基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容銜接

黃澤璇 張軍朋

摘? ?要：初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容的銜接是物理教學(xué)中需要關(guān)注的重點(diǎn)問題。文章基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以高中物理“磁現(xiàn)象和磁場”為例，探討初、高中物理內(nèi)容銜接的具體路徑，以期為初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容的教學(xué)處理提供參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;高中物理;初中物理;重復(fù)性內(nèi)容;教學(xué)銜接

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）2-0006-4

1? ? 問題的提出

現(xiàn)行中學(xué)物理教材采用了螺旋式的編排方式，即部分教學(xué)內(nèi)容在不同階段重復(fù)出現(xiàn)，深度逐漸增加[1]。當(dāng)前高中教師對初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容的處理，要么不處理，高中物理教材怎么安排，就怎么教;要么做些簡單的處理，用復(fù)習(xí)來引入。上述兩種處理方式未能實(shí)現(xiàn)初、高中物理教材的有效對接，不利于學(xué)生知識和學(xué)習(xí)能力的整體性與連貫性?！皩W(xué)習(xí)進(jìn)階”是指學(xué)生在一定時間跨度下，對某一核心概念的理解以及對某種技能的掌握連貫且逐漸深入的典型發(fā)展路徑[2]。學(xué)習(xí)進(jìn)階強(qiáng)調(diào)由淺入深的知識建構(gòu)過程，為改變物理教材中學(xué)習(xí)內(nèi)容相對零散且缺乏銜接的現(xiàn)狀提供了有效的解決思路[3]。將其應(yīng)用到具體的教學(xué)中，需要教師首先針對具體內(nèi)容確定進(jìn)階起點(diǎn)與進(jìn)階終點(diǎn)，并對進(jìn)階過程作出水平層級劃分，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

郭玉英等在理論研究和大樣本跨年級測評的實(shí)證研究的基礎(chǔ)上，提出了科學(xué)概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的層級發(fā)展模型（見表1）[4]。這一層級模型為學(xué)習(xí)進(jìn)階的具體水平層次劃分提供了重要參考。

本文將基于郭玉英等提出的學(xué)習(xí)進(jìn)階層級模型，以“磁現(xiàn)象和磁場”為例，探討如何基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論銜接初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容，使學(xué)生對“磁現(xiàn)象和磁場”的學(xué)習(xí)經(jīng)歷成為由淺入深的連貫過程。

2? ? “磁現(xiàn)象和磁場”進(jìn)階分析

“磁現(xiàn)象和磁場”的教學(xué)內(nèi)容在初、高中階段均有涉及，高中生學(xué)習(xí)這一主題前已對其中的大部分知識有所掌握。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)之前，需要對初、高中階段與該主題有關(guān)的內(nèi)容要求全面、詳細(xì)地進(jìn)行分析，把握初中和高中學(xué)段相應(yīng)的教學(xué)要求。

2.1? ? 課程標(biāo)準(zhǔn)分析

課程標(biāo)準(zhǔn)是物理課程的基本規(guī)范和質(zhì)量要求，是物理教師教學(xué)的依據(jù)和準(zhǔn)繩[5]。雖然“磁現(xiàn)象和磁場”的相關(guān)知識點(diǎn)在初、高中重復(fù)出現(xiàn)，但不同學(xué)段的課程標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的要求不同，具體的內(nèi)容要求見表2。

由表2可以看出，初中課程標(biāo)準(zhǔn)的要求符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，內(nèi)容要求以“認(rèn)識”和“了解”為主，重點(diǎn)在于通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)與感悟磁場，重視培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力以及從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)歸納、概括物理概念和規(guī)律的能力。高中階段課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求則進(jìn)一步滲透物理教育的文化功能，并注重磁現(xiàn)象與社會、生活和技術(shù)的密切聯(lián)系?？傮w上看，初中階段突出實(shí)驗(yàn)并更多地對知識層面提出要求，而高中階段則注重人文素養(yǎng)、知識應(yīng)用能力和STSE意識的培養(yǎng)。

