李輝

摘? ?要：文章嘗試在物理概念教學中展開基于新課標的學習進階教學，闡述了新課標指導下的物理概念學習進階教學流程，并與傳統(tǒng)教學進行了對比，分析了學習進階教學的優(yōu)勢，提出了學習進階教學實施的建議，期冀為核心素養(yǎng)提供可操作的實現(xiàn)路徑，助力教育改革的進程。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);學習進階;物理概念;超重和失重

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）6-0009-5

1? ? 學習進階促進新課標在物理概念教學中落地的可行性分析

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》，在課程理念中對通過物理教學培育學生的核心素養(yǎng)提出明確要求：“要注重落實物理課程育人價值，構(gòu)建以生活與自然為基礎(chǔ)、以學科知識為支撐、以核心素養(yǎng)為主導、具有中國特色的普通高中物理課程”[1]。學生自主建構(gòu)有序、層次分明的認知結(jié)構(gòu)，有助于培養(yǎng)學生從本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系來把握客觀事物的認知方式，這是養(yǎng)成核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。如何以核心素養(yǎng)為導向規(guī)劃概念教學設(shè)計？如何實現(xiàn)可靠教學依據(jù)之上的教學設(shè)計？是擺在物理教師面前亟待解決的問題。

學習進階研究結(jié)合了科學教育的實證研究成果，面向核心概念的理解，能夠?qū)崿F(xiàn)對學生思維認知路徑的細致規(guī)劃，為教育者提供了可靠的教學分析以及教學實踐規(guī)劃的素材。在2017年我國新修訂的《義務(wù)教育小學科學課程標準》中，學習進階研究傳遞出的區(qū)分變量、劃分層次以及認知連貫、跨度合理等理念也有所體現(xiàn)[2]。新課標、新高考背景下，借助學習進階研究優(yōu)化新教材的物理概念教學，對于促進學生對科學概念的系統(tǒng)感知，改善當前概念教學的矛盾，推進我國教育改革是值得探索的路徑。

2? ? 新課程標準指導下的物理概念學習進階教學流程

結(jié)合學生認知心理學等相關(guān)理論，將學習進階視角下的高中物理概念教學開發(fā)流程擬定為：確立學習目標、厘清學習主線、細化學習內(nèi)容、擬定教學流程、進行教學設(shè)計和實踐反饋六個遞進的部分[3-4]，如圖1所示。

3? ? 新課程標準指導下的學習進階教學與傳統(tǒng)教學的對比

“超重和失重”概念聯(lián)系的知識點眾多，理解難度較大，是聯(lián)系“機械運動”與“相互作用”中十分重要的概念，同時“超重和失重”概念既可以運用于直線運動又可以運用于曲線運動的學習，因此其教與學過程中存在的問題更具代表性。筆者在以“超重和失重”概念為例進行教學實踐后，對比分析了新課程標準指導下的學習進階教學與傳統(tǒng)教學的區(qū)別，如表1所示。

4? ? 新課程標準指導下的學習進階教學對培育核心素養(yǎng)的積極作用

從教學順序來看，促進學生概念理解進階的視角下進行的“超重和失重”教學實踐，是以學生對概念理解的認知程度為主線由簡單到復雜作為教學活動展開的，而非知識點的難易程度。例如，傳統(tǒng)課堂將“測量重力的兩種方式”這一舊知識點的回顧作為開篇，其中很大一部分原因是其難度很小。但是，對于學習進階指導下的概念教學，該知識點并非學習超重、失重前的必要概念。因此，選擇更容易搭建學生認知平臺的游戲體驗入手，而將“測量重力的兩種方式”在后續(xù)合適的問題情境中穿插進去以實現(xiàn)課標對于知識點講授的要求。從學的角度看，以教師創(chuàng)設(shè)的問題為引導，整體呈現(xiàn)從事實經(jīng)驗到提取科學概念、從定性理解科學概念到定量理解科學概念的學習過程，尊重學生認知發(fā)展的每個過程。

