站在不同的视角精准界定高阶思维。结合学者的研究结论不难看出，高中物理高阶思维与学生的认知水平和思维习惯存在联系，代表着学生的认知维度，通过对科学思维的分析可以了解学生的批判思维能力、问题解决能力，影响着学生的是非判断。经验丰富的高中物理教师会主动回归教学正轨，拓展学生的学习深度、广度及效度，鼓励学生灵活利用所学知识大胆批判、自主反思，经历问题分析、解决和评价的全过程，逐步形成良好的高阶思维能力。

二、低阶转向高阶的高中物理教学意义

（一）有助于提高学生综合素质

为了促使学生实现低阶思维向高阶思维的顺利转化，高中物理教师以物理基础知识为先导，理性分析基础知识对学生物理综合素质的重要影响，强化学生对基础知识的理解和记忆，发展学生的学科核心素养。在教师全面改革物理教学模式、调整教学思路的过程中，学生获得的学习资源越来越丰富，接受专业系统的育人服务，意识到物理学习的价值和乐趣，进而出色地完成学习任务，实现深度学习与高效吸收，逐步形成良好的综合素质。

（二）有助于优化思维教学模式

新课改后的高中物理教学策略、手段、内容和形式发生了明显的变化，学生高阶思维的培养受到应有的关注。教师从物理实验这一核心环节入手，全面加深学生的知识印象，发展学生的综合思维能力，逐步优化教学模式，减轻学生的学习压力。在指导学生探索新知时，教师不再局限于物理实验现象的简单呈现，而是密切关注学生的实验过程体验，逐步优化实验教学流程，选择学生容易理解的实验教学模式，让学生全程参与实验过程，充分发挥高阶思维能力，在手脑并用中掌握理论知识，实现触类旁通。由此不难发现，以培养学生高阶思维为导向的高中物理教学有助于优化思维教学模式，创新物理教学手段。

（三）有助于提升课堂教学效率

传统的高中物理教学局限于课堂和教材，演示性实验所占比重较大，教师十分关注学生物理核心素养的培养，结合已有的教学经验，科学设计教学方案，一步一个脚印地引导学生。这种教师讲、学生听的育人模式尽管能够保障课堂教学进度，但是不利于学生高阶思维的培养。教师应打破教学常规，紧跟时代发展步伐，尝试利用微课及翻转课堂激活学生思维，刺激学生的多个感官，吸引学生眼球，确保学生能够沉下心来深度分析物理知识，掌握知识的本质及原貌。在大胆探究、深度思考与小组合作的过程中，学生的高阶思维越来越强，整体课堂教学质量和效率得到了明显提升。

三、低阶转向高阶的高中物理教学原则

（一）整体性与层次性相结合的原则

指向高阶思维的高中物理教学比较复杂，教师需要结合整体性原则指导学生探索新知，朝着高阶思维不断努力，明确个人学习目标和任务，迎难而上。在组织高中物理教学活动时，教师要站在宏观发展视角理性分析高阶思维的培养要求，整合多种训练模式，提升学生的思维高度，确保学生能够自主感知问题情境，积极思考多元问题，在复杂的问题情境中感悟物理知识的本质及原貌，全程参与思维活动。作为层次性原则的前提，整体性的宏观导向作用不容忽略。教师要理性分析高阶思维培养的层次性，正视学生的个体差异，灵活调整教学思路，确保学生经历“量变”向“质变”转化的全过程。经验丰富的教师会了解思维训练的典型过程，结合思维训练难度的层次性引导学生，贴近学生的思维水平，在设计低阶思维活动的同时适当提升思维训练的高度及层次，用层次性问题驱动学生的高阶思维，让学生能够实现感性向理性、形象向抽象、简单向复杂的思维转变。

（二）目标性与导向性相结合的原则

为了促使学生实现低阶思维向高阶思维的顺利过渡，高中物理教师学一要结合教学目的以及教学要求科学定位高阶思维的培养方向，根据这一目标设计教学方案，正确引导教学实践活动，调动学生参与思维实践活动的能动性。在开展教学评价活动时，教师应指向学生的高阶思维，实现高阶思维培养目标与教学策略和手段的完美融合，鼓励学生自主反思，尝试多元教学评价策略，凸显教学评价的多元作用。导向性原则要求教师以发展的眼光看待学生，了解学生的思维发展规律，整合利用优质的教育资源，尽可能调动学生的学习热情，确保学生能够达到设定的高阶思维水平。在以导向性原则开展各类教学活动时，教师要确保教学系统中的各项要素统一并服务于培养学生高阶思维的目标，用这一目标“统领”课内外教学活动，实现多个教学要素的有效整合，逐步形成一个有机体。

