高阶思维：义务教育阶段光学实验

**导读：**ChatGPT等人工智能快速发展背景下，创造性思维和批判性思维为代表的高阶思维，重要地位日益凸显。本文列举义务教育阶段光学实验方案，探究思维型科学实践活动。

1 核心概念

**高阶思维：**高阶思维是高阶能力的核心，主要指创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力。目前学者主要从三种视角阐述高阶思维：科学哲学视角，主要揭示具有高阶思维的人的品质；认知心理学视角，主要反映高层次的认知过程；教育学角度，主要通过描述目标行为展现高阶思维学习结果。本文认为，高阶思维含创造性思维和批判性思维，若学生在学习过程中经历了分析、综合、评价和创造等认知过程，则高阶思维就得到了训练。

实验与实践：

技术靠发明，而科学依赖于发现。科学的发现需要实验，但实验不是科学发现的全部。实验需要对过程进行干预，设置条件参数，寻求因变量和变量的关系，进而发现规律。比如探究光合作用与光、温度和光的关系，通过改变温度、二氧化碳浓度和光强及不同色光，收集光合作用信息，发现绿色植物光合作用规律。有些科学是无法通过实验发现，因为我们无法加快或者放缓这一过程。比如月相变化规律，只有通过观察。当然随着科学技术的发展，有些规律的研究会变得可以实验。所以，实践包含实验，科学的发现是通过实践，实验是重要的内容。

光学实验：本文所列举义务教育阶段光学实验依据2023年2月安徽省教育厅发布的《安徽省义务教育阶段实验指导手册》所列光学实验项目，涵盖小学科学必做探究实践和初中物理光学实验。

2 义务教育阶段光学实验

光学实验九个：小学六个，初中三个。小学以观察为主，而初中以探究实验为主。

小学光学实验与初中光学实验具有进阶性。比如光的反射现象，小学阶段观察现象，并没有定性的探究，到了初中才得出光的反射定律，及平面镜成像的特点。
光科学有时观测更合适。比如观察记录一天阳光下的物体影子的变化，有老师设计教具，实验模拟太阳的移动探究影子的变化，当然节省时间。但这部分内容既有物理内容——影子的形成是因为光的直线传播，同时更重要的涵盖了地球与宇宙科学——地球的公转与自传，观测更适合这部分内容。这一过程固然辛苦，需要学生每隔一段时间多次测量，但也锻炼了学生的耐心，真实的科学道路，哪一段不是坎坷泥泞？

3 光学实验与高阶思维

实验11 观察光的反射现象一、实验目的1.能举例说明光的反射现象。2.通过观察，认识光的反射现象。二、实验器材平面镜，强光手电筒，瓷砖，木板，钢尺，彩色卡纸。三、实验过程1.阳光下，选择室外背阴的墙面，用粉笔画一个靶心。站在不同的位置，用平面镜反光“射击”靶心。2.教室里，两人合作，一人用强光手电筒照射，另一人用平面镜、瓷砖、木板等物体把手电筒的光反射到白墙上。仔细观察，不同物体反射到白墙上的光斑亮度有什么不一样。四、实验结论光线照射到不透明的物体表面时会发生反射，表面越光滑，反射效果越好。五、实验评价实验方案设计学生在学习光的反射现象过程中，经历分析、综合、评价和创造等认知过程，教学过程中如果能够创新实施，则学生的高阶思维就会得到训练。