基于高階思維下的物理教學(xué)設(shè)計探究

摘 要：基于高階思維下的教學(xué)對學(xué)生的全面和諧發(fā)展具有重要意義，一線教師要能夠結(jié)合課程內(nèi)容的具體特點(diǎn)進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計。本文首先對物理高階思維的概念及其教學(xué)特征進(jìn)行簡要解讀，其次在此基礎(chǔ)上探討基于高階思維下的教學(xué)設(shè)計的基本原則，最后例談高階思維下人教版八年級《液體的壓強(qiáng)》一節(jié)的具體教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：初中物理;高階思維;教學(xué)設(shè)計;液體壓強(qiáng)

新的教育形勢下，基于高階思維下的物理教學(xué)設(shè)計成為熱門的教學(xué)課題之一。以下基于筆者個人的思考及教學(xué)實踐體會對此做一較為系統(tǒng)的探討，希望對相關(guān)教學(xué)工作者有所啟示。

一、 物理高階思維的概念及教學(xué)特征解讀

高階思維，是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力。下面我們嘗試從教育理念、教育目標(biāo)、教學(xué)效果以及師生角色定位幾個基本方面對基于高階思維下的教學(xué)的基本特征加以較具體的解讀，這可以說是基于高階思維下教學(xué)設(shè)計的“理論基礎(chǔ)”，應(yīng)當(dāng)有一個較全面的了解。

首先，從教育理念來看，基于高階下的物理教學(xué)提倡一種民主、和諧、積極、自由的教與學(xué)的氛圍，在這種氛圍中，師生平等，教學(xué)相長，使學(xué)生擁有充分的自主空間，從而使其潛力和創(chuàng)造性得到充分的發(fā)揮。

其次，從教育目標(biāo)來看，在知識、能力、情感態(tài)度諸目標(biāo)領(lǐng)域中，基于高階思維下的物理教學(xué)更強(qiáng)調(diào)能力目標(biāo)和情感目標(biāo)，以為學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)展為目的，注重讓學(xué)生發(fā)揮高度能動性投入到探究過程中，從而促進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

再次，從教學(xué)效果來看，基于高階思維下的物理教學(xué)的效果不是以教師的表現(xiàn)為重心，學(xué)生在探究活動過程中的表現(xiàn)才是重點(diǎn)，要看學(xué)生是否真正地在知識、能力、情感方面有所進(jìn)步和提高。

最后，從師生的角色定位來看，基于高階思維下的教學(xué)教師應(yīng)當(dāng)作為指導(dǎo)者、把控者、服務(wù)者，具體地說就是為學(xué)生準(zhǔn)備好物質(zhì)條件，創(chuàng)設(shè)合適的情境，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生思維的行進(jìn)、發(fā)散和拓展，但又要靈活控制探究思路和課堂進(jìn)程，使學(xué)生在探究過程中不僅能收獲新知識和鞏固舊知識，更能提升能力，增進(jìn)物理綜合素養(yǎng)。學(xué)生在探究過程中則為探索者、思考者、驗證者，即圍繞問題的解決查閱相關(guān)信息、確定方案、觀察結(jié)果、收集數(shù)據(jù)，在已有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和研判，驗證之前的假設(shè)，得出最終結(jié)論。

二、 基于高階思維下教學(xué)設(shè)計的基本原則

上一部分我們指出了基于高階思維下的物理教學(xué)與科學(xué)探究具有不可分割的關(guān)系，并從不同教學(xué)簡單解讀了基于高階思維下的物理教學(xué)的基本特征，由此可以延伸出以下幾點(diǎn)教學(xué)設(shè)計的基本原則。

第一，要注重促進(jìn)學(xué)生從依賴學(xué)習(xí)向獨(dú)立學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的物理課堂由于忽視或低估學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，很少為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)莫?dú)立學(xué)習(xí)環(huán)境。而基于高階思維下的探究教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)沫h(huán)境和機(jī)會鼓勵甚至要求學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的思考、探索和學(xué)習(xí)，從而讓學(xué)生深刻體驗知識的發(fā)現(xiàn)過程，并充分發(fā)揮獨(dú)立性，最終促使他們在學(xué)習(xí)意識和習(xí)慣上完成從依賴學(xué)習(xí)到獨(dú)立學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

第二，促進(jìn)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。學(xué)生如果在學(xué)習(xí)過程中一直處于被動地位，死記硬背、重復(fù)訓(xùn)練，將不僅感受不到學(xué)習(xí)的樂趣，對于所學(xué)知識也難免只是達(dá)到表層化的理解，難以深入理解，最終導(dǎo)致教學(xué)活動像一潭死水，失去生機(jī)和活力。而基于高階思維下的教學(xué)則可以在很大程度上改變這種僵化的教學(xué)狀況，使學(xué)生保持較高的主觀能動性投入到學(xué)習(xí)中去。