教學內(nèi)容的側(cè)重而言，傳統(tǒng)課堂以知識點為教學主要內(nèi)容，依據(jù)學生學情、教學內(nèi)容和教學目標將其劃分為重點、難點，通過傾斜時間以及加強練習來突出本節(jié)課“超重、失重定義及條件”這一重點，通過強調(diào)注意事項的方式來攻克“超重、失重與速度方向無關(guān)”這一難點。而對于在學習進階指導下的教學，將所要學習的內(nèi)容劃分為超重和失重概念（類別一）以及促進超重、失重概念理解的相關(guān)概念（類別二）兩類，其中“超重、失重定義”“超重、失重與速度方向無關(guān)”“超重、失重的條件”屬于類別一，而“視重”“完全失重”“測量重力的兩種方式”為類別二。類別一是概念理解學習的主體，類別二的學習為更好地理解重點起到輔助作用。學習進階視角下的超重與失重概念教學方案能夠更加合理地組織課堂教學具體內(nèi)容，為強化教學重點、攻破教學難點提供了可操作的事實依據(jù)。

從教學的方式而言，兩者都是借助大量的問題來引發(fā)學生的思考，但在問題設(shè)置上有明顯的不同。在結(jié)合學習進階教學的班級中，教師設(shè)置的驅(qū)動問題多是在為學生補充事實經(jīng)驗，在足夠事實經(jīng)驗的基礎(chǔ)上學生自主發(fā)現(xiàn)認知的矛盾點，進而不斷修正原有認知，并搭建新的知識框架。而采用傳統(tǒng)教學方式的班級中，教學方式就是直接拋出關(guān)鍵問題，要求學生以思考問題的方式被動接受新的知識點。例如，對于“加速度有豎直方向分量時，才可能出現(xiàn)超重或者失重現(xiàn)象”這一概念的理解，改進后采用的教學方式為：在分析完“豎直電梯”里人的超重、失重情況后，先讓學生分析“水平電梯”上人是否有超重、失重情況，再讓電梯方向改為“斜向上”進行同樣的分析。經(jīng)歷這樣的思維認知過程，學生容易將前后條件的改變與結(jié)果的不同進行聯(lián)系對比，進而得到規(guī)律性的認識。而傳統(tǒng)教學中直接練習人隨著電梯“斜向上”運動的超重和失重情況，沒有充分考慮到學生的認知發(fā)展過程，學生的學習只能依靠記憶。

5? ? 新課程標準指導下的學習進階物理概念教學實施建議

5.1? ? 挖掘新舊知識的橫縱聯(lián)系，提升教學分析能力

類比法是挖掘橫縱聯(lián)系的可操作性方法，在進行教學分析時，教師可以先將學習新物理概念的相關(guān)知識進行陳列，結(jié)合知識的特點尋找相似的表述，可以嘗試從概念名稱、表述性質(zhì)、涉及要素的相似性等方面進行分析。

例如，高中動能概念的建立，可以與學生已學過的重力勢能、彈性勢能概念進行類比，如表2所示。經(jīng)過橫向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn)，動能和勢能發(fā)生變化時都對應(yīng)著力做功，這種相似性的發(fā)掘強化了做功是能量變化的原因這一關(guān)系。而勢能與動能在做功與能量變化之間的定量關(guān)系上呈現(xiàn)出截然相反的特點，這正是一種特殊的能量守恒的表現(xiàn)，可以為后面機械能守恒定律的學習提供問題情境[4]。

