以“加速度”為例的學(xué)習(xí)進(jìn)階理論應(yīng)用探索

鄭穎　徐曉梅

【摘 要】學(xué)習(xí)進(jìn)階是目前國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，其本質(zhì)是圍繞學(xué)科中對(duì)大概念的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程構(gòu)建基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑。文章以高中物理“加速度”核心概念為例，嘗試作學(xué)習(xí)進(jìn)階理論在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用探索。

【關(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)進(jìn)階；高中物理教學(xué)；加速度

【基金項(xiàng)目】本文系國(guó)家級(jí)專業(yè)（物理專業(yè)）綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目；云南師范大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目“《物理教學(xué)論》課程案例教學(xué)建設(shè)”（項(xiàng)目號(hào)：YJG2015-A08）的階段性成果。

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2017）03-0088-03

學(xué)習(xí)進(jìn)階（learning progressions，簡(jiǎn)稱LPs）也稱學(xué)習(xí)進(jìn)程，是目前國(guó)際科學(xué)教育研究領(lǐng)域正在關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，其本質(zhì)是圍繞學(xué)科中對(duì)大概念的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程構(gòu)建基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑。目前，我國(guó)對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究仍缺乏大規(guī)模的教學(xué)實(shí)踐探索，針對(duì)某一模塊的學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建的文章相對(duì)較少。為研究學(xué)習(xí)進(jìn)階理論對(duì)高中物理課堂教學(xué)及物理學(xué)習(xí)方式所起的作用，文章將以構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的有關(guān)高中物理“加速度”核心概念模塊的學(xué)習(xí)進(jìn)階為例，嘗試應(yīng)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論探討有關(guān)加速度的教學(xué)，期望能對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用有一些啟發(fā)。

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階的基本組成要素

美國(guó)國(guó)家教育委員會(huì)在《將科學(xué)帶入校園》報(bào)告中提出，學(xué)習(xí)進(jìn)階是描述學(xué)生對(duì)于某個(gè)主題連續(xù)的、更加熟練的思考方式，這些思考方式能隨著學(xué)生對(duì)這個(gè)主題的學(xué)習(xí)和探究依次連續(xù)發(fā)展。

學(xué)習(xí)進(jìn)階由進(jìn)階起點(diǎn)、中間水平、進(jìn)階終點(diǎn)構(gòu)成。學(xué)習(xí)進(jìn)階的起點(diǎn)是指學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，學(xué)習(xí)進(jìn)階思想認(rèn)為，學(xué)生對(duì)某一核心概念的理解不是一蹴而就的，而是需要經(jīng)過(guò)許多個(gè)不同的中間水平，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，依靠恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略而逐漸發(fā)展、不斷成熟的結(jié)果。學(xué)習(xí)進(jìn)階定量化地描述了學(xué)生在學(xué)習(xí)某一主題時(shí)不同的思考方式，更重要的是，它通常會(huì)關(guān)注學(xué)生的“錯(cuò)誤思考”，進(jìn)而尋找最佳的教學(xué)模式，以促進(jìn)各水平“階”的發(fā)生，然而這種進(jìn)階途徑又并非是唯一的。依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義，一個(gè)完整的學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)包括以下基本要素：①進(jìn)階變量：追蹤學(xué)生對(duì)某一學(xué)科核心概念的階段性發(fā)展；②水平層次：學(xué)習(xí)進(jìn)階發(fā)展路徑的中間步驟，用來(lái)描述學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展過(guò)程中存在的不同階段；③學(xué)習(xí)表現(xiàn)：描述處于某個(gè)特定水平層次的學(xué)生能夠達(dá)到的成就，包括各中間層次表現(xiàn)和目標(biāo)表現(xiàn)；④評(píng)價(jià)：用于跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)隨時(shí)間推移的發(fā)展是否與假定的進(jìn)階一致。

二、“加速度”概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建

“加速度”是高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中一個(gè)極為抽象的概念，是將運(yùn)動(dòng)和力聯(lián)系的橋梁。教材將這一內(nèi)容安排在學(xué)生學(xué)習(xí)了速度之后，先通過(guò)一些實(shí)例讓學(xué)生了解了為什么提出加速度的概念；接著引導(dǎo)學(xué)生從加速度的定義式認(rèn)識(shí)加速度的本質(zhì)，探討運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律；然后再將加速度概念納入牛頓定律體系中，幫助學(xué)生體會(huì)合外力是產(chǎn)生加速度的原因，并將物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況聯(lián)系起來(lái)，深入到解決實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中。這樣的安排，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，也使得加速度學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建有跡可循，據(jù)此，筆者將“加速度”的學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建成如表1所示。

三、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的教學(xué)思考

表1反映出學(xué)習(xí)進(jìn)階能夠描述學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的發(fā)展階段，依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑，有助于教師分析各階段學(xué)生的思維特點(diǎn)及錯(cuò)誤理解。在加速度教學(xué)中應(yīng)注意一些問(wèn)題。

