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基于实验探究教学，培育高阶思维能力 　　摘 要：思维有高阶思维和低阶思维，分析、评价和创造称之为高阶思维。物理学科在培养学生高阶思维能力方面，既有义不容辞的责任，又有得天独厚的条件。本文探讨基于物理实验探究教学，培育学生的高阶思维能力。 　　关键词：实验探究；高阶思维能力；假说建构 　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）3-0015-4 　　按照心智活动或认知能力，思维有高阶思维和低阶思维。高阶思维（High Order Thinking ）是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。布鲁姆对学习者的思维发展从认知角度细化为具体可操作的6个层次（2001版），如表1所示。其中，分析、评价和创造称之为高阶思维。国内学者也认同高阶思维是较高认知水平上的心智活动或认知能力，是一种跨学科、跨知识领域，能对思维予以评价的思维。它是生成性思维和批判性思维的互补运用，是一种创造性的、跨学科知识的思维。高阶思维是高阶能力的核心，直接表现为创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力，是适应知识时代发展的关键能力。物理学科在培养学生高阶思维能力方面，既有义不容辞的责任，又有得天独厚的条件。本文探讨基于物理实验探究教学，培育学生的高阶思维能力。 　　表1 BLOOM教育目标分类表――认知维度 　　1 基于假说构建的教学 　　恩格斯说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说”。假说在探究式教学中被表述为“猜想和假设”，是指在观察和实验的基础上，根据科学原理和科?W事实进行思维加工，对未知现象及其规律所作的假定性解释和说明。表现为：（1）对问题或现象的成因进行猜想；（2）对探究的方向或现象的结果进行推测与假设。假说构建教学中，需要引导学生广泛联想，充分发挥科学思维的创新功能，在实现假说构建的同时，有效地培养学生的高阶思维能力。 　　（1）演绎。一是从一些具有全称范围的高度概括性理论陈述出发，结合特殊情景提出假说。如小磁针受到电流产生的磁场的作用力，根据牛顿第三定律提出“通电导线也将受到小磁针产生的磁场的作用力”。二是指对物理理论加以数学分析和逻辑推导，提出预言性假说。如研究变压器原副线圈两端的电压与匝数比关系时，应用法拉第电磁感应定律，通过推导提出U1/U2=n1/n2。 　　（2）归纳。从有限的物理事实或实验信息出发，概括出可能的物理特性和规律。如学习玻意耳定律时，根据得到的几组气体压强和体积的数据，提出“体积和压强成反比”的假说。 　　（3）类比。根据事物间某方面的相似性，推出其他方面的相似性。如根据研究静电场强弱时利用点电荷作为试探工具，提出研究磁场强弱时利用“磁荷”来试探。 　　（4）直觉。直觉指借助于逻辑推理和已有知识、表象和经验知觉的综合运用，以高度省略、简化、浓缩的方式洞察事物本质，迅速提出假说。如关于小幅振动单摆周期的影响因素，学生凭借直觉提出：与摆球质量m、摆动幅度A、摆长L、当地的重力加速度g有关…… 　　经常用到的还有理想化、内插、外推、臻美等等创造性思维方法。实验探究教学中引导学生灵活运用各种思维方法创建假说的过程也是培育高阶思维能力的过程。 　　2 基于实验方案形成与评价的教学 　　明确实验目的，或验证、或探索什么物理关系，这是实验设计的出发点。广泛联想、灵活运用所学知识和经验，确定实验原理和情景（匝配性），为实验方案的设计提供大体框架。然后是实验器材的选择和实验步骤的安排。实验方案的形成不是一蹴而就的，教学中要充分发挥学生评价的调节功能，对方案进行修改和调整，使之从半成品走向成品。存在这样的情况：对于同样的实验原理采用不同的实验情景，或对于同样的实验情景采用不同的实验原理，从而形成不同的实验方案。教学中同样要充分发挥学生评价的调节功能，从实验的可行性、安全性、操作性、精度等角度展开分析和比较。实验方案的设计和评价是一个分析、反思和创造的过程，因此，有利于培育学生的高阶思维能力。 　　如“导体的电阻”教学中，设计探究导体电阻与横截面积S、长度L定量关系的实验方案时，给出图1电路方案“毛胚”，然后引导学生展开评价，并予以调整和修正。 　　从测量方便的角度进行质疑并修正：图1电路只能测一次，多次测量需改变电源电压，操作极不方便，解决办法是将滑动变阻器连入电路；从测量精度看，因电阻丝的电阻较小，应采用电流表外接，如图2所示；从可行性角度看，从0开始一段范围内的电压无法获得，不能获取大范围内的多组数据。为此，变阻器应采用分压式接法，如图3所示。 　　又如设计验证自由落体运动为匀加速运动及求加速度大小的实验方案中，教师鼓励学生发散思维，采用不同的原理设计方案。学生采用相同的实验情景（图4），设计出如下三个方案。 　　方案1：测出不同时刻的