第三，要促進(jìn)學(xué)生從接受學(xué)習(xí)向發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。在傳統(tǒng)模式下的教學(xué)中，學(xué)生往往只是教師講授知識的“聽眾”，而基于高階思維下的探究則是一個嚴(yán)謹(jǐn)且具有系統(tǒng)性特征的過程，在這一過程中，學(xué)生只有運(yùn)用科學(xué)的思維方式與探索方法看待和分析問題，才能收到較好的效果。探究發(fā)端于假設(shè)，其能有效地促使學(xué)生保持高度思維活躍度去思考、歸納、分析，整個探究過程強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生探索新知的經(jīng)歷和獲得新知的體驗，當(dāng)假設(shè)得到驗證、問題得到解決的那一刻，學(xué)生也就深入而切實地獲得了相關(guān)知識。簡言之，探究的過程也就是發(fā)現(xiàn)知識的過程。因此，在經(jīng)常性的探究式教學(xué)氛圍的熏陶和浸潤下，學(xué)生會逐漸地從習(xí)慣于接受性的學(xué)習(xí)向發(fā)現(xiàn)性的學(xué)習(xí)過渡，并最終在習(xí)慣和意識上完成這一轉(zhuǎn)變。

三、 例談高階思維下的教學(xué)設(shè)計

本文以人教版八年級《液體的壓強(qiáng)》一節(jié)為例，基本思路是在實驗探究的基礎(chǔ)上進(jìn)行討論，使學(xué)生在以分析、評價、創(chuàng)造為主要的思維活動過程中，掌握液體壓強(qiáng)大小及其影響因素與連通器知識，同時鍛煉探究能力和科學(xué)素養(yǎng)，提升思維品質(zhì)，具體設(shè)計如下。

教學(xué)目標(biāo)：

知識與技能：理解液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)及液體內(nèi)部壓強(qiáng)的方向;掌握液體壓強(qiáng)的影響因素;理解液體壓強(qiáng)的實際應(yīng)用，熟悉實際生活中常見的各種連通器。

過程與方法：通過觀察相關(guān)的演示實驗，理解液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)的事實;在掌握必要知識的基礎(chǔ)上通過想象感悟游泳時身體受到水產(chǎn)生的壓強(qiáng)。

情感、態(tài)度與價值觀：鍛煉學(xué)生觀察實驗?zāi)芰?、探究能力以及科學(xué)素養(yǎng)。

教學(xué)重難點(diǎn)：

重點(diǎn)：液體壓強(qiáng)的特點(diǎn);難點(diǎn)：液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)。

課前準(zhǔn)備：

器材：準(zhǔn)備下面的器材和一個裝有水的大桶，如果時間充足可以泡制鹽水。

教學(xué)過程：

舉一些常見的關(guān)于液體壓強(qiáng)的實例，如河壩形狀為梯形、海洋深處打撈上岸的魚不久就會死去、穿潛水服在越深的水下所受到的壓力就越大（可通過多媒體屏幕展示），在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生意識到液體對浸入其中的物體會產(chǎn)生力的作用。

（一）演示實驗

往水平桌面上倒一些水，使其均勻散開;往上端開口、下端扎有橡皮膜的玻璃圓筒內(nèi)倒一些水（倒水前，引導(dǎo)學(xué)生看到橡皮膜表面與筒口相平），然后讓學(xué)生討論觀察到的現(xiàn)象（橡皮膜向下凸出）;往側(cè)壁開口處扎有橡皮膜的圓筒中倒水（倒水前，引導(dǎo)大家注意橡皮膜表面與側(cè)壁筒口相平），然后讓學(xué)生討論觀察到的現(xiàn)象（橡皮膜向外凸出），接著把下端扎有橡皮膜的玻璃空圓筒置于水中，會很容易觀察到“橡皮膜向上鼓”的現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生思考和討論出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么。最后教師引導(dǎo)學(xué)生基于上述的演示實驗做出結(jié)論：“由于液體自身重力的作用，其對容器底部和容器側(cè)壁會產(chǎn)生壓力（壓強(qiáng)）”。

（二）探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)特點(diǎn)

