指向?qū)W習(xí)進(jìn)階的問(wèn)題鏈教學(xué)

李曉格　林欽

【摘要】教學(xué)要遵循循序漸進(jìn)的原則，由淺到深地逐漸將知識(shí)傳授給學(xué)生.學(xué)習(xí)進(jìn)階就是以學(xué)生的思維為路徑，構(gòu)建由進(jìn)階起點(diǎn)指向進(jìn)階終點(diǎn)、逐級(jí)上升的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程.由于學(xué)習(xí)進(jìn)階從學(xué)生的思維水平出發(fā)，將其運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)上可能會(huì)提高教學(xué)效果.但是將學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)上的最大問(wèn)題就是怎樣促進(jìn)學(xué)生進(jìn)階.而問(wèn)題鏈具有“由易到難”的階梯式引導(dǎo)機(jī)制，這與學(xué)習(xí)進(jìn)階不謀而合.本文將問(wèn)題鏈作為進(jìn)階策略，論述學(xué)習(xí)進(jìn)階與問(wèn)題鏈結(jié)合的可行性，提供可行的應(yīng)用模式和案例.

【關(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)進(jìn)階;問(wèn)題鏈;高中物理

1 學(xué)習(xí)進(jìn)階與問(wèn)題鏈結(jié)合的可行性

2005年和2007年美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）在報(bào)告中首次提出“學(xué)習(xí)進(jìn)階”，報(bào)告指出學(xué)習(xí)進(jìn)階是聯(lián)結(jié)教育研究和教學(xué)實(shí)踐的有力工具.在此基礎(chǔ)上，2012年美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）頒布的《K-12科學(xué)教育框架》基于學(xué)習(xí)進(jìn)階闡述了基礎(chǔ)科學(xué)教育措施，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)將其定義為“描述學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)和研究一個(gè)主題時(shí)，遵循的連貫和進(jìn)階的思維路徑”.學(xué)習(xí)進(jìn)階從學(xué)生出發(fā)，以學(xué)生為本，描繪出學(xué)生從低級(jí)認(rèn)知水平和低階思維水平到達(dá)高級(jí)認(rèn)知水平和高階思維水平所需的路徑.

2012年后，有關(guān)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究呈井噴式爆發(fā)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的科學(xué)教育研究者致力于將其運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)上.我國(guó)的郭玉英和姚建欣在層級(jí)復(fù)雜度和知識(shí)整合等認(rèn)知理論的基礎(chǔ)上，提出了科學(xué)概念理解發(fā)展的層級(jí)模型，將科學(xué)概念理解的發(fā)展分為了經(jīng)驗(yàn)、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)、整合五個(gè)層級(jí)，對(duì)每個(gè)層級(jí)進(jìn)行了相應(yīng)的描述[1].但是在將學(xué)習(xí)進(jìn)階的相關(guān)理論運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一線教師將精力長(zhǎng)時(shí)間花費(fèi)到尋找進(jìn)階策略上.由于問(wèn)題鏈以知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)為主線，與學(xué)習(xí)進(jìn)階以學(xué)生的思維為主線相輔相成，在課堂上運(yùn)用問(wèn)題鏈不僅可以使得教學(xué)過(guò)程更加嚴(yán)謹(jǐn)有層次，還能增加課堂上學(xué)生與老師之間的互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)化.正是由于問(wèn)題鏈的階梯式引導(dǎo)特性，使其成為行之有效地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階的策略.

2 學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下問(wèn)題鏈的應(yīng)用模式

本文采用的學(xué)習(xí)進(jìn)階理論模型為上文所述郭玉英和姚建欣的科學(xué)概念理解發(fā)展層級(jí)模型，每?jī)蓚€(gè)層級(jí)之間的進(jìn)階圍繞一個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行，每個(gè)核心問(wèn)題又包括若干個(gè)進(jìn)階問(wèn)題，進(jìn)階問(wèn)題的設(shè)計(jì)指向核心問(wèn)題.所以每一階段的進(jìn)階問(wèn)題就組成了小問(wèn)題鏈，各個(gè)核心問(wèn)題就構(gòu)成了這堂課的大問(wèn)題鏈，當(dāng)然各個(gè)核心問(wèn)題也是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐漸進(jìn)階的，這里的簡(jiǎn)單和復(fù)雜對(duì)應(yīng)的是學(xué)生理解相應(yīng)物理概念的難易程度.此應(yīng)用模型如圖1所示.

