李梅 房頤

摘要：高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)。物理是一門(mén)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維尤其是高階思維方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的學(xué)科。通過(guò)多角度多層次、探究式開(kāi)放式、驅(qū)動(dòng)型挑戰(zhàn)型問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“分析”“評(píng)價(jià)”和“創(chuàng)造”等認(rèn)知活動(dòng)，發(fā)展高階思維。

關(guān)鍵詞：高階思維;問(wèn)題引導(dǎo);物理教學(xué)

本文系江蘇省南京市教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃2020年度課題“指向?qū)W生科學(xué)思維素養(yǎng)培育的高中物理教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：L/2020/040）的階段性研究成果。高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)，對(duì)應(yīng)布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)中的“分析”“評(píng)價(jià)”和“創(chuàng)造”認(rèn)知層次。思維是可以教授的，可以通過(guò)教育加以訓(xùn)練和調(diào)控。鐘志賢認(rèn)為，發(fā)展學(xué)習(xí)者高階思維能力的最有效方式，是融合于具體教學(xué)活動(dòng)之中，而不是開(kāi)設(shè)專門(mén)的、單獨(dú)的課程。鐘志賢.如何發(fā)展學(xué)習(xí)者高階思維能力[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2005 （4）：78。華東師范大學(xué)鐘啟泉教授認(rèn)為，發(fā)展高階思維需要高階學(xué)習(xí)活動(dòng)的支持，而高階學(xué)習(xí)活動(dòng)是一種以學(xué)習(xí)者為中心的、開(kāi)展問(wèn)題求解的學(xué)習(xí)活動(dòng)?！锻ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)來(lái)理解》一書(shū)的作者威金斯指出，現(xiàn)代課程的基本單位是“問(wèn)題”，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要通過(guò)問(wèn)題的設(shè)計(jì)將知識(shí)重組，以促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。林勤.思維的躍遷：高階思維能力的培養(yǎng)及教學(xué)方式[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2016：5。這強(qiáng)調(diào)了問(wèn)題引導(dǎo)在高階思維培養(yǎng)方面的作用。對(duì)此，我們?cè)诟咧形锢斫虒W(xué)中做了積極的探索。

一、通過(guò)多角度、多層次問(wèn)題，引導(dǎo)“分析”

“分析”是指把材料分解成它的組成部分，并確定這些部分之間的相互關(guān)系。從認(rèn)知過(guò)程來(lái)看，“分析”對(duì)應(yīng)的是思維的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)。所謂通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生分析，是指教師通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)材料分解成部分，使各部分之間的關(guān)系更加明確，使材料的組織結(jié)構(gòu)更為清晰，從而促進(jìn)學(xué)生更好地理解材料。

【案例1】人教版高中物理必修二第五章第一節(jié)《曲線運(yùn)動(dòng)》一課教學(xué)

（師生共同研究了曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向之后。）

師物體做曲線運(yùn)動(dòng)需要什么條件？

生需要受力。

師還有別的條件嗎？

生受力不能為零。

師好，我們可以嘗試反過(guò)來(lái)想，如果物體不受力或所受合力為零，它將做什么運(yùn)動(dòng)？

生物體應(yīng)該就是做勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止了。

師很好，誰(shuí)能從動(dòng)力學(xué)角度分析為什么做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合力一定不為零？

生因?yàn)槲矬w做曲線運(yùn)動(dòng)，所以速度的方向在改變;速度的方向在改變，那加速度就一定不為零，所以物體受到的合力一定不為零。

師說(shuō)得很好，看來(lái)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力不可能為零！那么這是物體做曲線運(yùn)動(dòng)的充分必要條件嗎？

生不是，因?yàn)槿绻矬w受力不為零，還有可能是做變速直線運(yùn)動(dòng)。

師你的想法很有道理，那么你覺(jué)得怎樣表述才更完整呢？

生應(yīng)該是物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上，物體才做曲線運(yùn)動(dòng)。

師除了動(dòng)力學(xué)角度，我們還可以從什么角度來(lái)分析曲線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向與受力方向不在一條直線上？

生（思考片刻后）可以嘗試從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析。因?yàn)樗俣鹊淖兓恳彩鞘噶浚瑸榱俗屗俣仁噶康姆较虬l(fā)生變化，速度的變化矢量與速度矢量必然不在一條直線上，也就意味著加速度矢量與速度矢量不在一條直線上。