（三）发散性与聚合性相结合的原则

思维的广度会受思维发散性的影响，思维的深度则会受思维具体性的影响，教师需要以学生的发散性思维为重点，理性分析学生思维的流畅性和灵活性，鼓励学生站在不同的视角，尝试多种方法思考问题，寻求最佳的问题解决对策。在培养学生高阶思维时，教师要以发散性原则和聚合性原则为指导，组织开展小组讨论活动，让学生在分析、讨论、比较、归纳的过程中找到解决问题的多种思维方式，全程参与思维活动，充分发挥个人的想象力，学会由表及里、由浅入深地透过问题表象找到问题的本质，了解事物之间的逻辑关系。

四、低阶转向高阶的高中物理教学策略

（一）重演学科知识，指导学生自主提出问题

作为培养学生高阶思维的重要手段，重演学科知识在高中物理教学中较为常见，不容忽视。这一教学模式以学生探索物理知识发展的全过程为核心，促使学生迁移新旧知识，提出具有一定研究价值的问题，实现深度学习和自主探究，逐步打下扎实的高阶思维发展基础。教师则需要将课堂交给学生，让学生自主提出问题，进而全程投入物理课堂，实现深度思考和理性分析。为了顺利重演学科知识，教师会借助经典教学案例吸引学生的注意力，创新课堂导入模式。

比如，正式授课前，教师播放考古界发现两千多年前古巴格达人生产的电源视频，学生全神贯注，学习热情高涨，教师则可以趁热打铁，科学划分学习小组，让学生以两人为一组，将相同的芯片和铜片作为电极，用常见的食用油、牛奶和果汁制作不同的原电池，主动从古人的智慧中汲取灵感，自主测量原电池两端的电压。在动脑思考、动手操作的过程中，学生大受启发，产生由内而外的学习能动性和自信心，并提出不同的问题，如“最终得出的数据对三个原电池意味着什么？”“为什么果汁电解液两端的电压大于牛奶电解液两端的电压？”“为什么食用油电解液两端的电压为0”。针对学生提出的不同问题，教师可以带领学生深度分析古巴格达人对电源的研究资料，全面激活学生思维，明确指明学生的研究思路，让学生在小组内部合作分工，综合分析测量得出的数据，产生探索问题的意愿及动机，逐步实现深度探究与合作互动，形成良好的高阶思维能力。

（二）注重类别反思，鼓励学生构建学科模型

类比是一种重要的思维模式，有助于学生实现低阶思维向高阶思维的顺利转化。在自主类比的过程中，学生主动探索新知，利用已知知识推测未知知识，实现批判性总结和大胆反思，逐步生成新的物理意义，并更新知识库，构建完善的学科模型和思维框架。比如，在指导学生学习电动势时，很多学生对这一物理概念知之甚少，难以理解抽象乏味的物理知识，教师可以结合这一重难点指导学生类比多种思想方法，根据学生的思维习惯设置问题，如“电源外部的电子在导线中如何移动？”“电源内部的电子方向是怎样的？”“电源内部的电子受到电场力方向是怎样的？它们做什么工作？”“在电源内部，电子是靠什么力到电源负极？”通过层层设问指导学生自主探索新知。

在设置问题情境并确保学生进入学习状态后，教师可以结合寓教于乐的教育理念设置游戏装置，提前准备大小不一的两个轮子，引导学生自主分析大轮连在电动机上通过皮带驱动小轮，利用类比电源的实验装置指导学生分析其中的奥秘，让学生将小球从轨道顶端释放，小球沿轨道滑到底端碰撞后静止，鼓励学生分析如何让这一过程持续地循环起来。在问题的驱动下，学生认真思考，分析实验装置，教师则可以打开电动机电源转动大轮，指导学生细心观察，综合类比和联想，让学生意识到能量转化的基本规律和方式。在夯实学生的学科基础后，教师则可以提出高阶问题，如“如果某电源内部1C 的电荷发生了移动，非静电力做了2J的功，另一电源内部2C的电荷发生移动，非静电力做了3J的功，那么，谁把其他形式的能转化为电能的能力更强呢？该怎样描述这一转化能力呢？”提出问题后，学生认真思考，理性分析电动势的基本定义和物理意义。