1. 立足學(xué)生前概念并逐漸加深學(xué)生的概念理解

學(xué)習(xí)進(jìn)階反映的是每一進(jìn)階層次學(xué)生的思維發(fā)展過(guò)程，學(xué)生在生活中缺乏與加速度有關(guān)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，在理解和運(yùn)用的時(shí)候必然出現(xiàn)不同程度的困難，因而要求教師在設(shè)計(jì)每個(gè)階段的教學(xué)目標(biāo)時(shí)，都要從學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平出發(fā)，立足于學(xué)生已有的前概念知識(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的能力層次及存在的錯(cuò)誤認(rèn)知。同時(shí)，要依據(jù)各階段學(xué)生的不同需求依次介入課程，確保教學(xué)的連貫性，進(jìn)而不斷加深和糾正學(xué)生對(duì)加速度概念的認(rèn)識(shí)。如以為何提出加速度的概念為進(jìn)階起點(diǎn)，可通過(guò)對(duì)比“用速度來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢”的探究方法，結(jié)合一定的教學(xué)手段（圖片、實(shí)驗(yàn)、生活事例等）呈現(xiàn)出物體由靜止到運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)到靜止的過(guò)程中，速度在發(fā)生變化，而加速度就是描述物體速度變化快慢的物理量，隨后在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中糾正學(xué)生對(duì)“加速度就是使速度增加，是速度的增加量”這些錯(cuò)誤理解。

2. 優(yōu)化設(shè)計(jì)各階段的教學(xué)內(nèi)容

雖然在“一標(biāo)多本”的課程建設(shè)下，不同教材對(duì)加速度概念的構(gòu)建有所不同。但是，關(guān)于學(xué)生對(duì)概念理解的形成過(guò)程及教師基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)策略是環(huán)環(huán)相扣的，最終的目的都是幫助學(xué)生更深入連貫地理解加速度這一核心概念。因而在確定了學(xué)習(xí)進(jìn)階后，需要教師依據(jù)課標(biāo)和教材進(jìn)行組織及細(xì)化每個(gè)階段的教學(xué)內(nèi)容及師生活動(dòng)環(huán)節(jié)等。教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或生活現(xiàn)象分析引導(dǎo)學(xué)生去感受加速度，感受運(yùn)動(dòng)和力之間的聯(lián)系，在不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中形成新的認(rèn)知。教師也可以通過(guò)搭建物理概念圖示、框架等策略，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，有意識(shí)地促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知水平從加速度概念理解到加速度恒定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再到加速度大小、方向都改變的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)情景；從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度出發(fā)到動(dòng)力學(xué)研究的過(guò)程，逐級(jí)向更高水平階段發(fā)展。

3. 引導(dǎo)學(xué)生感受物理概念和知識(shí)間的關(guān)聯(lián)

針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程，在明確了為什么提出加速度概念后，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確理解速度、速度變化量和加速度之間的關(guān)系，理解合外力是產(chǎn)生加速度的原因，掌握物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，然后由淺入深地帶領(lǐng)學(xué)生掌握加速度從恒定到變化的物理過(guò)程，幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)進(jìn)階的中間水平路徑中每個(gè)“階”的形成。此外，針對(duì)各階段的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析不同物理情景問(wèn)題，鞏固應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，掌握問(wèn)題分析的規(guī)律和方法。這樣做的目的在于建立各階段的概念間的相互聯(lián)系，幫助學(xué)生完成概念整合，形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)；教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)整合知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的方法，以加深他們對(duì)加速度概念的理解和運(yùn)用。

4. 反復(fù)測(cè)評(píng)以優(yōu)化教學(xué)

依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階所記錄的成就水平及各水平層次的預(yù)期學(xué)習(xí)表現(xiàn)結(jié)果，有助于觀察學(xué)生所處的學(xué)習(xí)階段和思維發(fā)展層級(jí)，為總結(jié)和設(shè)計(jì)各學(xué)段的評(píng)價(jià)工具（試卷、作業(yè)等）提供了重要參考指標(biāo)。教師可以此來(lái)判斷學(xué)生是否達(dá)成學(xué)習(xí)進(jìn)階上相應(yīng)學(xué)段的預(yù)期效果。例如，教師可以在每一階段結(jié)束時(shí)，選擇一種“有序的多項(xiàng)選擇題”形式，即通過(guò)提供代表不同“階”的幾個(gè)選項(xiàng)，根據(jù)學(xué)生的答案來(lái)判斷學(xué)生所處的進(jìn)階層次，或是以開放性問(wèn)題的形式，根據(jù)學(xué)生的分析情況判斷學(xué)生的思維發(fā)展層次，有針對(duì)性地進(jìn)行查缺補(bǔ)漏；再通過(guò)反復(fù)測(cè)評(píng)的結(jié)果不斷改進(jìn)教學(xué)手段，以達(dá)到優(yōu)化教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念理解運(yùn)用能力的發(fā)展和提升的目的。

隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革的推進(jìn)，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階在教學(xué)方面的實(shí)踐研究可以從單課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)向單元教學(xué)、模塊教學(xué)的層次發(fā)展，設(shè)計(jì)更加結(jié)構(gòu)化的課程教學(xué)環(huán)節(jié)。本文以構(gòu)建“加速度”的學(xué)習(xí)進(jìn)階為例，探索了學(xué)習(xí)進(jìn)階理論在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用策略。在實(shí)踐中體會(huì)到，依靠有效教學(xué)策略支撐的學(xué)習(xí)進(jìn)階是能夠真正服務(wù)于教學(xué)，為教學(xué)實(shí)踐出力的；然而，實(shí)際教學(xué)情況下，關(guān)于各部分“階”的確立往往是非常復(fù)雜的。因此，如何構(gòu)建有效的學(xué)習(xí)進(jìn)階以優(yōu)化教學(xué)過(guò)程仍是需要不斷探討的話題。

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（編輯：楊 迪）