范建華

摘要：高階思維能力體現(xiàn)了知識(shí)時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識(shí)時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力和必備素養(yǎng).培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，必須培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.要真正培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維，就需要在教學(xué)中遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)過程，運(yùn)用合理的教學(xué)手段，逐步提升學(xué)生的思維能力，最終培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);科學(xué)思維;高階思維

高階思維（ higher - order thinking）是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力.高階思維能力體現(xiàn)了知識(shí)時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識(shí)時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力和必備素養(yǎng).《國(guó)家十二五教育規(guī)劃發(fā)展綱要》中明確提出要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，必須培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.高階思維的培養(yǎng)最終指向培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的必備能力之一的科學(xué)思維.核心素養(yǎng)要素之一的科學(xué)性思維主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，它與高階思維在教學(xué)目標(biāo)分類中的“分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造”不謀而合.本文以“磁體與磁場(chǎng)”的教學(xué)為例，談?wù)劯唠A思維的培養(yǎng).

1 基于前認(rèn)知的科學(xué)論證

學(xué)生從日常生活經(jīng)驗(yàn)的積累和在小學(xué)科學(xué)課上的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步了解了磁體，對(duì)于磁體能吸引鐵的性質(zhì)有所了解，但還有如下一些問題有待解決：還能吸引其它物質(zhì)嗎？還能吸引哪些物質(zhì)？磁體的兩極為何叫南北極？在基于前認(rèn)知的基礎(chǔ)之上通過學(xué)生活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)論證.

活動(dòng)1：讓學(xué)生用擺放在桌上的條形磁體分別試著吸引桌上的銅、鐵、鋁、木塊、鎳片，觀察現(xiàn)象.學(xué)生發(fā)現(xiàn)磁體能吸引鐵片和鎳片，進(jìn)而得出“磁體能吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)叫磁性”.

活動(dòng)2：讓學(xué)生用條形磁體吸引擺放在桌面上的一堆大頭針，判斷條形磁體不同部位的吸引能力是否相同.再讓學(xué)生用U形磁體做同樣的實(shí)驗(yàn).得出“磁鐵的兩極的磁性是最強(qiáng)的，將這里叫做磁極”.

活動(dòng)3：讓學(xué)生觀察事先擺放在桌面支架上的小磁針的指向.學(xué)生發(fā)現(xiàn)小磁針紅的一端指向北方，白的一端指向南方.問學(xué)生這會(huì)不會(huì)是碰巧出現(xiàn)的現(xiàn)象呢？讓學(xué)生用手輕輕撥動(dòng)小磁針待其靜止后再次觀察，發(fā)現(xiàn)仍指南北方向.總結(jié)觀察的現(xiàn)象，得出“小磁針懸掛后靜止時(shí)分別指南和指北的兩極分別叫作南極（S）和北極（N）”。

評(píng)析學(xué)生的前認(rèn)知中知道磁體能吸引鐵，對(duì)于其它物質(zhì)呢？為何磁體的兩端分別叫做南極（S）和北極（N）？這些需要通過學(xué)生的思考和探究進(jìn)行科學(xué)論證，通過這個(gè)過程，學(xué)生的思維能力得到了提升.

2 實(shí)驗(yàn)探究后的素養(yǎng)提升

活動(dòng)4：學(xué)生用兩個(gè)條形磁體探究相同的磁極和不同的磁極間的力的相互作用關(guān)系.學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后得出結(jié)論：“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”，教師和學(xué)生一起總結(jié)：用一個(gè)磁體的同一個(gè)極靠近另一個(gè)磁體時(shí)，另一個(gè)磁體的兩端只有一端能被吸引.

教師演示：用磁體的同一個(gè)磁極分別靠近鋼尺的兩端時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼尺的兩端都能被吸引.

活動(dòng)5：學(xué)生分組探究：用條形磁體判斷兩個(gè)紅色物體（一個(gè)是普通鐵塊、一個(gè)是磁體）中哪個(gè)是磁體，并且判定磁體的哪一端是N極，

評(píng)析“學(xué)以致用”是學(xué)習(xí)所要達(dá)到的一個(gè)目標(biāo).至于知識(shí)的運(yùn)用，并非機(jī)械地死搬硬套，而是在新的物理情境中能靈活運(yùn)用已有的知識(shí)，提升問題求解能力的素養(yǎng).

3 質(zhì)疑驅(qū)動(dòng)下的思維創(chuàng)新

教師演示：用手撥小磁針、用尺子撥小磁針、用嘴吹小磁針，小磁針都能動(dòng)起來，說明有物體施加給小磁針作用力.

教師演示：用條形磁體靠近小磁針（保持一定距離），小磁針也動(dòng)了起來，和學(xué)生一起分析得出：應(yīng)該存在著一種我們看不見摸不著的物質(zhì)在給小磁針施加作用.告訴學(xué)生“這種物質(zhì)就叫做磁場(chǎng).”教師提問：如何來探究磁體周圍這種看不見摸不著我們感受不到的磁場(chǎng)？

圖片展示飄揚(yáng)的紅旗，教師提問“能通過飄揚(yáng)的紅旗知道風(fēng)的方向嗎？”學(xué)生回答可以并類比分析得出，同樣可以通過能感受到磁場(chǎng)作用的小磁針來研究磁場(chǎng).

活動(dòng)6：粗略探究磁場(chǎng)方向的特點(diǎn)，學(xué)生將小磁針放在磁體周圍，觀察它的指向來探究磁體周圍的磁場(chǎng).同時(shí)發(fā)現(xiàn)在不同位置小磁針?biāo)傅姆较虿煌?