曲線運(yùn)動(dòng)的條件對(duì)學(xué)生而言是比較抽象的內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的思維往往是比較被動(dòng)和薄弱的。于是，教師通過(guò)一系列多角度、多層次的問(wèn)題，為學(xué)生搭建思維的階梯，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度看問(wèn)題，促使學(xué)生在聆聽(tīng)他人、思考分析的過(guò)程中歸納出一般性的原理。第一位學(xué)生認(rèn)為曲線運(yùn)動(dòng)的條件是“受合力不能為零”，教師沒(méi)有直接給出對(duì)與錯(cuò)的判斷，而是引導(dǎo)學(xué)生嘗試反向思考，通過(guò)提出一個(gè)假設(shè)性的問(wèn)題，突出第一位學(xué)生表述中合理的地方。同時(shí)，通過(guò)新的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生從充分、必要的角度探討這一表述中不完善的地方。這里的問(wèn)題引導(dǎo)基于學(xué)生思考的邏輯，既肯定合理又挖掘不足，使學(xué)生對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)條件的表述越來(lái)越完善。在多角度、多層次問(wèn)題引導(dǎo)下的分析活動(dòng)中，學(xué)生成為討論者、發(fā)現(xiàn)者、辯論者、提問(wèn)者、探究者，在積極的思維活動(dòng)中，學(xué)生“分析”的高階思維得到了提高。

二、通過(guò)探究式、開(kāi)放式問(wèn)題，引導(dǎo)“評(píng)價(jià)”

“評(píng)價(jià)”是指依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某一操作進(jìn)行檢查、判斷。高階思維的本質(zhì)是能夠?qū)λ季S進(jìn)行評(píng)價(jià)的思維，可以說(shuō)“評(píng)價(jià)”是高階思維的核心——它是在“分析”基礎(chǔ)上的批判;同時(shí)，它的發(fā)展結(jié)果就是“創(chuàng)造”。教學(xué)中，教師可通過(guò)探究式、開(kāi)放式問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生在深入反思、批判、評(píng)估的基礎(chǔ)上作出決策。

【案例2】人教版高中物理必修二第八章第五節(jié)《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》一課教學(xué)

（學(xué)生組裝實(shí)驗(yàn)裝置，完成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。）

師我們得到了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，它們?nèi)绾握f(shuō)明機(jī)械能守恒？

生根據(jù)mgh=12mv2。

師可否具體說(shuō)說(shuō)你是如何處理數(shù)據(jù)的？

生（意識(shí)到自己說(shuō)得不夠詳細(xì)）就是測(cè)量第一個(gè)點(diǎn)到任意點(diǎn)的距離，算出打下該點(diǎn)時(shí)紙帶的速度，代入數(shù)據(jù)，可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。

師好，你選擇的是從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始到任意位置處，看機(jī)械能是否發(fā)生變化。還有沒(méi)有別的方案？

生（似乎受到教師“從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始”的啟發(fā)）老師，不一定要從靜止開(kāi)始。我們可以在紙帶上找到任意兩個(gè)清晰的點(diǎn)，算出兩個(gè)點(diǎn)的速度，并測(cè)量出兩點(diǎn)之間的距離，然后根據(jù)mgΔh=Δ12mv2驗(yàn)證該過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。

師很有道理！一位同學(xué)從靜止開(kāi)始研究，一位同學(xué)從任意位置開(kāi)始研究，大家用兩種方法都試試看，你們的實(shí)驗(yàn)中機(jī)械能是否守恒？

（學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。）

師同學(xué)們用了兩種方法處理數(shù)據(jù)，分別有什么體會(huì)？

生兩種方法差不多，在誤差允許的范圍內(nèi)都能說(shuō)明機(jī)械能是守恒的。

生從靜止開(kāi)始有點(diǎn)麻煩，因?yàn)橄却蜷_(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后釋放紙帶，第一個(gè)點(diǎn)比其他點(diǎn)都要大，所以測(cè)量的時(shí)候可能誤差會(huì)大一些。

生對(duì)啊，我們甚至不能確定釋放紙帶的瞬間打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是不是正好打下了一個(gè)點(diǎn)。

師怎么才能確定釋放紙帶的瞬間是不是打下了一個(gè)點(diǎn)呢？

生前三段相鄰兩點(diǎn)間的距離應(yīng)該滿足1∶3∶5。

生那還需要量后面的，直接量第一段是不是h1=12gt2=2 mm就行了。

師說(shuō)得很好！如果要用mgh=12mv2的方法，從靜止開(kāi)始考慮機(jī)械能的變化，那需要的條件相對(duì)苛刻一些，我們得判斷釋放紙帶的瞬間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是不是正好打下了一個(gè)點(diǎn)。雖然看起來(lái)我們的計(jì)算量相對(duì)小一些，但是得挑選合適的紙帶才行。