2.2? ? 教材分析

教材是最基本的課程資源，對人教版物理教材的分析發(fā)現(xiàn)初、高中物理教材[6，7]在這一部分內(nèi)容的編排上存在較大差異。

（1）初中教材[6]以電磁關(guān)系為主線，通過多節(jié)課的編排闡述“磁現(xiàn)象和磁場”。第1節(jié)利用多種磁體使學(xué)生形成對磁場的初步認(rèn)識;第2、3節(jié)介紹電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)及其簡單應(yīng)用，將學(xué)生腦海中各自獨(dú)立的電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象初步聯(lián)系起來;第4節(jié)引入磁體對通電導(dǎo)體的作用力，進(jìn)一步闡述電與磁的關(guān)系——電磁的相互作用。初中教材通過這幾節(jié)課的層層遞進(jìn)，使學(xué)生對電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相互關(guān)聯(lián)有了一個比較完整的認(rèn)識。

（2）高中教材[7]以單獨(dú)一節(jié)課系統(tǒng)地呈現(xiàn)這部分內(nèi)容。首先以我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果作為導(dǎo)入;并基于電磁關(guān)系發(fā)展歷程的相關(guān)史料，引出奧斯特對電流磁效應(yīng)的偉大發(fā)現(xiàn)以及科學(xué)家對電磁關(guān)系的進(jìn)一步探索;另外，高中教材補(bǔ)充了通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用，進(jìn)而概括總結(jié)多種磁現(xiàn)象得出磁場概念，最后介

紹地磁場。教材還在拓展材料“STS”欄目中介紹了指南針與鄭和下西洋的歷史故事，突出我國在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明產(chǎn)生的影響。

結(jié)合以上分析，可知高中教材在初中教材的基礎(chǔ)上較為全面地介紹了磁現(xiàn)象的發(fā)展歷程以及我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果。但從課標(biāo)的要求出發(fā)，教材對磁現(xiàn)象與社會、生活和技術(shù)的聯(lián)系體現(xiàn)不足，未能重視學(xué)生STSE意識的培養(yǎng)，需要對教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)處理以進(jìn)一步落實(shí)課標(biāo)要求。

2.3? ? 進(jìn)階水平劃分

基于對初、高中課程標(biāo)準(zhǔn)以及教材的分析，

結(jié)合郭玉英等提出的層級模型，劃分了如圖1所示的水平層級。

3? ? 初、高中“磁現(xiàn)象和磁場”教學(xué)的銜接

通過上文的分析，可知學(xué)生通過初中階段的學(xué)習(xí)，已經(jīng)達(dá)到圖1中的前兩個水平層次?；趯W(xué)生已有的知識基礎(chǔ)，為了突破高中階段3個水平層次，進(jìn)行如下教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1? ? 鞏固初中所學(xué)，夯實(shí)水平1和水平2

活動1：感知磁場，尋訪古文明

教師演示磁懸浮陀螺，結(jié)合有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生分析其工作原理并對所學(xué)知識進(jìn)行回顧，夯實(shí)已有知識基礎(chǔ)。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“STS”欄目中的“指南針與鄭和下西洋”，了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明產(chǎn)生的重大影響。

活動2：追溯歷史——電流磁效應(yīng)的偉大發(fā)現(xiàn)

導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)說明磁體與磁體通過磁場發(fā)生相互作用，并提問：“除了磁體外還有哪些物質(zhì)可以產(chǎn)生磁場呢？”學(xué)生自然回顧起奧斯特電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，教師進(jìn)而提出以下問題：

（1）哪些自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)促使人們開始猜想電與磁之間可能存在聯(lián)系？

（2）對于電磁關(guān)系，19世紀(jì)初科學(xué)界持有哪些觀點(diǎn)，代表人物有誰？

（3）為什么說奧斯特的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義？

此時，教師組織學(xué)生閱讀教材以及課前下發(fā)的相關(guān)史料，讓學(xué)生帶著一系列的問題進(jìn)行方向性的閱讀。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)對磁體與磁體的相互作用以及電流磁效應(yīng)進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，同時在復(fù)習(xí)中滲透磁現(xiàn)象發(fā)展歷程的文化功能。進(jìn)一步夯實(shí)水平1和水平2。