活動(dòng)7：深入探究磁場(chǎng)方向的特點(diǎn).規(guī)定N極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向.將條形磁體放在A4打印紙中間，將小磁針分別放在周圍不同的位置，觀察小磁針的指向.移走小磁針，并在紙上畫出箭頭表示小磁針的指向.總結(jié)得出“小磁針的指向不同說明不同位置磁場(chǎng)的方向不同”.

教師分析：我們已經(jīng)研究了少數(shù)幾個(gè)位置的磁場(chǎng)方向，如果在現(xiàn)在的每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間再用小磁針驗(yàn)證磁場(chǎng)的方向，并且也畫下來，大家感覺這些所有的箭頭能不能連貫起來形成一條有方向的曲線？那么我們就可以不需畫每個(gè)點(diǎn)的箭頭，而用一條帶箭頭的曲線來整體呈現(xiàn)這些點(diǎn)的磁場(chǎng)方向.磁體周圍不僅擺放小磁針?biāo)芯康牡胤接写艌?chǎng)，其余的地方電有磁場(chǎng)，大家猜想周圍的磁場(chǎng)在不同位置方向呈現(xiàn)什么樣的特點(diǎn)？大家用鉛筆在紙上試著畫畫看.

活動(dòng)8：學(xué)生猜想白紙上不同位置的磁場(chǎng)方向并用鉛筆畫出，并分組交流討論.

評(píng)析教育要“為思維而教”，物理學(xué)科教育尤為如此，物理課堂應(yīng)是思維型的課堂.讓學(xué)生先通過類比，知道磁體周圍有一種我們看不見的物質(zhì).再初步探究磁體周圍磁場(chǎng)的特點(diǎn)，進(jìn)而深入探究.最后在探究的基礎(chǔ)之上進(jìn)行思維的創(chuàng)新，猜想磁體周圍磁場(chǎng)的分布規(guī)律.實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的猜想和思維的創(chuàng)新是物理學(xué)研究的常用方法，這是在物理教學(xué)中需要讓學(xué)生逐漸具備的核心素養(yǎng).

4 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的模型建構(gòu)

教師提問：大家畫得對(duì)不對(duì)呢？我們需不需要驗(yàn)證？如何驗(yàn)證？學(xué)生想到可以使用小磁針來進(jìn)行驗(yàn)證.即將小磁針擺在所畫的線上，如果小磁針的指向沿線的切線方向，則說明猜想正確.

活動(dòng)9：用小磁針驗(yàn)證猜想的磁場(chǎng)方向，

在學(xué)生驗(yàn)證的同時(shí)教師提問：一條線上有無數(shù)個(gè)點(diǎn)，我們用小磁針一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地試，方案可行嗎？如果很多點(diǎn)同時(shí)驗(yàn)證，怎么辦呢？學(xué)生回答用許許多多的小磁針同時(shí)來驗(yàn)證.教師提出疑問：哪里有這么多小磁針呢？教師告訴學(xué)生可以用鐵粉來替代小磁針.鐵粉放在磁場(chǎng)中，會(huì)被磁化成一個(gè)個(gè)小磁針.鐵粉與紙面間有摩擦力，被磁化的鐵粉不可能向小磁針那樣自由地轉(zhuǎn)動(dòng).輕輕敲擊紙板，讓鐵粉輕輕離開紙面就可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)了，之后又落回紙面上.

活動(dòng)10：學(xué)生將條形磁體放入KT板中間事先雕刻出來的與條形磁體等大的空格處，將剛才的A4紙蓋在塑料板上（兩次擺放磁體的位置重合），將鐵粉輕輕地均勻地在紙上撒薄薄的一層，撒好鐵粉后輕敲白紙板，觀察紙面上鐵粉的分布形態(tài)，并同時(shí)與原來猜想的磁場(chǎng)方向?qū)Ρ?

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鐵屑在磁場(chǎng)中有序地排列起來，好像排列成許多條曲線，將小磁針放在紙上的某一位置，看一下小磁針的指向是不是沿曲線在這點(diǎn)的切線方向？結(jié)合這些鐵屑的分布曲線和小磁針的指向，形象地將磁場(chǎng)的分布情況和各處的方向連貫地表示出來了.告知學(xué)生人們結(jié)合這些鐵屑的排列情況和小磁針N極的指向所畫出的一些帶箭頭的曲線，就可以形象地描述磁場(chǎng)，這些線叫作“磁感線”.人們利用這種假想出來的曲線，就可以形象地描述磁體周圍看不見摸不著但卻真實(shí)存在的磁場(chǎng)了.這些線不是在磁體周圍真實(shí)存在的，它是人為地為了方便研究而假想出來的曲線.圖片展示常見磁體周圍的磁感線分布，知道磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極，各點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向，磁感線的疏密可以描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱.

評(píng)析猜想之后需要實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和方案的優(yōu)化有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)思維，初中生要有簡(jiǎn)單的模型建構(gòu)能力，在實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)之后基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)磁感線模型，有助于促成學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)的深度理解.

布魯納認(rèn)為“隨著社會(huì)的發(fā)展，單靠對(duì)知識(shí)的機(jī)械理解和記憶只會(huì)加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)，必須注重和發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知能力”.科學(xué)思維的培養(yǎng)是物理教學(xué)的核心，教會(huì)學(xué)生思維是教育的使命.要真正培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維，就需要在教學(xué)中遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)過程，運(yùn)用合理的教學(xué)手段，逐步提升學(xué)生的思維能力，最終培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.

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