方友浩

摘 ? ?要：ICAP學習框架為初中物理概念教學提供了一種新的教學模式。將ICAP學習框架引入初中物理概念教學模式之中，轉變學生學習方式、培養(yǎng)學生主觀能動性、突出學生學習的中心地位，集中探討四種學習方式對應的不同的知識變化過程，進而產生學習效果上的差異。以“力臂概念”教學為例，按照“引入、建構、應用、鞏固”的概念教學模式，通過ICAP學習框架將抽象的力臂概念形象化，實現(xiàn)對力臂概念最深程度的理解、應用及創(chuàng)新。

關鍵詞：ICAP學習框架；教學模式；力臂概念

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2023）7-0009-5

物理概念是關于客觀事物共同的物理屬性與本質特征在人們頭腦中的科學反映，是在物理表象的基礎上通過思維加工并抽象概括形成的，反映某一類物理現(xiàn)象的共同本質特征［1］。然而，由于初中生正處于由形象思維向抽象思維逐漸過渡階段，教師在講授概念時影響學習方式轉變下學生學習潛能的激發(fā)，這主要表現(xiàn)為：教師往往違背認知規(guī)律，忽視概念引入的必要性；教師違背邏輯學的充分性原則，在對思維加工形成概念的每一個節(jié)點上缺少必要的邏輯聯(lián)系，僅停留在簡單枚舉（如“一例一論”）上，得出的概念受到質疑；教師違背元認知確證意識，對建構完的概念不再回頭看，建構過程受到質疑［2］。如何轉變學習方式、培養(yǎng)學生主觀能動性、突出學生學習的中心地位，實現(xiàn)概念建構在整個物理教學中的核心作用。為此，本文引入一種新的概念教學理論模式，即ICAP學習框架，實現(xiàn)學習方式轉變下概念科學建構，進而提升學生核心素養(yǎng)。

1 ? ?ICAP學習框架對初中物理概念教學的影響分析

1.1 ? ?ICAP學習框架的基本理論

ICAP是Interactive， Constructive， Active，Passive這四個英文首字母的縮寫，ICAP學習框架（即ICAP學習方式分類學）是在轉變學習方式、提高學習效率的背景下，由美國亞利桑那州立大學瑪麗·盧·富爾頓教育學院領導和革新部教育心理學季清華教授經過約十年的研究與實驗并不斷總結歸納出來的［3］。它是一種通過實證研究得出的綜合性教育教學理論，是開放性的，改變了人們對兒童自主發(fā)展與知識綜合運用的看法，對教育教學實踐的意義非常重大。

課程改革最直接的問題之一是從“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”，改變目前牽著牛鼻下的學生被動學習、被接受教育下的學習，使學生能夠自主學習、獨立探究、有興趣且愉快地學習。由于學生在學習中呈現(xiàn)不同的外顯與可觀察活動和潛在認知過程，季教授根據學生學習方式的參與程度將活動分為被動學習、主動學習、建構學習、交互學習，這四種學習方式對應不同的知識變化過程，進而產生不同的學習效果上的差異，四種學習方式的比較與差異可以用表1來反映，從中可以看出轉變學習方式帶來認知過程、知識變化、學習程度等一系列變化過程，這些變化過程實質上是學生認知變化過程或學習能力變化過程。在知識變化程度上，交互學習優(yōu)于建構學習、建構學習優(yōu)于主動學習、主動學習優(yōu)于被動學習，即I>C>A>P［4］，這就是ICAP學習框架在轉變學習方式上學習效果的基本內涵。

1.2 ? ICAP學習框架對初中物理概念建構影響分析

1.2.1 ? ?提供初中物理概念教學新模式

在初中物理概念教學時，教師往往采取傳統(tǒng)教學模式，忽視概念的激發(fā)與引入，直接根據問題談概念，或者更直接地拋出概念談概念，缺少概念建構的科學論證，這就是傳統(tǒng)模式下“二八錯位”法（即教師講“二”，學生練“八”）。傳統(tǒng)教學模式最大的特征在于忽視概念建構的核心地位，忽視學生學習概念的主體性，只讓學生通過大量機械化練習鞏固概念本身。物理概念是在物理表象的基礎上通過思維加工并抽象概括形成的，因此物理概念的形成離不開學生思維加工過程。圖1是傳統(tǒng)概念教學與ICAP學習框架下概念教學模式對比分析，從中可以看出ICAP學習框架在概念教學的作用，不僅體現(xiàn)在師生活動比例上，更聚焦師生活動雙方，而且ICAP學習框架更加聚焦概念的引入、建立、應用等，研究不同類型學習方式所產生的不一樣的知識變化及學習效果的差異，而不是將概念教學中教師與學生活動重新按照比例劃分。由此可以看出，ICAP學習框架在初中物理概念建構影響上更加聚焦概念建構模式、知識變化及學習效果差異進行活動，是對傳統(tǒng)概念教學的一種新挑戰(zhàn)。

