张月萍

(杭州市萧山区第六高级中学 浙江杭州 311200)

学习不应该是一个名词而应该是一个动词。她不应该只是被传递而应该被参与、被体验。正如日常行走是自然而然，日常思维也应该是自然而然。然而，高阶思维培养（良好的思维能力）则需要经过教育教学的良好训练并加以不断练习才能获得。亦如运动员、主持人、医生、军人等都需要教练、教师教给他们技术、技巧。

一、何谓高阶思维

国内外教育教学专家将思维分为高阶和低阶思维。著名心理学家布鲁姆（Bloom）按照认知的复杂程度对学习者的思维发展从认知角度细化为六个教学目标，即记忆、理解、应用、分析、综合、评价、创造。并将记忆、理解、应用称为低阶思维，将分析、综合、评价称为高阶思维。仔细分析之后我们会发现：低阶思维是在一个人已经知道所要解决的任务或题目时，通过存取、注入或很容易获得的信息和概念即可解决问题；高阶思维则需要运用新奇方式、再利用信息和概念去解决难题或任务（如表1）。综上所述，低阶思维是基础，高阶思维则建立在低阶思维基础之上。也就是说思维是可以培养的，高阶思维自然也可以在教学中获得提升。

表1images/BZ_10_310_2278_1113_3132.png

当今中国教育中，低阶思维中的读、写、算等已经得到了很好的落实，但很多课堂仅停留在教给现成的结论或答案上，学生并未学会怀疑、思考甚至是质询。课堂教学的目的是什么？其实是为了帮助学生更好地为将来的生活、工作、学习做准备，为了让他们将来踏入社会时能时时将新信息与已知信息联系起来，以达到能创造性地解决问题、改进过程并能真正理解世界，适应世界。

布鲁姆对低阶思维和高阶思维的分类，能使教师在教学实践中将高阶思维培养与具体的课程教学积极有效整合起来，可以更加目标明显地促进学习者高阶思维能力的提升，最终使学生成为一名名副其实的终身学习者，使他们终身受益。毕竟具备学习和弄清新信息的能力比拥有详细的知识有意义。

二、何谓深度学习

深度学习是指深入学科本质、由符号记忆向深刻理解知识内涵的学习方式。深度学习并非刻意追求深度和难度，而是追求全方位、深层次的理解。是求知更是体验、是从生活中来向本质里去的过程；学习者在建构中既能提升学习能力，更能体验学科精神。深度学习要求通过对知识的理解使学生能够灵活地应用知识，从而建立自己的知识框架，有利于更好地解决实际问题。

由此可知，要培养学生的物理高阶思维必须开展深度教学。这就要求教师必须准确挖掘教材的知识内核，既追求学科本身的深度和广度，更要引导学生克服粗浅、狭隘、死板的学习方式，追求以学为本的根本理念。

具体指导思想是：

（一）深度探究提供发展高阶思维情境场

学生只有理解物理知识的来龙去脉，才能洞察物理知识的本质。所以，物理课堂教学一定要让学生沉浸其中，获得一种具身体验。将学生置身于物理知识的源头处、过程中，虽说是一个又慢又长的体验过程，但却是一个有意义、有价值的过程。在“自由落体运动”教学设计中，教师可引导学生采用控制变量法设计研究方案，追寻科学家研究的步伐开展实验探究。首先是让质量不等的两个物体从同样高度同时自由下落，然后让质量相等的两个物体从同样高度同时自由下落。然后归纳总结物体自由落体速度受哪些因素影响等。也许这种探索对课堂教学时间来说是奢侈的，也许这种探索并不能使学生立刻得到精确的结论，但让学生全程体验了科学家的整个研究过程，也就是体验了科学家的整个高阶思维的建立过程。这种探究必然是深刻的、有效的，是既能让学生深刻理解无需力学知识本质又能让学生提升高阶思维能力的。

（二）深度探究提供发展高阶思维实践场

探究是高中物理课堂改革的重中之重，但许多物理探究却是“伪探究”“假探究”。如果要真刀实枪地搞研究，教室必须成为学生学习的创想空间站，教师必须成为学生的导师，积极主动引导学生确定研究方案，并将方案落实到真正的科学探究中。在“探究磁场对电流的作用”教学设计时，教师可以引导学生进行深度探究。首先将学生分组，然后引导学生自制实验素材；根据学生的方案设计给予相应的实验素材；最后手把手地引导学生运用控制变量法进行实验探究。也许探究是不完美的，也许实验不能使学生总结出正确的结论，但能为学生参与全程探究、经历高阶思维培养的过程提供优良的发展高阶思维实践场。