挖掘聯(lián)系可以對概念追根溯源，找出新的概念與原有認識的邏輯關(guān)系，找到新知識建構(gòu)的生長點，提取與新授知識相關(guān)的事實或經(jīng)驗。例如，如圖2所示，當高中生在學習動能的表達式時，與動能相關(guān)的舊知識有“物體的質(zhì)量和運動速度影響動能的大小，且物體質(zhì)量越大，動能越大，物體運動速度越大，動能越大”（基礎(chǔ)一）以及“做功是能量變化的量度”（基礎(chǔ)二）兩個方面。從基礎(chǔ)一出發(fā)，詢問學生某一小車的動能什么時候會變化？引導學生提取出關(guān)鍵信息：質(zhì)量不變的物體，改變動能只能是速度變化。再進一步詢問為什么速度會變化？引導學生結(jié)合對牛頓第一定律或牛頓第二定律的認識將思維連接到合力上。這樣對于基礎(chǔ)一實現(xiàn)了由“動能到速度”，再由“速度到合力”兩次聯(lián)系的建立。此時再結(jié)合學生對基礎(chǔ)二的認識，容易催生“合力做功與動能變化有關(guān)系”的猜想。相比于許多教師“不打自招”地直接告訴學生去試一試用合力做功來推導動能的表達式，這種在舊知識基礎(chǔ)上建立聯(lián)系的教學思路既保護了學生的求知欲，又實現(xiàn)了學生認知的進階，是對學生新知識的認知鋪墊，也是舊知識的認知深入。

5.2? ? 充分利用問題情境，引導學生自主攻克認知“階”點

教師可以通過問題情境引發(fā)學生的認知沖突。認知沖突是連接新舊知識、促進知識體系建構(gòu)的源動力。學生以原有知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗去解釋新的問題情境時，發(fā)現(xiàn)難以解決的矛盾點時認知沖突也就產(chǎn)生。在教學過程中充分調(diào)動學生的認知沖突需要做到兩個方面：一方面，用于引發(fā)認知沖突的情境要有趣、矛盾點明顯;另一方面，學生要能用物理學語言歸納問題主干，實現(xiàn)由事實現(xiàn)象陳述向理性語言表述的跨越。

例如，如圖3所示，在學習自感概念時，教師要求十幾位學生手拉手與合適的自感線圈一起并聯(lián)到電源兩端。根據(jù)學生原有認知，因為每人分擔的電壓極小，所以在關(guān)閉以及斷開干路開關(guān)時，每個人均不會發(fā)生觸電現(xiàn)象。當進行實驗時，學生切身體會到干路開關(guān)斷開時的觸電感，這是原有知識中難以解釋的，進而產(chǎn)生矛盾點。此時，教師就可以引導學生從感官現(xiàn)象尋找出問題根源，學生們實驗過程中已經(jīng)對并聯(lián)自感線圈有什么作用開始抱有疑問了，借助這一點將斷開開關(guān)反而觸電的原因歸結(jié)到自感線圈上，詢問學生實驗現(xiàn)象說明了什么？通過學生討論、補充發(fā)言得出“斷開開關(guān)的瞬間自感線圈產(chǎn)生較大電流”的歸因，實現(xiàn)用理性語言解釋事實現(xiàn)象。

教師可以借助問題情境補充學生的事實經(jīng)驗。學生的事實經(jīng)驗不足是其認知結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生障礙的一大原因，學生對新知識的認知建立在原有的生活體驗、經(jīng)驗或認識的基礎(chǔ)之上，通過對這些意識或者認識有選擇的歸納和強化，獲得理性的認知[5]。比如，學生需要具有接觸面越粗糙摩擦力越大的事實經(jīng)驗才能建立摩擦力的概念，加速度概念的建立則需要不同物體速度變化快慢不同的事實經(jīng)驗。在這個過程中，學生把相對抽象的科學概念借助大量的事實獲得形象化認識，經(jīng)歷抽象、概括、推理的思維過程之后，事實經(jīng)驗與科學概念之間實質(zhì)性聯(lián)系得到加強，實現(xiàn)從感性的事實到理性的結(jié)論的自主建構(gòu)。