1.2.2 ? ?為轉變學習方式提供新思路

目前，一線教師對課程與教學改革最關心的是如何轉變學習方式，這里的轉變學習方式，不僅指學生的學，更重要的是指教師的教。主要改變教師傳統(tǒng)方式的講解，學生被動地接受、記筆記、機械式存儲學習材料，缺乏交互學習，這就是物理學習中經常出現(xiàn)的“聽得懂、看得會、做就錯”的根本原因。

北京師范大學顧明遠教授在中國教育學會“教師專業(yè)發(fā)展研究中心”成立大會上曾經說過“當前教育最大的問題是要轉教為學、改變被動學習、被教育的尷尬局面，發(fā)揮學生主觀能動性及自主學習潛能，有興趣且快樂地學習”［5］。這明確告訴我們要從被動學習向主動學習、聚焦課堂甚至挑戰(zhàn)課堂的學習方式轉變，倡導“主動、探究、合作”，這三種學習方式帶來不同的學習效果，只是這三種學習方式如何在課堂中實施，以及如何將學習效果最大化，目前還沒有給出系統(tǒng)且完整的研究方案。就ICAP學習框架為轉變學習方式提供的新思路上，與轉變學習方式具有高度的一致性，為此，將學習方式中主動學習方式與主動學習相對應、建構學習方式與建構學習相對應、交互學習方式與合作學習相對應［6］，在主動中探究、在探究中合作、在合作中主動的循環(huán)學習方式，這樣的學習方式在于以同伴知識為基礎進行整合與建構，共同作出推測的學習過程，共同經歷知識生產過程，對學習材料提出質疑與挑戰(zhàn)，實現(xiàn)深度理解、創(chuàng)新、發(fā)明。

1.2.3 ? ?為實現(xiàn)學習能力變化提供保障

學習能力是教師通過指導學生掌握科學學習方法，進而轉變學習方式，為增強學習效果、提升解決問題能力提供保障，也就是所說的“學會”，學生只有懂得“學會”學習，才能實現(xiàn)“學會”知識，才能不斷提高學習能力。概念教學模式是實現(xiàn)概念教學的重要途徑之一，以ICAP學習框架為指引談概念教學模式分析，為學生轉變學習方式提供指導，促使學生由被動接受概念向主動學習、建構學習、交互學習不斷轉化，進而帶來概念的知識變化過程，實現(xiàn)自主學習能力發(fā)生變化，即在學習能力變化程度上，交互學習優(yōu)于建構學習，建構學習優(yōu)于主動學習，主動學習優(yōu)于被動學習，即I>C>A>P。交互學習是對學習內容最深層次的理解，會產生靈感、創(chuàng)新與發(fā)明等再加工現(xiàn)象；建構學習是對學習內容深度理解，會實現(xiàn)知識的遷移，往往不會再次加工；主動學習是對學習內容淺層次的理解，會對知識進行有意義的回憶、淺層理解、淺嘗輒止；被動學習是對學習內容最淺層次的理解，往往只會死記硬背，不會變通。整個學習方式呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢。由此可見，轉變學習方式并提高學生參與度可以提升學生學習能力，進而增強自主學習能力。

2 ? ?ICAP學習框架下初中物理概念教學的模式分析

物理概念是某一類物理現(xiàn)象和物理過程的共同屬性及本質在人們頭腦中的正確反映，是在觀察與體驗的基礎上對物理現(xiàn)象和物理過程進行抽象化及概括化的思維形成，這就決定了物理概念具有抽象性、確定性、主觀性、階段性等特征。