生所以還是用第二種方法mgΔh=Δ12mv2驗(yàn)證更好。

師有道理！但是我們?nèi)〉氖羌垘想S機(jī)的兩個(gè)點(diǎn)，如果這兩個(gè)點(diǎn)在讀數(shù)或計(jì)算時(shí)出現(xiàn)了誤差，會(huì)對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生什么影響？

生那結(jié)果就不可信了，實(shí)驗(yàn)失敗。

師那我們要如何規(guī)避這方面的風(fēng)險(xiǎn)呢？

生我們應(yīng)該多測(cè)幾組，如果絕大多數(shù)結(jié)果都說(shuō)明機(jī)械能是近似不變的，那我們就可以說(shuō)機(jī)械能是守恒的。

師那我們?cè)撊绾斡涗洈?shù)據(jù)呢？是否可以用一張表格將所有點(diǎn)的數(shù)據(jù)都列出來(lái)，然后逐一進(jìn)行比較？

生老師，我覺(jué)得還可以作圖。

師怎樣作圖會(huì)比較容易說(shuō)明機(jī)械能是否守恒呢？

生（經(jīng)過(guò)一陣思考后）老師，不妨作h和v2關(guān)系的圖像，這樣圖線是直線，只要說(shuō)明斜率是12g，就能說(shuō)明物體的機(jī)械能是守恒的。

（學(xué)生討論了一陣，覺(jué)得這個(gè)方法既準(zhǔn)確，又比較直觀，大家達(dá)成共識(shí)。）

在討論數(shù)據(jù)處理時(shí)，第一位學(xué)生一開(kāi)始的回答只是說(shuō)明了原理，并未說(shuō)明應(yīng)如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。教師通過(guò)追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生向他人解釋自己觀點(diǎn)的具體含義，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)思維結(jié)果的深層加工。學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，教師通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生反思自己的解決過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生交流體會(huì)。有學(xué)生認(rèn)為“兩種方法差不多”，但是受同伴的啟發(fā)，有新的思考，同時(shí)自己對(duì)數(shù)據(jù)處理的精益求精又帶動(dòng)了其他學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的追求。教師通過(guò)一系列探究式、開(kāi)放式問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生討論兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及記錄數(shù)據(jù)的方式。討論不僅著眼于方案本身，更注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)傾聽(tīng)他人、思考分析，發(fā)現(xiàn)他人方案中的不足，并及時(shí)指出（評(píng)價(jià)），修改完善，甚至設(shè)計(jì)出新的解決方案（創(chuàng)造），重新予以評(píng)價(jià)。這樣的思維過(guò)程既包含了生成性思維，又張揚(yáng)了批判性思維，符合高階思維能力培養(yǎng)的要素。林勤.思維的躍遷：高階思維能力的培養(yǎng)及教學(xué)方式[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2016：20。

在探究式、開(kāi)放式問(wèn)題的引導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)積極參與到評(píng)價(jià)活動(dòng)中來(lái)。在合作互動(dòng)的環(huán)境中，學(xué)生在問(wèn)題引導(dǎo)下參與判斷、爭(zhēng)論、比較、批判、質(zhì)疑、辯論、評(píng)價(jià)、決定、選擇和證明等思維和對(duì)話活動(dòng)。通過(guò)表達(dá)和相互解釋觀點(diǎn)，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，這是高階思維發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，教師在問(wèn)題引導(dǎo)中的作用僅僅是說(shuō)明、接受、指導(dǎo)，而不是對(duì)學(xué)生進(jìn)行控制與支配。教師要給予學(xué)生充分討論的時(shí)間，不要盲目追求結(jié)果，要尊重學(xué)生個(gè)體差異帶來(lái)的思維碰撞。這樣，學(xué)生的主動(dòng)性才能更好地發(fā)揮，思維才能自由地生長(zhǎng)。討論過(guò)程中要注重思路和方法的交流，才能有效促進(jìn)高階思維活動(dòng)的開(kāi)展，從而引發(fā)更為合理的創(chuàng)造。李梅.高中物理教材中批判性思維內(nèi)容的比較研究——以新舊人教版教材為例[J].物理通報(bào)，2021 （6）：154156。

三、通過(guò)驅(qū)動(dòng)型、挑戰(zhàn)型問(wèn)題，引導(dǎo)“創(chuàng)造”

“創(chuàng)造”是指將各要素進(jìn)行重新整合，形成一個(gè)新的模式或結(jié)構(gòu)。所謂通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造，是指通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生用先前學(xué)到的知識(shí)，形成新的觀點(diǎn)，獲取新的信息，“創(chuàng)造”新的認(rèn)知。

【案例3】人教版高中物理必修三第十一章第五節(jié)《實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表》一課教學(xué)

師上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)，兩種電表都是在表頭的基礎(chǔ)上通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)擴(kuò)大表頭的電壓、電流的測(cè)量范圍。你能在前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)測(cè)量電阻的阻值嗎？

