基于原有經(jīng)驗(yàn)的物理學(xué)習(xí)探究

[摘? ?要]高效的物理學(xué)習(xí)需要找到適合的學(xué)習(xí)路徑。實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)從學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、思維過程和表征方式三個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析，找到以學(xué)生知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，以思維發(fā)展為核心，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的學(xué)習(xí)路徑，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]學(xué)習(xí)路徑;原有經(jīng)驗(yàn);思維品質(zhì)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）14-0048-02

學(xué)生從已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，沿著某條道路不斷挑戰(zhàn)未知，并逐漸形成自己的科學(xué)思維。學(xué)習(xí)路徑是指圍繞學(xué)科領(lǐng)域的核心內(nèi)容，通過設(shè)計(jì)合適的情境提出需要解決的學(xué)科問題，在有效參與過程中，引導(dǎo)學(xué)生深度思考并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的教與學(xué)的途徑。

物理教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)需以物理課程為載體，并在具體的學(xué)習(xí)過程中得到不斷發(fā)展。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)對(duì)學(xué)生的“已有經(jīng)驗(yàn)”“思維過程”和“表征方式”進(jìn)行分析，探索并尋找“學(xué)科知識(shí)”“學(xué)生經(jīng)驗(yàn)”與“學(xué)習(xí)路徑”之間的相互關(guān)聯(lián)和促進(jìn)機(jī)制，優(yōu)化物理教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

一、立足經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)，突破學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)

學(xué)生是帶著自己的原有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入課堂的，把握和分析學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)是一切教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)，物理學(xué)習(xí)應(yīng)始于原有經(jīng)驗(yàn)，指向經(jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)。充分了解學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備及認(rèn)知水平，將學(xué)習(xí)活動(dòng)建立在學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并通過一系列活動(dòng)幫助學(xué)生找到新舊知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，這樣有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)突破難點(diǎn)、提升效率。

如在幫助學(xué)生建構(gòu)“電阻”的概念時(shí)，雖然他們對(duì)“電阻”這個(gè)概念比較陌生，但大多數(shù)學(xué)生對(duì)常見的導(dǎo)體和絕緣體還是有一定認(rèn)識(shí)的，所以在課堂教學(xué)的開始，教師先連接如圖1所示的電路，然后問學(xué)生：如果我在AB間再接入一個(gè)常見物品（如“鋼尺”“橡皮”“圓珠筆”“銅絲”等），大家覺得接入哪些物品并閉合開關(guān)后小燈泡能夠發(fā)光，接入哪些物品不能發(fā)光呢？當(dāng)學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)提出猜想并驗(yàn)證后，再讓他們根據(jù)“是否容易導(dǎo)電”進(jìn)行分類，提出“導(dǎo)體”和“絕緣體”的概念，并讓學(xué)生再列舉一些自己知道的導(dǎo)體或絕緣體。接著，教師又拿出了一根鉛筆芯（直徑2 mm，長(zhǎng)度約為12 cm）問學(xué)生：你們覺得鉛筆芯屬于導(dǎo)體還是絕緣體呢？這時(shí)大家的意見就不太統(tǒng)一了。接入電路實(shí)驗(yàn)后，大家發(fā)現(xiàn)將鉛筆芯接入剛才的電路，小燈泡能夠發(fā)光，但亮度明顯比接入鋼尺、銅絲時(shí)暗，且電流表的示數(shù)明顯變小，這時(shí)再讓學(xué)生將自己的鉛筆芯（比較短且比較細(xì)）接入演示電路，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度和電流表的示數(shù)又發(fā)生了變化，由此提出了“電阻”的概念，并為后續(xù)猜想“影響電阻大小的因素”做好了鋪墊。