基于以上的演示實驗，讓學(xué)生分組思考和討論液體內(nèi)部的壓強(qiáng)具有什么基本的特點(diǎn)。組內(nèi)經(jīng)過討論猜想而做出假設(shè)，設(shè)計實驗驗證方案并與教材上的實驗方案對比等。在此之前，教師應(yīng)使學(xué)生掌握U形管壓強(qiáng)計的工作原理，知道其是怎樣彰示壓強(qiáng)的大小。

1. 演示壓強(qiáng)計的使用：教師用手指輕輕按壓金屬盒口的橡皮膜，注意不要用力太大，以U形管中的水不冒出管口為限。引導(dǎo)學(xué)生觀察壓強(qiáng)計U形管中兩管液面出現(xiàn)的高度差，學(xué)生會看到，按壓的力增大，兩管液面的高度差也隨之而增加，這就是說，橡皮膜表面受到的壓強(qiáng)與U形管兩管液面的高度差成正比。

2. 點(diǎn)撥實驗步驟：待各小組設(shè)計好實驗方案后，教師給予點(diǎn)評并與教材上的實驗方案加以比較，最終還是應(yīng)“統(tǒng)一口徑”，讓學(xué)生按照教材上的方案做實驗。在實驗操作前，引導(dǎo)學(xué)生切實理解實驗原理、步驟和注意事項。特別要強(qiáng)調(diào)，在實驗過程中要注意觀察金屬盒口的方向，并且要在保持橡皮膜在液體（水或鹽水）中的深度相同的同時，注意觀察U形管兩管液面的高度差，認(rèn)真及時地記錄好數(shù)據(jù)。

3. 讓學(xué)生以小組為單位做實驗，每個小組都做兩組實驗，一組用水，一組用鹽水。實驗過程中，教師要深入各小組之間，發(fā)現(xiàn)問題隨時指出，并給予指導(dǎo)，要特別注意檢查學(xué)生在做實驗時橡皮膜所朝的方向、記錄數(shù)據(jù)和U形管兩管液面的高度差，避免最后得出不正確的實驗結(jié)論。

4. 做完實驗后，讓學(xué)生分析記錄的實驗數(shù)據(jù)，思考和討論液體內(nèi)部是否存在壓強(qiáng)？如果存在，液體內(nèi)部壓強(qiáng)有何種規(guī)律？讓每個小組的學(xué)生都說一說，在同一深度處，U形管兩管液面的高度差，并思考和討論用水和鹽水做實驗這兩種不同的情況下，U形管兩管液面的高度差有較明顯的差異，這一現(xiàn)象說明了什么？

（三）總結(jié)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，由固體的壓強(qiáng)公式推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式

液體內(nèi)部朝各個方向都有壓強(qiáng);在同一深度，各方向壓強(qiáng)都相等;深度增大，液體的壓強(qiáng)增大;液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，在深度相同時，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。

然后請學(xué)生回答前面的問題：（點(diǎn)擊課件動作按鈕）河壩上窄下寬的形狀，深海里的魚打撈上岸就死去，在不同深度的潛水服所承受的水的壓力不同，為什么？

然后做些練習(xí)檢測學(xué)生掌握得怎么樣。

在以上步驟的基礎(chǔ)上，由固體的壓強(qiáng)公式推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式。

建立理想模型由固體壓強(qiáng)公式推導(dǎo)得出液體壓強(qiáng)公式：

在此基礎(chǔ)上，由公式分析液體壓強(qiáng)的影響因素是液體密度和深度，與所做的實驗結(jié)論一樣?？梢娺@個公式不僅是計算公式還可以反映影響因素。同時要深入說明一下深度與高度的不同。

課堂小結(jié)：

教師引導(dǎo)，回顧探究過程及得出液體壓強(qiáng)公式的過程。

四、 結(jié)語

如上所述，本文首先對物理高階思維的概念并對其教學(xué)特征進(jìn)行了簡要解讀，從而為教學(xué)設(shè)計奠定理論上的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上又較為具體地基于高階思維下的教學(xué)設(shè)計的基本原則，然后呈現(xiàn)了人教版八年級《液體的壓強(qiáng)》一節(jié)的具體教學(xué)設(shè)計。鑒于基于高階思維下物理教學(xué)對學(xué)生發(fā)展的重要意義，一線教師要能夠結(jié)合課程內(nèi)容的具體特點(diǎn)進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計。本文拋磚引玉，尚盼與同仁交流。

參考文獻(xiàn)：

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[2]范建華.指向核心素養(yǎng)的高階思維培養(yǎng)：以蘇科版初中物理“磁體與磁場”為例[J].理科考試研究，2019（4）.

作者簡介：

魯山印，貴州省六盤水市，貴州省六盤水市民族中學(xué)。