（三）深度反思提供发展高阶思维心理场

学习是需要迁移的，思维是需要打通的，反思能促使人对体验及探究过程进行细细的回顾与审视。深度反思是学生具有深度学习能力、具有高阶思维的重要表现。在“电源与电动势”教学设计中，可以设计一系列问题串，促成学生的深度反思。“两节干电池和三节干电池给2.5V的小灯泡供电，有什么不同的现象吗？”通常情况下，学生都会认为“三节干电池供电的小灯泡比两节干电池供电的小灯泡要亮些，但很有可能会被烧掉。”结果实验表明：两节干电池的小灯泡亮而三节干电池的小灯泡更暗些。为什么会这样呢？学生们的理想与现实形成了强烈的对比，使学生陷入了深度反思：这是为什么呢？为什么会变小呢？……通过深度反思能够克服认知障碍，形成对物理知识的客观建构。

三、物理课堂培养高阶思维培养的基本策略

在传统的高中物理课堂中，教师更加强调学生能够记住概念、定理、解题方法及模式等。因为传统教学下，教师的教学目标是给学生教材上的概念、定理和解题步骤。但是没有参与、没有反思、更没有体验，这样的课堂教学根本不能发展学生的高阶思维。要使学生的分析、评价、创造等方面的高阶思维能力发展，高中物理课堂就必须为他们提供有效的思维建模过程，必须训练他们的思维技能，必须支持他们公开表达观点，必须激发他们深度反思。方案决定思考的结果，思考结果则控制思维过程。笔者通过多年的教学实践总结了如下两种通过深度学习培养学生高阶物理思维的策略[1]。

（一）以问题为导向的高阶思维培养策略

问题总是能够让人停不下来思维的脚步。在高中物理教学设计中巧妙设置一系列的问题串，能有效培养学生的高阶物理思维能力。

1.设置阶梯性问题，从低阶升华成高阶

积小步能跨大障碍。把某个复杂问题分解成几个简单的小问题，能有效地把学生的思维引向新的高度。阶梯性问题既要针对学生已有知识、心理发展水平和学习材料的难易程度，也要针对知识的系统性和学生认知发展水平的有序性。

“电阻定律”教学中，可设置如下阶梯性问题：

（1）运用你所学的知识猜想：导体电阻的大小与哪些因素有关？

（2）请设计实验验证：你的猜想（请具体提供实验原理、实验器材及电路图）。

（3）通过数据分析：确定导体电阻长度、横截面积及导体材料的数学关系（具体给出公式，并对各物理量进行说明）。

（4）在实验中如何正确使用控制变量法进行实验？

本案例很好地帮学生设计了一个又一个的台阶，让学生顺利地对实验不断进行调整与反思并进行评价和创造，很好地进行了高阶思维的训练。

2.设置开放性问题，在动态中培养高阶思维

开放性问题的解决就是创新意识、独立思考能力的培养训练过程。解决开放性问题的过程其实就是培养高阶思维的过程，因为在解决问题的过程中需要学生不断多向联想，不断深度分析、不断创造。这本身就是一个高阶思维的培养过程。

“探究做功与加速度关系”教学设计方案：

（1）提供模板：初速度为零时的简单模型；（2）提供改进方案：请学生自行设计，教师不是提供帮助、指导。

这种教学设计中，问题完全开放，学生有时也会无所适从。教师可以根据情况给予适当的提示：如“如何测量功W”“如何测量瞬时速度V”等。因为问题十分开放，学生们给出的设计方案也一定是五花八门，教师一定要实时进行跟踪引导，并对学生方案进行归纳总结，最终群策群力形成统一的方案。根据经验，最终学生可能会提出如下2种可行的方案。