有效的物理學(xué)習(xí)必須建立在學(xué)生經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)之上，但由于不同學(xué)生的成長(zhǎng)過程和思維模式并不完全相同，他們的經(jīng)驗(yàn)起點(diǎn)也不完全相同，有時(shí)教師認(rèn)為的“學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)”和真實(shí)的“學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)”并不相同，需要教師加以關(guān)注。為了精準(zhǔn)把握學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，了解學(xué)生在開始初中物理學(xué)習(xí)之前，究竟已經(jīng)具備了哪些物理方面的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，哪些是正確的經(jīng)驗(yàn)，哪些是錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)，還有哪些方面根本沒有經(jīng)驗(yàn)，教師可以根據(jù)即將學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)調(diào)查問卷對(duì)學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)前測(cè)，并對(duì)學(xué)生問卷結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容更加精準(zhǔn)地把握學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，從而制訂相應(yīng)的教與學(xué)的策略。

二、關(guān)注思維進(jìn)階，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷形成自己的思維，物理學(xué)習(xí)要以科學(xué)思維為中心，教師在教學(xué)過程中應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。因此，教師不僅要關(guān)注學(xué)生學(xué)到多少知識(shí)，更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生獲得知識(shí)的過程，幫助學(xué)生在這個(gè)過程中改造經(jīng)驗(yàn)、增強(qiáng)意識(shí)、掌握方法、發(fā)展思維。

在學(xué)習(xí)了“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)之后，題目中常會(huì)出現(xiàn)“非常規(guī)測(cè)小燈泡功率”的題目，例如：“已知小燈泡的額定電壓為[U額]，[R0]為已知阻值的定值電阻，請(qǐng)利用如圖2所示的電路測(cè)出小燈泡的額定功率（結(jié)果用相關(guān)字母表示）”。這類題目對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來說，思維難度較大，雖然教師通過反復(fù)講解和訓(xùn)練可以讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)記住這道題怎么做，但一旦題目發(fā)生了變化，學(xué)生面對(duì)這類題目時(shí)，往往還是束手無策，所以教師在面對(duì)這些思維難度較大的題目時(shí)，應(yīng)該放慢腳步，幫助學(xué)生搭建思維腳手架，促使學(xué)生進(jìn)行深度思考。第一步，根據(jù)公式“[P=UI]”可知，要測(cè)出小燈泡的額定功率，需先測(cè)出小燈泡的額定電壓和額定電流，因?yàn)轭}目中提供了電流表，所以本題的關(guān)鍵是“如何保證小燈泡正常發(fā)光，即如何保證小燈泡兩端的電壓等于額定電壓”。第二步，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：根據(jù)公式“[U=IR]”，我們可以將電流表和定值電阻[R0]組合使用替代電壓表（如圖3），并讓學(xué)生思考電流表該如何與定值電阻連接。第三步，教師提問：現(xiàn)在我們已經(jīng)利用電流表和定值電阻組裝出“電壓表”了，這個(gè)“電壓表”又該如何與小燈泡連接？電路圖該怎么畫（如圖4）？如何保證小燈泡兩端的電壓等于額定電壓（當(dāng)[I=U額/R0]時(shí)）？第四步，完成圖4的設(shè)計(jì)后，教師繼續(xù)提問：如何測(cè)量小燈泡的額定電流？此時(shí)能改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置嗎？針對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生往往會(huì)提出“將與定值電阻串聯(lián)的電流表拆下來，再與小燈泡串聯(lián)”的方案（如圖5）。第五步，教師繼續(xù)加大思維難度：題目中的電流表不改變連接的位置，大家能通過開關(guān)的斷開和閉合完成“測(cè)量小燈泡額定電流的任務(wù)”嗎？

實(shí)際教學(xué)過程中，教師往往先不給學(xué)生提供圖2所示的電路圖，而是讓學(xué)生嘗試自己逐步完善電路圖的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)有學(xué)生設(shè)計(jì)出如圖6所示的電路，此時(shí)教師再趁機(jī)引導(dǎo)學(xué)生討論：利用這個(gè)電路能否完成“測(cè)量小燈泡額定電流”的任務(wù)？并說出理由。這樣的學(xué)習(xí)過程看似“很慢”，但在這個(gè)過程中給學(xué)生提供了充分發(fā)展思維的機(jī)會(huì)，同時(shí)教師可以在這個(gè)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思維“錯(cuò)點(diǎn)”并及時(shí)解決，有助于學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