3 學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下問(wèn)題鏈模式的教學(xué)應(yīng)用——以“彈力”為例

本文選取人教版高中物理必修一第三章第一節(jié)的《彈力》，學(xué)生在初中階段對(duì)彈力已經(jīng)有淺顯的認(rèn)識(shí)，在高中階段對(duì)彈力的學(xué)習(xí)需更加深入.彈力作為三大性質(zhì)力之一，是此章節(jié)教學(xué)的重難點(diǎn)之一.特別的，彈力在學(xué)生學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)將起到至關(guān)重要的作用，所以學(xué)生此時(shí)一定要打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).基于問(wèn)題鏈的學(xué)習(xí)進(jìn)階有關(guān)“彈力”的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)在對(duì)教學(xué)內(nèi)容分析和學(xué)生情況分析的基礎(chǔ)上預(yù)設(shè)相應(yīng)的進(jìn)階路徑（表1），并且進(jìn)行相應(yīng)的問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)（包括核心問(wèn)題和進(jìn)階問(wèn)題），已在下文“彈力”的教學(xué)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，主要教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)以解決進(jìn)階問(wèn)題為導(dǎo)向.

4 進(jìn)階過(guò)程與主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

4.1 經(jīng)驗(yàn)層級(jí)——映射層級(jí)：引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所學(xué)彈力定義，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景和實(shí)驗(yàn)探究彈力與形變的關(guān)系.

核心問(wèn)題1 彈力是怎么產(chǎn)生的？

進(jìn)階問(wèn)題1.1 我們?cè)诔踔须A段是怎么定義彈力的？

回顧 首先展示幾張蹦床的照片，如果人站在蹦床上，讓學(xué)生對(duì)人進(jìn)行受力分析，其可以輕松分析出人受到重力和彈力;提出問(wèn)題初中階段是怎么定義彈力的，學(xué)生可以回答出彈力是由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的.形變又分為塑性形變和彈性形變.

進(jìn)階問(wèn)題1.2彈力是由于受力物體發(fā)生形變還是施力物體發(fā)生形變產(chǎn)生的？

實(shí)驗(yàn)探究 每人發(fā)放橡皮筋一個(gè)，要求學(xué)生用兩個(gè)食指向外拉橡皮筋，體會(huì)彈力.在向外拉橡皮筋時(shí)，橡皮筋受到食指施加的拉力，食指發(fā)生形變，食指為施力物體，橡皮筋為受力物體.同時(shí)，食指受到橡皮筋施加的拉力，橡皮筋發(fā)生形變，橡皮筋為施力物體，食指為施力物體.學(xué)生根據(jù)這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，能夠輕松明白彈力是由于施力物體發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的.

4.2 映射——關(guān)聯(lián)：通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景和實(shí)驗(yàn)探究，探究彈力的產(chǎn)生條件和方向

核心問(wèn)題2 什么是彈力？

進(jìn)階問(wèn)題2.1 兩物體接觸一定會(huì)產(chǎn)生彈力么？

創(chuàng)設(shè)情景 播放拉弓射箭、撐桿跳比賽、蹦床比賽等視頻，學(xué)生通過(guò)大量生活實(shí)例可知，彈力首先是一個(gè)接觸力，發(fā)生在兩個(gè)接觸的物體之間.并且仔細(xì)觀察視頻可發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的共同點(diǎn)——弓箭、撐桿和蹦床都發(fā)生了彈性形變.彈力正是因?yàn)槲矬w發(fā)生了彈性形變后要恢復(fù)原狀產(chǎn)生的.只有同時(shí)滿(mǎn)足兩物體接觸和施力物體發(fā)生形變才能產(chǎn)生彈力.