方案一：通过改变橡皮筋的根数改变物体受到的力，以改变对物体做功W的大小。设计如图1实验方案：

方案二：根据功的定义改变功W。

①合力不变，改变位移

方法一，如图2，在竖直方向运动时：利用打点计时器打出的纸带及瞬时速度的计算公式，计算各位置瞬时速度；

方法二，如图3，在水平方向运动时：不改变沙桶的质量，则物体所受的合力可认为不变，同样利用打点计时器打出的纸带及瞬时速度的计算公式，可计算出相应的瞬时速度V。

②位移不变，改变合力

如图4，通过改变气垫导轨倾斜程度，改变物理所受合力的大小。导轨下所垫垫片的多少决定了物体所做的功。分别垫1块、2块、3块……垫片分别对应的合力即1F、2F、3F……所做的功分别为W、2W、3W……再通过垫片通过光电门时间，可计算出相应的瞬时速度V。最后通过数据分析即可推出W与瞬时速度V的对应关系。

这种教学设计中，学生可以在实验方案的设计过程中不断调动原有认知和实验经验，能非常有效地实现着高阶思维的提升。

3.设置批判性问题，在思辨中发展高阶思维

洞察力、辨别力和判断力是高阶思维的重要指标，反思能力、创造能力及独立思考力则是高阶思维的重要表现。高中物理课堂教学如果能按照课程教学需要设置批判性问题，让学生在解决批判性问题时对整个过程不断进行分析、归纳、总结、改变、重组等，需要学生不断进行创造，以生成可行的方案和正确的结论，则必能在教学过程中、在师生的思辨过程中稳步培养、提高、发展学生的物理高阶思维。

在静电场复习教学中，可设计如图5，两个相距2a的带+Q的电荷形成的静电场，让一一带负电的粒子（不计重力）在该静电场中作匀速圆周运动。

设置批判性物理问题如下：

（1）该粒子的轨道在哪里？

（2）在两个点电荷之外的距离较远的圆周上？

（3）在垂直于点电荷连线中点的平面上？

课堂上组织学生进行分组讨论，请组长代表讲清理由并找出别人的错误。经过学生们不断地辩论及阐述，不断地进行知识重建和高阶思维的训练，最终得出正确的结论。虽然，上述教学在课时上费时费力，但学生在开放、宽松、自由的思维环境里学会了自由思考、批判、评价和创新，训练了学生高阶思维能力和技巧。

4.设置探究性物理问题，在探索过程中促成高阶思维

所谓探究，是指学生必须经过猜想、实验、分析、和论证等才能解决问题。这种没有明确的条件或结论，需要在不断的创造和探索中寻求结论的学习方法，正是促成学生物理高阶思维形成的最佳路径[2]。

（二）适合发展高阶思维的物理知识切入点

在高中物理教学中，手头的数据不会提供解决方案，思维也不是自然发生的，它是由难题、疑问、困惑等引发的。所以，学生在掌握知识的同时，必须提升思维能力。然而，并不是每一个知识点都是适合切入的，笔者提供比较方便切入的知识点，供大家参考。

1.速度分解教学

正确分解物体运动速度对学生的认知能力要求较高，尤其是特殊情境下的速度分解问题。在教学设计中，首先给予学生自己进行充分分析的时间，让学生运用自己已经掌握的知识进行翻来覆去的解决，这是一个非常重要的环节。因为只有经历了才会有感悟；学生错过之后教师再给学生讲解正确的速度分解，如此，学生就能够对照自身实际情况，并及时纠正各种思维误区，形成正确的思维模式。在为学生讲解经典的例题时，特别注意要使学生体会速度分解过程、掌握速度分解思路与技巧。

一静止的半径为R的半圆周与杆AB相切（如图6所示），杆AB的A端以速度v向右做匀速运动，运动中始终与静止的半圆周切，当杆与水平线的夹角为θ时，求杆上与半圆相切点C的速度以及杆的角速度w。

图6

杆AB的A端以速度v向右做匀速运动，运动过程中始终与一静止的半圆周相切，半圆周的半径为R（如图6所示）该题的正确解题思路应该是：分别以C点、A点为研究对象，对其速度进行分解，然后进行综合计算。但学生往往不知道如何下手、从哪里下手。此时教师绝对不能心急，必须给予学生充分自我分析的时间，让他们自己去“折腾”，唯有如此，才能很好地拓展学生的高阶思维。当学生自己竭尽所能之后，教师才开始为学生详细讲解解题过程，以巩固提升学生的高阶思维能力。

2.运动图像教学

在教师圈，会有一句口头禅“的图像者得天下”，由此可以看出运动图像教学在物理学教学中的重要分量。在多年的教学实践中，笔者也深深地感受到：借助运动图像分析物理问题能大大提高解题效率。简单而言，就是教会学生掌握以下几点：一是让学生其充分理解纵轴、横轴的物理意义，二是真正理解图像与坐标轴所围面积表示的含义。