根據物理概念的特征，結合認知角度看，物理概念的形成離不開思維的加工。按照“引入、建構、應用、鞏固”的教學模式，談ICAP學習框架下初中物理概念教學，具體概念教學的模式分析如圖2所示。在物理概念形成的起始階段，需要創(chuàng)設與概念相關的物理情境，由此順利引入概念教學。在概念教學過程中，逐步引導學生通過歸納物理情境中的現(xiàn)象到概念本質，建構新舊知識間的聯(lián)系，進而獲得對概念形成的思維加工所需要的感性材料，這時學生只獲得概念的感性知識，還沒有形成正確的概念，如果這時就去教概念，等于教的是碎片化的概念本身，是一潭死水下的“偽概念”。在概念教學時還需要解釋并應用概念，引導學生由淺入深地掌握概念本質，這樣有助于掌握物理概念，并應用概念解決問題，如教師可以從多角度對概念進行變式，設計由淺入深的問題，讓學生掌握概念的同時，學會應用概念解決相關問題。根據概念教學的階段性特征，結合初中生思維特點及學習能力，要形成一個完整且系統(tǒng)化的物理概念，還需要對概念進行深化鞏固，把握課標要求，結合初中生年齡、思維、理解及實際現(xiàn)狀，對物理概念進行深化鞏固。

3 ? ?ICAP學習框架下初中物理概念教學的案例分析

杠桿是初中物理教學中最常見的簡單機械之一，對杠桿中力臂概念的理解更是力學學習的一個難點，力臂是杠桿五要素中看不見、最抽象、最不易理解的概念，通過實例談杠桿中力臂概念教學能深化ICAP學習框架在概念教學中的理解。綜合各大版本教材發(fā)現(xiàn)，對力臂概念的引入往往通過教師直接講解，讓學生在教材中找出概念，并記上筆記，再通過數(shù)學上作垂直圖來引入，如圖3所示。這是單純的物理概念數(shù)學化，無法體現(xiàn)出物理教學的形象性與趣味性，是將力臂概念直接給“短路”了，學生無法真正理解力臂概念，導致無法真正探究杠桿平衡條件及運用杠桿平衡條件進行計算分析。這是典型的被動學習，是概念教學的“偽建構”過程，將直接導致學生在概念學習時產生錯誤的認知，如概念學習時只要對概念死記硬背即可，不需要對概念進行深度理解，物理中的概念是大聲背出來的，甚至出現(xiàn)背誦與概念相關的知識、背誦習題等不良現(xiàn)象［7］。

在力臂概念教學中，可以利用力的三要素與二力平衡知識來引入力臂概念，由二力平衡的條件與杠桿平衡時產生的認知沖突為概念建構起點，通過交互學習激起學生在建構力臂概念上的主動學習，使學生更形象地認識力臂概念，從而為探究杠桿平衡條件作鋪墊。

實驗原理：學生自主參與，利用力的三要素、二力平衡知識與杠桿平衡知識產生認知沖突。

實驗效果：通過ICAP學習框架將抽象的力臂概念形象化，實現(xiàn)對力臂概念最深程度的理解、應用及創(chuàng)新。

器材準備：鉛筆幾支、教科書多本。

情境引入：力臂概念的建構是一個由現(xiàn)象到本質的過程，是實現(xiàn)由主動學習—建構學習—交互學習的逐一遞進的過程。為此，學生在教師指引下利用身邊簡易可得的學習工具，按照圖4所示方式進行探究實驗，將兩支鉛筆十字交叉疊放在一起，用自己的一根手指輕輕按壓鉛筆的一端，可以將多本教科書輕輕抬起一端，并保持靜止狀態(tài)，這是主動學習、交互學習的一種體現(xiàn)。在整個探究實驗中，學生發(fā)現(xiàn)可將手指按壓的那支鉛筆當成杠桿，其中兩支鉛筆的交叉點為支點。

細化建構：由于手指作用在鉛筆（杠桿）上的力的作用才使教科書被抬起，談力需要涉及力的三要素，即力的大小、方向、作用點，對鉛筆（杠桿）受力分析也需要分析力的三要素，再根據二力平衡的條件分析可知：此時鉛筆（杠桿）處于靜止狀態(tài)，保持平衡，手指對鉛筆的力的方向向下，教科書對鉛筆的力的方向也向下，而且兩個力不在一個方向且不在一條直線上，那么鉛筆為什么能夠保持平衡呢？此時學生陷入深層思考中，這是交互學習產生應用及創(chuàng)新的過程。杠桿是在力的作用下保持平衡，為什么此時作用在杠桿上的兩個力不符合二力平衡的條件呢？難道之前學習的二力平衡的條件是不正確的，還是存在缺陷呢？這為學生自我建構力臂概念埋下伏筆，通過交互學習產生“1+1>2”的效果，進而實現(xiàn)對力臂概念建構的再次加工、發(fā)明、創(chuàng)新［8］。