三、鼓勵(lì)多元表征，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)

教學(xué)實(shí)踐中我們不難發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易對(duì)自己的理解形成思維定式，所以往往不容易找出自身的錯(cuò)誤，但常常能找出別人的不足。教學(xué)中，教師應(yīng)該提供讓學(xué)生對(duì)話交流的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)自己的觀點(diǎn)，使之相互補(bǔ)充并加強(qiáng)彼此之間的理解，更好地促使他們?nèi)跁?huì)貫通所學(xué)的知識(shí)。

筆者在一次公開課中，要給一批比較優(yōu)秀的初二學(xué)生上一節(jié)“光學(xué)拓展”課，考慮了很久，選擇了《全反射》這節(jié)內(nèi)容，希望通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓他們對(duì)“全反射”現(xiàn)象有一個(gè)初步的了解。其中有一個(gè)環(huán)節(jié)是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)“產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件”（1.光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);2.入射角大于等于臨界角），但由于是借班上課，并不確定學(xué)生對(duì)“光密介質(zhì)”和“光疏介質(zhì)”有多少了解，如果換成其他的描述方式，又擔(dān)心表達(dá)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，所以決定讓學(xué)生先說說自己的觀點(diǎn)，然后再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)學(xué)生的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)他們對(duì)“條件1”的描述大致可以分為四個(gè)思維層級(jí)，前面三個(gè)思維層級(jí)的描述分別是“光從水或玻璃射入空氣中”“折射角大于入射角”“光從光速慢的介質(zhì)射入光速快的介質(zhì)”;還有兩位學(xué)生說出了“光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)”。因?yàn)橛袑W(xué)生提到了“光密介質(zhì)”和“光疏介質(zhì)”，所以筆者先請(qǐng)這兩位同學(xué)各自說說自己對(duì)這兩個(gè)概念的理解，然后再讓大家一起討論這幾種描述方式哪個(gè)更合理、更嚴(yán)謹(jǐn)，其他的描述方式有什么不足或不合理的地方，讓學(xué)生在“對(duì)話”的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)外部經(jīng)驗(yàn)和自我經(jīng)驗(yàn)的雙重建構(gòu)。

課后，與其他聽課教師交流了處理這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)的困惑，大家覺得“光從光速慢的介質(zhì)射入光速快的介質(zhì)”這種描述方式是比較符合初中學(xué)生的認(rèn)知水平且比較合理的表達(dá)，如果沒人說出“光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)”也不要緊，學(xué)習(xí)的過程本來就是不斷完善經(jīng)驗(yàn)、改造經(jīng)驗(yàn)的過程。學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)路徑實(shí)際上也是個(gè)人建構(gòu)的過程，不同思維層級(jí)在知識(shí)的建構(gòu)中起到不同的作用，不同學(xué)習(xí)路徑之間的碰撞，有助于學(xué)生從不同的角度看待問題，從而完善對(duì)事物的認(rèn)知與理解。

不同學(xué)生之間的原有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平存在著一定的差異，即便是面對(duì)相同的知識(shí)，他們的思維過程和表征方式也是有所不同的。教師在備課時(shí)不僅要從知識(shí)分類的角度去分析教材，還要從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的起點(diǎn)出發(fā)，以合適的教學(xué)活動(dòng)為載體，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)的學(xué)習(xí)路徑，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 張春莉，劉怡.基于學(xué)生學(xué)習(xí)路徑分析的教學(xué)路徑研究[J].中小學(xué)教師培訓(xùn)，2015（9）：39-43.

[2]? 盛建國(guó).學(xué)生經(jīng)驗(yàn)為主線的學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)：以“物體的浮與沉”教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（21）：10-12.

[3]? 黃冠.以“對(duì)話”促“經(jīng)驗(yàn)”：《二力平衡》教學(xué)探索[J]. 教育研究與評(píng)論（中學(xué)教育教學(xué)），2020（9）：88-91.

（責(zé)任編輯 易志毅）