3.2? ? 重現(xiàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，顯化科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)水平3

學(xué)生分組做奧斯特實(shí)驗(yàn)。教師進(jìn)一步結(jié)合物理學(xué)史提出奧斯特的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)界的關(guān)注，安培等科學(xué)家紛紛重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行下一步的研究，如果你是安培，還可以進(jìn)行什么研究呢？引導(dǎo)學(xué)生思考：“通電導(dǎo)體可以產(chǎn)生磁場，并通過磁場對小磁針產(chǎn)生力的作用，力的作用是相互的，那么磁體產(chǎn)生的磁場會不會對通電導(dǎo)體也有力的作用？”學(xué)生結(jié)合已有的知識基礎(chǔ)和相應(yīng)的思考作出判斷：磁體對通電導(dǎo)線也有力的作用。

在此基礎(chǔ)上，教師介紹安培出于對稱性的思考進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究，并利用磁體和鋁箔等實(shí)驗(yàn)器材演示磁體對通電導(dǎo)體的作用力。接著，總結(jié)磁體與磁體、電流與磁體之間的相互作用，進(jìn)一步結(jié)合對稱性引導(dǎo)學(xué)生思考：“電流與電流之間是否也可以通過磁場發(fā)生相互作用？”學(xué)生在分析的過程中大膽作出猜想，有目的地期待實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，并引導(dǎo)學(xué)生討論。

設(shè)計(jì)意圖：通過“問題鏈”的形式以及教師的適當(dāng)引導(dǎo)，顯化電磁關(guān)系探索過程的物理思想與方法，使學(xué)生能用聯(lián)系的觀點(diǎn)體會電磁關(guān)系的發(fā)展歷程，實(shí)現(xiàn)水平3。

3.3? ? 系統(tǒng)歸納總結(jié)，建立磁場概念，達(dá)成水平4

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用是通過磁場進(jìn)行傳遞的，磁現(xiàn)象的本質(zhì)概念是“磁場”，教師在板書上進(jìn)行圖2所示的分析，幫助學(xué)生系統(tǒng)地建構(gòu)磁場的概念。

設(shè)計(jì)意圖：前面的實(shí)驗(yàn)探究使學(xué)生對磁場有了更為直觀的感受，在此基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象系統(tǒng)地進(jìn)行總結(jié)和分析，使磁場這一抽象的物理概念具體化，幫助學(xué)生系統(tǒng)地建立磁場概念，達(dá)成水平4。

3.4? ? 拓展延伸，關(guān)注STSE意識的培養(yǎng)，突破水平5

在學(xué)生系統(tǒng)掌握磁現(xiàn)象和磁場后提出問題：在社會、生活、技術(shù)、環(huán)境等方面有哪些磁現(xiàn)象？你能否結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行解釋？學(xué)生以小組為單位展開積極的討論，并派各組代表進(jìn)行分享。

學(xué)生容易聯(lián)想到指南針、信鴿遷徙、磁懸浮列車、揚(yáng)聲器等相關(guān)的現(xiàn)象和應(yīng)用，教師可視學(xué)生討論的情況相應(yīng)地進(jìn)行拓展?？梢越Y(jié)合實(shí)驗(yàn)對學(xué)生不清晰工作原理的應(yīng)用進(jìn)行直觀的展示。例如，學(xué)生不清楚揚(yáng)聲器的具體工作原理，可利用簡易揚(yáng)聲器模型進(jìn)行演示：將底部繞有線圈的泡沫碗與功率放大器的音頻輸出端相連，將手機(jī)信號輸入功率放大器并播放音樂，當(dāng)泡沫碗靠近磁體時，可觀察到泡沫碗產(chǎn)生振動且發(fā)出聲音，學(xué)生聽到音樂。通過有趣、直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生對具體應(yīng)用的工作原理更加清晰。也可以引入拓展材料，補(bǔ)充介紹與磁相關(guān)的奇特自然現(xiàn)象，例如極光現(xiàn)象或由于磁鐵礦的磁場導(dǎo)致事故多發(fā)的世百爾島等。還可以介紹“磁場對動植物的作用”“生物磁場及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用”“天文、考古、采礦領(lǐng)域的磁應(yīng)用”等素材，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注磁現(xiàn)象與技術(shù)、社會和環(huán)境的聯(lián)系。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生思考自然環(huán)境和社會生產(chǎn)中的磁現(xiàn)象，關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生STSE意識的養(yǎng)成，突破水平5。