進(jìn)階問(wèn)題2.2 彈力方向與施力物體形變方向有什么關(guān)系？

實(shí)驗(yàn)探究 拿出一個(gè)裝水的氣球和長(zhǎng)鋼尺，將氣球放在架好的鋼尺上，學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程并且回答鋼尺和氣球的形變方向以及鋼尺對(duì)氣球的彈力方向和氣球?qū)︿摮叩膹椓Ψ较?再拿出彈簧測(cè)力計(jì)，將氣球掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程并且回答彈簧與氣球的形變方向以及彈簧對(duì)氣球的彈力方向和氣球?qū)椈傻膹椓Ψ较?將這些回答整理列出，學(xué)生能夠得出彈力方向與施力物體產(chǎn)生形變方向相反或者說(shuō)與施力物體恢復(fù)形變方向相同.

4.3 關(guān)聯(lián)——系統(tǒng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，探究彈力的大小

核心問(wèn)題3 怎么計(jì)算彈簧彈力的大??？

進(jìn)階問(wèn)題3.1 彈簧彈力大小與伸長(zhǎng)量有什么關(guān)系？

實(shí)驗(yàn)探究 學(xué)生通過(guò)能夠猜想出彈力大小與伸長(zhǎng)量成正比.通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，拿出準(zhǔn)備好的彈簧測(cè)力計(jì)和6個(gè)完全相同的鉤碼，并且在彈簧測(cè)力計(jì)旁固定一個(gè)刻度尺，首先測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)，然后將一個(gè)鉤碼掛到彈簧測(cè)力計(jì)上讀出此時(shí)彈簧長(zhǎng)度和拉力大小，后續(xù)依次增加一個(gè)鉤碼重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄所有數(shù)據(jù).學(xué)生根據(jù)所得數(shù)據(jù)通過(guò)圖像法得出在彈簧彈性限度內(nèi)，彈力大小與伸長(zhǎng)量成正比.

進(jìn)階問(wèn)題3.2 彈力的計(jì)算公式是什么？

創(chuàng)設(shè)情景 展示不同材質(zhì)、長(zhǎng)度、形狀的彈簧，學(xué)生通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)知曉比起硬彈簧，軟彈簧更容易被拉長(zhǎng).這其實(shí)因?yàn)閺椈傻膭哦认禂?shù)不同，彈力大小與伸長(zhǎng)量的比值就是彈簧勁度系數(shù)，受到彈簧材質(zhì)、長(zhǎng)度、形狀等因素影響.進(jìn)而得到胡克定律，明白彈力的計(jì)算公式.

4.4 系統(tǒng)——整合：通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景，掌握判斷彈力有無(wú)產(chǎn)生的方法

核心問(wèn)題4 怎么判斷不同情景下彈力是否產(chǎn)生？

創(chuàng)設(shè)情景 要求學(xué)生分析圖2三個(gè)不同場(chǎng)景中物體的受力情況，讓學(xué)生判斷物體是否受到彈力.根據(jù)不同的情景特點(diǎn)采用不同的方法.假設(shè)法就是假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變.若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力;若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力.替換法如圖2就是用細(xì)繩替換裝置中的輕桿，看能不能維持原來(lái)的力學(xué)狀態(tài).如果能維持，則說(shuō)明這個(gè)桿提供的是拉力;否則，提供的是支持力.狀態(tài)法就是由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）列方程，求解物體間的彈力.

5 不足與展望

有關(guān)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論與問(wèn)題鏈結(jié)合的相關(guān)文獻(xiàn)幾乎沒(méi)有，本文通過(guò)理論分析，建構(gòu)兩者相結(jié)合的模型，將其應(yīng)用在教學(xué)設(shè)計(jì)中，由于沒(méi)有進(jìn)行實(shí)踐研究，無(wú)法對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行最終評(píng)價(jià)，后續(xù)將不斷改進(jìn)細(xì)化，將其應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中.

參考文獻(xiàn)：

[1]郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].課程.教材.教法，2016，36（11）：64-70.

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[3]李明麗，張鵬宇，龍欣.學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下的物理教學(xué)——以“探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式”為例[J].湖南中學(xué)物理，2019，34（06）：43-46.