教师继续指导学生动手操作和实验探究，让学生深度讨论问题背后的知识原理，调用生活经验，大胆探究，尝试利用生活中常见的干电池以及电压传感器测量太阳能电池的电动势与光照强度之间的关系，确保学生对电源知识有更深刻的理解及认知。在自主思考问题及类比反思的过程中，学生对抽象物理知识的理解更加具体，能够逐步建立电动势的物理概念模型，个人的创造力和批判性思维能力也得到了充分锻炼。

（三）引发认知冲突，引导学生探索知识本质

学生高阶思维的培养离不开深度学习，深度学习离不开认知冲突。教师可以适当拔高教学难度，设计具有一定挑战性的学习任务，用问题激发学生的认知冲突，让学生“跳一跳就摸得着”，组织学生在深度学习、小组合作和个性化探究中提出解决问题的最佳方法，逐步形成良好的分析推理能力，全面掌握问题的本质。比如，在指导学生学习电动势概念时，教师可以设置合作学习小组，让学生完成物理小实验。如用一节1.5伏干电池给氖泡供电，观察氖泡是否能够顺利通电并发光，或者将两个果汁电池串联，给氖泡供电，观察氖泡是否能顺利通电并发光。在实验操作中，学生会发现一节干电池能够使氖泡发光，两节果汁电池串联不能使氖泡发光，因此产生“两节干电池电动势之和大于一节干电池，为什么不能使氖泡发光”的疑问。教师则可以指导学生带着问题在小组内部合作交流，讨论产生这一现象的原因，并鼓励学生通过画图表的形式分析实验现象。在教师的循循善诱下，学生能够得出“电源有电阻，且果汁电池电阻较大”的结论。这种基于认知冲突的高阶思维培养模式符合新课改的初衷，能够拉近学生与学科知识之间的距离，学生也会根据实验现象深度剖析物理知识的本质，逐步形成良好的问题意识。

（四）加强拓展延伸，培养学生学科价值观念

低阶转向高阶的高中物理教学耗时耗力，无法立竿见影，是一个持续性的教学过程。物理课堂教学时间和空间比较有限，教师要在充分利用课堂教学时间和空间的同时，适当拓展课堂教学内容，实现课内向课外的有效迁移，培养学生正确的价值观，增强学生的责任意识，让学生对物理这门课程有一个耳目一新的感觉。比如，教师可以导入物理案例：在日常生产和生活中，干电池发挥着关键性的作用，但是干电池被称作环境的杀手，极大危害着土壤和水资源。结合数据统计，一节5 号电池会污染一平方米的土壤，导致土壤绝收，一粒纽扣电池会污染60万升水，由此不难看出，废旧电池对环境的破坏。但是我国的废旧电池处理工作不够理想，处于前期探索阶段，公众的思想认知停留于浅层。展示完基本案例背景资料后，教师指导学生结合所学知识搜集废旧电池污染环境的相关资料，小组内部共同制作宣传海报，用课外碎片化的时间开展宣传工作，提醒同学或身边的亲朋好友不随意丢弃废电池。这种将课内引向课外的教学模式能够提升学生的思想境界以及物理课堂教学层次，让学生意识到干电池有利有弊，其对环境造成的危害不容忽视，进而主动在小组内部合作过程中形成良好的环保意识和社会责任感，做到身体力行、知行合一。

五、结语

综上所述，在培养学生高阶思维时，高中物理教师要整合多种教学对策，从重演学科知识着手，扮演指导者的角色，让学生自主提出问题，利用宝贵的课堂教学时间指导学生类比反思学科知识，构建学科模型。然后根据学生的思维习惯引发认知冲突，指导学生探索知识本质，并拓展课堂内容，全面培养学生的学科价值观念，确保学生掌握行之有效的高中物理学习技巧，从低阶思维转向高阶思维。