4? ? 反思與啟示

為了更好地銜接初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容，教師應(yīng)積極探索有效的銜接策略，合理進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。結(jié)合本文對“磁現(xiàn)象和磁場”的教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為對于高中類似問題的處理，可采取以下策略。

4.1? ? 理解課程標(biāo)準(zhǔn)，深入研究教材

初、高中物理知識螺旋上升、逐層遞進(jìn)，重復(fù)性內(nèi)容在初、高中階段的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)等存在一定的差異。教師應(yīng)認(rèn)真研讀各學(xué)段的課程標(biāo)準(zhǔn)與教材，對初、高中物理課程的內(nèi)容安排、結(jié)構(gòu)體系形成一個整體的認(rèn)識。只有當(dāng)教師有了一個整體的把握后，才能確定哪些知識是機(jī)械重復(fù)的，哪些知識又是學(xué)生在初中沒有理解清楚需要在高中拓展深化的，進(jìn)而確定進(jìn)階的起點(diǎn)與終點(diǎn)。

4.2? ? 分析學(xué)生特點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)方法

初中生和高中生在認(rèn)知特點(diǎn)上存在明顯差異，前者以直觀的形象思維為主，后者在分析、歸納、推理等思維上均得到了較大提高。教師處理重復(fù)性內(nèi)容的銜接時，應(yīng)從促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展的角度出發(fā)，重視知識的形成過程以及科學(xué)方法的探索過程，在課堂引導(dǎo)、問題設(shè)計(jì)等方面多下功夫。同時創(chuàng)設(shè)積極互動的課堂環(huán)境，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的看法和意見，在合作中交流與學(xué)習(xí)。

4.3? ? 創(chuàng)新教學(xué)手段，注重知識應(yīng)用

高中階段應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生探索與理解知識的能力，教師可以充分利用多媒體教學(xué)手段，除

了教材文本外，可以提供豐富的圖像、動畫、音頻、實(shí)驗(yàn)等多樣化的外部刺激，啟迪學(xué)生思維。此外，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，例如將生活實(shí)例引入課堂教學(xué)，一方面使學(xué)生體會物理與生活的密切聯(lián)系，另一方面激發(fā)學(xué)生的求知欲，達(dá)到激發(fā)興趣、培養(yǎng)能力的目的。

4.4? ? 系統(tǒng)歸納總結(jié)，形成知識網(wǎng)絡(luò)

在重復(fù)性內(nèi)容的教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從整體的視角出發(fā)，系統(tǒng)地歸納與總結(jié)。同時建立新舊知識的聯(lián)結(jié)，將新知識整合到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，使學(xué)生對具體主題內(nèi)容有一個整體的掌握。

總而言之，學(xué)習(xí)進(jìn)階揭示了學(xué)生學(xué)習(xí)是一個由簡單到復(fù)雜、由淺入深的認(rèn)知發(fā)展模式。初、高中物理重復(fù)性內(nèi)容的銜接應(yīng)以課程標(biāo)準(zhǔn)為指南，在深入研究教材與學(xué)生情況的基礎(chǔ)上合理確定進(jìn)階目標(biāo)，并積極探索銜接策略和路徑，最后在教學(xué)實(shí)踐中不斷地進(jìn)行檢驗(yàn)、調(diào)整與完善。

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）