生伏安法，直接用電壓表和電流表不就行了。

生還可以用替代法，基本思想是把未知電阻和已知阻值的電阻接入同一個(gè)電路，若回路中的電流大小相同，則兩個(gè)電阻的阻值就是相等的。

生還可以用電橋。

師是啊，我們有這么多種方法，看來(lái)大家對(duì)測(cè)量電阻的阻值有豐富的經(jīng)驗(yàn)了。不過(guò)要注意各種方法的誤差不同。如果現(xiàn)在你手邊只有一個(gè)靈敏電流計(jì)、一個(gè)滑動(dòng)變阻器和一個(gè)已知電動(dòng)勢(shì)的電源，你能設(shè)計(jì)出一種電路用來(lái)測(cè)量未知電阻嗎？

（學(xué)生討論。）

生老師，這沒(méi)辦法測(cè)量，我們只能測(cè)出待測(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器、電源內(nèi)阻、靈敏電流計(jì)電阻之和，給我們的物理量太少了！

師是啊，這么多器件，其他電阻都不知道，我們?cè)趺茨軉螁沃牢粗娮璧淖柚的?？除非，我們知道其他電阻的阻值。但是這么多器件我們要一個(gè)一個(gè)測(cè)量嗎？

生不用的。不接入待測(cè)電阻，直接把滑動(dòng)變阻器、靈敏電流計(jì)接在電源上，然后記下這時(shí)候電流表的示數(shù)，就可以計(jì)算出滑動(dòng)變阻器、電源內(nèi)阻和靈敏電流計(jì)電阻之和了。

生那電流表不會(huì)超量程嗎？

生不是有滑動(dòng)變阻器嗎？

師這是個(gè)好主意，可我想問(wèn)一下你，接下來(lái)測(cè)量未知電阻的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值還變化嗎？

生（想了一下）不能變了，就在不接入待測(cè)電阻的基礎(chǔ)上，把滑動(dòng)變阻器的阻值定下不變了。

師在你設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，接入待測(cè)電阻后，電流表的示數(shù)都會(huì)——

生比剛才小。

師為了方便測(cè)量，在剛才那位同學(xué)的方案中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)？

生應(yīng)該在不接入待測(cè)電阻時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓電流表滿偏。

這里，教師通過(guò)驅(qū)動(dòng)型、挑戰(zhàn)型問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生從已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，設(shè)計(jì)歐姆表。在問(wèn)題引導(dǎo)的過(guò)程中，方案不斷完善，學(xué)生逐漸深入了解歐姆表的內(nèi)部構(gòu)造，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)多用電表。在問(wèn)題引導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)歷了設(shè)計(jì)、闡述、計(jì)劃、修正、生成、建議、制作等學(xué)習(xí)活動(dòng);而教師在這些活動(dòng)中的角色是促進(jìn)者、反思者和拓展者，引導(dǎo)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)，并嘗試進(jìn)行創(chuàng)造，從而發(fā)展高階思維。

學(xué)生在進(jìn)入學(xué)習(xí)情境、解決問(wèn)題的過(guò)程中，在舉一反三、歸納總結(jié)的過(guò)程中，需要有意義的牽引。這種牽引不是教師生拉硬拽，更不是直接把結(jié)果灌輸給學(xué)生，而是學(xué)生在一定的情境下借助他人（教師、學(xué)習(xí)伙伴等）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料和工具，通過(guò)意義建構(gòu)的方法獲得的。問(wèn)題引導(dǎo)提供的就是一種有意義的牽引，它能為學(xué)生提供進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造的邏輯路徑，引起學(xué)生積極求索的興趣和思考，從而發(fā)展其高階思維。

以問(wèn)題引導(dǎo)培養(yǎng)高階思維，應(yīng)通過(guò)多角度、多層次的問(wèn)題，指向物理概念或規(guī)律的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度思考，促使學(xué)生在“分析”思維上有所提升;通過(guò)探究式、開(kāi)放式問(wèn)題，指向?qū)W生頭腦中對(duì)概念或規(guī)律的疑惑之處，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的反思與批判，促使學(xué)生在“評(píng)價(jià)”思維上有所感悟;通過(guò)驅(qū)動(dòng)型、挑戰(zhàn)型問(wèn)題，以某一真實(shí)情境的核心問(wèn)題為中心，由若干由淺入深的子問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生逐步趨近核心問(wèn)題的解決顧曉東.促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的問(wèn)題群設(shè)計(jì)策略[J].基礎(chǔ)教育課程，2021（21）：3641。，同時(shí)注意適當(dāng)“留白”，促使學(xué)生生成、“創(chuàng)造”。