例如，在學習“超重和失重現(xiàn)象產(chǎn)生只與豎直方向有無加速度分量有關(guān)系而與水平方向的加速度分量無關(guān)”時，學生面對的認知困難主要是根本就想不到物體的運動方向可能有水平或者斜向，而不僅僅是豎直方向的運動。因此，在引用豎直電梯之后，可以為學生補充機場水平運輸電梯的案例，引導學生逐次分析物體在水平電梯上的超重、失重狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水平方向運動的物體不存在超重、失重現(xiàn)象，可見不是有加速度就會有超重、失重現(xiàn)象。此時，教師再次為學生補充超市斜向的傳送電梯的案例，經(jīng)過與水平、豎直案例的對比，歸納得到“只有物體豎直方向有加速度分量才會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象”。在獲得充足的事實經(jīng)驗之后，學生能夠容易地解決“階”，從而自主獲得正確認知。

5.3? ? 注重教學引導性語言的推敲，提高課堂的教學效率

教師課前應(yīng)當基于概念理解的層級劃分提前準備引導語。在教學分析階段，教師會基于學習進階進行概念理解層級劃分，這實際上是對學生理解某一具體概念的學習路徑分析，展示了學生認知從低到高、逐步深入的具體表現(xiàn)以及學習過程中可能遇到的思維障礙或困難。概念理解層級為引導語言的組織提供參考，同時引導語言為促進學生由低層級認知到高層級認知的跨越起到促進作用。

貫徹最少啟發(fā)原則，不能面面俱到。這意味著教師在利用引導性語言鋪設(shè)思維臺階啟發(fā)學生思維的過程中，盡可能鋪設(shè)最少的臺階引導學生解決問題，保證學生具有充分探索和表達的時間與空間。對學生學習的精準診斷是貫徹最少啟發(fā)原則的前提。另外，引導性語言的問題指向要明確，不能含糊其辭。例如，學生在從“超重、失重與物體運動方向無關(guān)”理解水平向“超重、失重現(xiàn)象與物體運動的加速度有關(guān)”水平跨越時，問題的關(guān)鍵是想讓學生從直觀的運動現(xiàn)象中概括超重和失重的條件。因此，教師可以用“兩次出現(xiàn)超重時，人的運動狀態(tài)有什么共同和不同點”來引導，相比于“什么時候出現(xiàn)超重現(xiàn)象呢”，第一種說法強調(diào)了人的運動狀態(tài)這一因素，明確了研究對象;另外，要求學生進行劃分類別再尋找共性進而尋找規(guī)律，明確了研究方法。這樣既傳遞了問題信息，又提供了方法引導。

教師可以尋求各個途徑的資源，潤色語言的表述。切合的教學引導性語言需要教師進行課前分析，反復推敲，不斷打磨，以實現(xiàn)良好的課堂節(jié)奏。教師可以通過查閱文獻、書刊、報紙及網(wǎng)上的各種視頻資源，查找關(guān)于課堂優(yōu)秀語言組織的相關(guān)資料，對其進行篩選，學習其相關(guān)的有價值的實踐方法，并積累合理可行的教學案例。充分發(fā)揮教師之間相互交流的作用，在不同教學習慣、教學理念的碰撞中獲得更多的靈感和啟發(fā)。另外，在教學工作之余，嘗試進行微課實踐，記錄心得體會，總結(jié)與反思自己的實踐經(jīng)驗，提升精確生動引導的水平，使得教學引導的語言既不是跨度太大、不著邊際，也不是面面俱到，既能保證學生具有充分探索和表達的時間與空間，又能夠使學生緊跟教學主線，不至于脫離主題，提高教學效率。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：1.

[2]姚建欣，郭玉英.小學科學教育：課程創(chuàng)新與實踐挑戰(zhàn)[J].課程·教材·教法，2017，37（9）：98-102.

[3]張玉峰，郭玉英.圍繞學科核心概念建構(gòu)物理概念的若干思考[J].課程·教材·教法，2015，35（5）：99-102.

[4]張玉峰，郭玉英.科學概念層次分析：價值、變量與模型[J].物理教師，2015，36（11）：2-6，10.

[5]閻金鐸，田世昆.中學物理教學概論[M].北京：高等教育出版社，1991：255-259.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）