胡 瑩 陳 嫻

(1. 南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校仙林分校，江蘇 南京 210023；2. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210024)

1 學(xué)習(xí)進(jìn)階理論簡(jiǎn)介

美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)(NRC)在2007年發(fā)布的《讓科學(xué)走進(jìn)學(xué)校：K-8年級(jí)科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)與教》中將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為：對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述，[1]由此可見(jiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究對(duì)象是學(xué)生思維的發(fā)展過(guò)程。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論關(guān)注教材內(nèi)容的連續(xù)性，使中小學(xué)教材做到連貫、一致、少而精；學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為課堂教學(xué)指明了方向，對(duì)教學(xué)實(shí)踐有很大的指導(dǎo)作用；學(xué)習(xí)進(jìn)階理論關(guān)注學(xué)生的思維，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，有利于促進(jìn)學(xué)生概念的建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生形成完整、系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)；學(xué)習(xí)進(jìn)階理論能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供參考，最終促進(jìn)課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)三者的統(tǒng)一。

目前，教育界對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論已經(jīng)從理論研究過(guò)渡到實(shí)踐研究，郭玉英教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論進(jìn)行了深入的研究，取得了豐碩的成果，同時(shí)構(gòu)建了符合我國(guó)學(xué)情的科學(xué)概念理解的層級(jí)模型(表1)，[2]筆者將采用這種模型進(jìn)行探討。

表1

2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的教學(xué)實(shí)踐

“勻速直線運(yùn)動(dòng)”是一節(jié)典型的模型建構(gòu)課，[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,建構(gòu)勻速直線運(yùn)動(dòng)模型，實(shí)驗(yàn)中要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?wèn)題解決能力和根據(jù)現(xiàn)象尋找規(guī)律的分析歸納能力等。與其他實(shí)驗(yàn)課不同的是，本節(jié)課與數(shù)學(xué)的聯(lián)系更加緊密，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)知識(shí)，從數(shù)學(xué)計(jì)算和圖像分析兩個(gè)角度，建構(gòu)勻速直線運(yùn)動(dòng)模型。綜合以上分析，筆者把勻速直線運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)分為五個(gè)層級(jí)(表2)。

表2

2.1 根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，確定進(jìn)階起點(diǎn)

教師展示玩具火車在軌道上行駛的畫面，提出問(wèn)題：圖1、圖2中火車在軌道上的運(yùn)動(dòng)路線有什么不同之處？

圖1

圖2

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，確定學(xué)生的進(jìn)階起點(diǎn)，使學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道運(yùn)動(dòng)可分為直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的形式，逐階引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)勻速直線運(yùn)動(dòng)模型。

2.2 觀察氣泡的運(yùn)動(dòng)，建立運(yùn)動(dòng)與速度的映射關(guān)系

教師展示裝水的玻璃管，上下顛倒幾次，讓學(xué)生觀察管中氣泡的運(yùn)動(dòng)情況，提出問(wèn)題：氣泡運(yùn)動(dòng)的快慢有什么規(guī)律？如何研究氣泡運(yùn)動(dòng)的快慢？如何測(cè)量氣泡運(yùn)動(dòng)的速度？

2.3 討論實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，建立路程、時(shí)間、速度之間的關(guān)聯(lián)

教師再次演示氣泡的運(yùn)動(dòng)，然后提出問(wèn)題：上述測(cè)量方法有什么缺陷？如何改進(jìn)？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)觀察和分析意識(shí)到：僅測(cè)量氣泡運(yùn)動(dòng)的總路程和總時(shí)間，不能精確描述氣泡運(yùn)動(dòng)的快慢，可以采用分段研究的方法，研究每一段的速度，這樣可以更精確地描述氣泡的運(yùn)動(dòng)。

圖3

教師追問(wèn)：對(duì)路程的分段是否越多越好呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，分得過(guò)多會(huì)導(dǎo)致來(lái)不及測(cè)量每一段的時(shí)間，導(dǎo)致時(shí)間測(cè)量的誤差較大，因此分段要合理，不宜過(guò)多。

教師提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)中需要同時(shí)記錄氣泡在各段的路程和時(shí)間，如何操作比較簡(jiǎn)單？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生討論、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在玻璃管上每隔20 cm 做一標(biāo)記(圖3)，再用秒表測(cè)出氣泡到達(dá)各標(biāo)記位置的時(shí)間，將到達(dá)兩標(biāo)記位置的時(shí)間相減，就是氣泡通過(guò)此段路程所用的時(shí)間。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)記錄在表3和表4中。

表3

表4

2.4 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建構(gòu)勻速直線運(yùn)動(dòng)模型

學(xué)生根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算出氣泡通過(guò)各區(qū)間的速度，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)：氣泡運(yùn)動(dòng)的速度大小相等，從而得到結(jié)論：氣泡上升一段路程后，路程與時(shí)間近似成正比，氣泡做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

教師提問(wèn)：還有什么方法判斷氣泡做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，根據(jù)測(cè)量出來(lái)的路程、時(shí)間、速度描點(diǎn)畫圖，畫出s-t和v-t的圖像(圖4、圖5)，從圖像知道：氣泡運(yùn)動(dòng)的s-t圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線，v-t圖像平行于時(shí)間軸的直線，從兩類圖像均可以得出結(jié)論：氣泡上升一段路程后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

圖4

圖5

2.5 整合所學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題

教師介紹漏斗：裝上液體后打開(kāi)閥門，液體會(huì)均勻滴下，即液滴滴下的時(shí)間間隔是相等的，調(diào)節(jié)閥門，可以改變液體流出的速度。教師演示實(shí)驗(yàn)：將漏斗裝墨水后綁在小車上(圖6)，在小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，從漏斗滴出的液體會(huì)在紙上留下小車的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)跡(圖7)，觀察小車的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)跡，分析小車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

圖6

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生將本節(jié)所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)分析知道：為了研究小車的運(yùn)動(dòng)情況，需要搞清小車在每段的運(yùn)動(dòng)路程和相應(yīng)的時(shí)間，計(jì)算出速度，通過(guò)比較確定小車的運(yùn)動(dòng)是否是勻速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，每段的路程可以用刻度尺測(cè)量出來(lái)，但通過(guò)每段路程的時(shí)間未知，只知道兩液滴滴下的時(shí)間間隔相同，學(xué)生回憶比較運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法，確定采用“相同時(shí)間比路程”的方法：小車除了第一段路程較長(zhǎng)之外，剩余的幾段路程近似相等(圖8)。教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

圖7

圖8

教師最后提出問(wèn)題：氣泡一開(kāi)始做的是什么運(yùn)動(dòng)？實(shí)驗(yàn)時(shí)能否從氣泡剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生對(duì)比小車的運(yùn)動(dòng)情況，認(rèn)識(shí)到：氣泡一開(kāi)始不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要等氣泡運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定后再開(kāi)始研究，同時(shí)為下節(jié)課學(xué)習(xí)變速直線運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為指導(dǎo)，采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的形式，促進(jìn)學(xué)生物理模型的建構(gòu)。教學(xué)設(shè)計(jì)以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，同時(shí)遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，沿著“實(shí)驗(yàn)—模型—生活”的認(rèn)知路徑,設(shè)置各個(gè)進(jìn)階過(guò)程；通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，由淺入深、逐級(jí)深化、依次進(jìn)階，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變?；趯W(xué)習(xí)進(jìn)階理論，教師在教學(xué)中應(yīng)關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平和思維發(fā)展特點(diǎn)，采用進(jìn)階教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提升。