一做直线运动的物体，在A点时速度为0，并从A点沿直线向B点运动，运动到B点时的速度也为0，其速度时间关系图像如图7所示。即物体做匀加速行驶的加速度为a1，做匀减速运动时加速度的绝对值 为a2，且AB两地相距s，求物体从A点到B点所需的最短时间t。

图7

关于运动的问题，有很多种解法，一般有函数法和图像法两种。相对而言，用图像法求解比较容易成功也比较容易理解。只要学生能够熟练掌握物体运动图像知识，就非常容易能从图像中找到解题的突破口，这也是培养学生高阶思维的一个比较好的途径。

3.万有引力定律教学

在传统的物理教学中，学生习惯于死记硬背相关解题公式。尤其是在“万有引力定律”这一章节，相关解题公式、涉及题型都比较多，学生更习惯死记硬背，但当遇到较为新颖的题型时，就不知道该怎么办了，或者会胡乱套一通公式。这也是我们发展学生的高阶思维。我们可通过筛选新颖的习题情境及通过习题练习以提高学生灵活运用知识的能力。在解题训练过程中教师工作的重点是对学生解题思维的引导，使其能够迅速找到突破口，既能建立高级思维模板也能建立并提高学生学习物理及解决难题的自信心[3]。

某地球卫星离地面的高度恰为地球半径，且其轨道平面恰与赤道平面重合。卫星信息可通过无线电传输被地面接收站接收，已知此地球卫星的最小周期约为85min，以下说法正确的是（ ）。

A.该卫星运行的线速度约为7km/s

B.该卫星的运行周期约为480min

C.地面接收站能连续接收到信息的时间约为96min

D.该卫星连续两次通过接收站正上方的时间间隔约为576min

卫星在距离地面高度为地球半径的圆形轨道上运行，卫星轨道平面与赤道平面重合，侦察信息通过无线电传输方式发送到位于轨道上的地面接收站，该题看着是一道选择题，其实该题涉及了万有引力定律知识的方方面面知识，如开普勒第三定律还会涉及到数学计算及几何知识的综合运用能力。在教学设计中教师既可引导学生绘制草图辅助分析，也可进行各方面综合运用训练的拓展，在此过程中学生的高阶思维势必得到很大的提升。

4.电磁学教学

电磁学在高中物理教学中是一块举足轻重的内容，尤其是电磁学的习题综合性较强，用来训练学生的高阶思维是一个非常好的切入点，如果能引导学生灵活地解答各种习题，一定能使学生的高阶思维能够实现真正的提升。在教学设计中尤其要让课堂开放，让学生真正成为知识探究的主人。在学生自由探究的过程中，学生能够自然而然地把电磁学的概念、定理、定律理解透彻，在推导过程中学生还非常有可能能够推导出一些二级结论。知道了知识的前世今世也知道了定律的来龙去脉，解起难题来就更加得心应手了，其实也就达到了进一步提升学生的高阶思维的目的。

如图8所示，两条平行导轨与所在平面与地面呈θ角，导轨间距为L，并处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向垂直于导轨平面。导轨的上端连接有电容为C平行板电容。现将一质量为m的金属棒放置在导轨上，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒可沿导轨下滑并与导轨接触良好。将金属棒从上端由静止释放（忽略所有电阻）。

图8

求：（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；（2）金属棒速度大小随时间变化的关系。

该题是一道综合性比较强的综合题，没有进行过良好的高阶思维训练难以完成。所以，在教学设计中必须结合具体的问题情境，对学生进行有针对性、有目的性地进行引导，给予学生相关的解题技巧与思路指点，使学生深入地理解所学的电磁学、动力学的相关知识，使学生的高阶思维训练真正落到实处。

四、结束语

深度学习是一种高阶思维的认知，是一种高级的学习状态，唯有如此，学生的创新能力、问题解决能力和批判性接受新知的能力才能真正得以训练与提升，从而使学生从“被动接受的状态”转换成“主动建构知识体系”的状态，让学生学得轻松、灵活、高效，这也应该是教师毕生的追求。

就让我们始终以学生中心吧，真正关注学生的学习过程，让“封闭、半封闭的课堂教学”真正转换到开放的课堂，让学生的思维得以真正的提高。