鉛筆為什么能夠保持平衡，原來在杠桿平衡條件中，還存在另外一個與杠桿有關的因素，即力臂也決定杠桿平衡，這樣可以水到渠成地引入力臂概念L（即支點到力的作用線的距離），由此再以剛才鉛筆抬起教科書的探究實驗為基礎，向學生介紹杠桿的動力F1、阻力F2、動力臂L1（支點到動力作用線的距離）、阻力臂L2（支點到阻力作用線的距離）、支點O，如圖5所示，這樣給出的杠桿五要素可以說是完美無瑕。

根據力臂是支點到力的作用線的距離，那么，力臂是否一定在杠桿上呢？由圖5可知，力臂不一定在杠桿上，這是深化對力臂概念的理解。

解釋應用：如果這時結束力臂概念教學，而不去應用概念解決相關問題，那僅僅是在教概念本身，這樣的概念教學也僅僅局限于應付考試，更別談應用概念探究物理現(xiàn)象、解決實際問題等。

為此，在力臂概念建構以后，可以設置這樣一個問題：體育課是同學們都喜歡的課，體育課上托鉛球時，當屈肘將鉛球托住保持平衡時，可以將人體前臂抽象成杠桿，作出圖6的杠桿五要素示意圖，并體會屈肘將鉛球逐漸舉起時，所需要的力如何變化？這為探究杠桿平衡條件作鋪墊。

圖6 ?托舉鉛球示意圖

深化鞏固：要達到深化對概念的理解還需要對概念進行階段性、遞增式的深化鞏固，促使學生對概念最深程度的理解。如可以布置學生在課后參與抬輕木箱活動（圖7），在抬輕木箱過程中可以將木箱抽象成杠桿，分析此時的杠桿五要素。此模型中支點O需要在抬木箱過程中慢慢體會并尋找出來，進而作出力臂大小，這是深化對力臂概念的理解、創(chuàng)新。

4 ? ?結束語

以上是對基于ICAP學習框架下初中物理概念教學模式分析的一些簡單認識，這里的關鍵是轉變學習方式、培養(yǎng)學生主觀能動性、突出學生學習的中心地位，改變直接談概念、淡化概念引入等不良現(xiàn)象，提倡在轉變學習方式下“引入、建構、應用、鞏固”的概念教學模式，促進學生對概念的深度理解，為物理學習奠定基礎。

參考文獻：

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［３］Ｃｈｉ Ｍｉｃｈｅｌｅｎｅ Ｔ Ｈ． Ａｃｔｉｖｅ－ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ－ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ： ａ ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｎｇ ｌｅａｒｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ［Ｊ］． Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，１（１）：73-105．

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ｎｅｗｓ／ａｍｅｒｉｃａｎ－ａｃａｄｅｍｙ－ａｒｔｓ－ａｎｄ－ｓｃｉｅｎｃｅｓ－ｅｌｅｃｔｓ－２１３－ｎａｔｉｏｎａｌ－ａｎｄ－ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ－ｓｃｈｏｌａｒｓ－ａｒｔｉｓｔｓ.

［５］盛群力，丁旭，滕梅芳．參與就是能力——“ＩＣＡＰ學習方式分類學”研究述要與價值分析［Ｊ］．開放教育研究，２０１７，２３（２）：４６－５４．

［６］李麗琴，許鋒華．基于ＩＣＡＰ學習方式分類學的初中物理習題教學模式變革［Ｊ］．教學與管理，２０１９（３６）：１１５－１１８．

［７］夏波．從教材使用的視角談初中物理概念教學［Ｊ］．物理教學探討，２０２０，３８（８）：２３－２５．

［８］田美．深度學習下激起學生認知沖突的有效策略——以“杠桿中力臂的引入”為例［Ｊ］．中學物理，２０２０，３８（６）：４－６．

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）