基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)策略*
——以“氣體實驗定律在生活中的應(yīng)用”為例

董友軍

(北京師范大學(xué)廣州實驗學(xué)校 廣東 廣州 510700)

朱建山

(深圳市光明區(qū)馬山頭學(xué)校 廣東 深圳 518106)

皮飛鵬

(廣州大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院 廣東 廣州 510006)

在高三物理教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律、物理知識特點，高三物理備課組長一般規(guī)劃兩次循環(huán)復(fù)習(xí)：第一次循環(huán)復(fù)習(xí)以教材目錄為序、以知識點為心、向四周輻射進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過程注重知識深度，強調(diào)知識理解，俗稱“一輪復(fù)習(xí)”；第二次循環(huán)復(fù)習(xí)以高考重點為序、以知識塊為面、向四周擴(kuò)散進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過程注重知識寬度，強調(diào)知識的聯(lián)系，俗稱“二輪復(fù)習(xí)”．本文以人教版物理選擇性必修第三冊第二章第2節(jié)和第3節(jié)為基礎(chǔ)，提煉出“氣體實驗定律在生活中的應(yīng)用”為復(fù)習(xí)內(nèi)容，探索基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)策略．

1 布魯姆教育目標(biāo)分類理論

布魯姆把教育目標(biāo)按照知識與認(rèn)知過程進(jìn)行分類，如表1所示，知識分為事實性知識、概念性知識、程序性知識、元認(rèn)知知識，并按照抽象程度從低到高排列，即事實性知識抽象程度最低、元認(rèn)知知識抽象程度最高；認(rèn)知過程分為記憶、理解、運用、分析、評價、創(chuàng)造，并按照認(rèn)知本身的復(fù)雜程度從低到高排列，即記憶復(fù)雜程度最低，創(chuàng)造復(fù)雜程度最高[1]．布魯姆教育目標(biāo)分類理論指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)有不同類型，由于各種類型的學(xué)習(xí)有不同的學(xué)習(xí)過程，因此會產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)結(jié)果．而且不同類型的學(xué)習(xí)目標(biāo)，要求不同的教學(xué)方法，若是相同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，不管學(xué)科有何不同，也要求用相似的教學(xué)方法．布魯姆教育目標(biāo)分類理論，既有助于教師理解各式術(shù)語、提高教學(xué)精度，也有助于教師考慮多種可能、提高教學(xué)廣度，還有助于教師理清知識層次，提高教學(xué)效度．

表1 布魯姆教育目標(biāo)分類表

2 認(rèn)知過程與物理規(guī)律水平的對應(yīng)關(guān)系

學(xué)業(yè)質(zhì)量是學(xué)生在完成本學(xué)科課程學(xué)習(xí)后的學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)．高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量根據(jù)問題情境的復(fù)雜程度、知識和技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式或價值觀念的綜合程度等劃分為不同水平．每一級水平皆包含物理學(xué)科核心素養(yǎng)的4個方面，主要表現(xiàn)為學(xué)生在不同復(fù)雜程度情境中運用重要概念、思維、方法和觀念等解決問題的關(guān)鍵特征[2]．高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量分為5級水平，既是教師命題和評價的重要依據(jù)，也是高中學(xué)業(yè)水平考試命題的重要依據(jù)，其中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平2是用于“學(xué)考”的命題依據(jù)，學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4是用于“高考”的命題依據(jù)[2]．普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)對物理規(guī)律進(jìn)行了5個水平劃分[2]，表2給出了物理規(guī)律水平與認(rèn)知過程的對應(yīng)關(guān)系．

表2 認(rèn)知過程與物理規(guī)律水平

3 基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案例

布魯姆教育目標(biāo)分類理論的目標(biāo)陳述格式為“認(rèn)知過程+知識”，即先指出認(rèn)知過程，后指出知識．以“氣體實驗定律在生活中的應(yīng)用”為例，其教育目標(biāo)陳述為“應(yīng)用氣體實驗定律”，因為應(yīng)用的認(rèn)知過程對應(yīng)運用，氣體實驗定律的知識對應(yīng)概念性知識，所以“氣體實驗定律在生活中的應(yīng)用”在分類表中對應(yīng)為“運用概念性知識”．本節(jié)復(fù)習(xí)教學(xué)過程分為兩個教學(xué)環(huán)節(jié)，即知識整理與知識應(yīng)用．根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類理論，知識整理中包含記憶概念性知識、理解概念性知識、分析概念性知識，知識應(yīng)用中包含運用概念性知識、分析概念性知識、評價概念性知識、創(chuàng)造概念性知識．從而使復(fù)習(xí)過程覆蓋了全部的認(rèn)知過程，讓高三物理一輪復(fù)習(xí)更加完整、更加深刻．

3.1 環(huán)節(jié)1——知識整理

知識整理是指對某個知識點的相關(guān)知識進(jìn)行收集、歸納、分類，使知識有系統(tǒng)、有層次、有條理．通過知識整理，能夠讓本知識點全面準(zhǔn)確呈現(xiàn)，既可以減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，也可以提高教學(xué)效率．

師生活動：學(xué)生默寫理想氣體狀態(tài)方程

教師根據(jù)近10年物理高考題中氣體體積的變化情況，對理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行分類.

(1)一一對應(yīng)型，即從一個體積狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€體積狀態(tài)，其公式為

(2)一分為二型，即從一個體積狀態(tài)變?yōu)榱韮蓚€體積狀態(tài)，其公式為

(3)合二為一型，即從兩個體積狀態(tài)變?yōu)橐粋€體積狀態(tài)，其公式為

教師要提醒學(xué)生，以上3種類型成立的條件是氣體體積變化過程中質(zhì)量不變，即公式等號兩邊氣體的質(zhì)量不變．在解答實際問題中，先構(gòu)建“物理模型”，即把生活情境轉(zhuǎn)化為物理模型，再采用“化變?yōu)楹恪?，即把變質(zhì)量過程轉(zhuǎn)化為恒質(zhì)量過程，最后應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行求解．

設(shè)計思路：引導(dǎo)學(xué)生默寫理想氣體狀態(tài)方程，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的記憶概念性知識．把理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行分類，降低學(xué)生應(yīng)用難度，提高解決問題的能力，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的理解概念性知識．并讓學(xué)生注意3種類型的條件和解題思路，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的分析概念性知識．

3.2 環(huán)節(jié)2——知識應(yīng)用

知識應(yīng)用主要是指把知識在生活中進(jìn)行應(yīng)用．物理知識從生活中來，也應(yīng)該回到生活中去，這不但可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也可以促進(jìn)學(xué)生理解物理知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力．認(rèn)知心理學(xué)表明，要讓學(xué)生真正理解知識，最有效的方式就是把知識應(yīng)用于生活[3]．

3.2.1 應(yīng)用1 “一一對應(yīng)”型

師生活動：教師先向茶寵灌一些水，再把熱水淋在茶寵身上(圖1)，請學(xué)生解釋為什么青蛙就會噴水.教師引導(dǎo)學(xué)生首先建立物理模型(圖2)，當(dāng)熱水淋在茶寵身上時，茶寵里面的空氣溫度升高，由于茶寵里面空氣質(zhì)量、體積不變，根據(jù)

圖1 青蛙噴水照片

圖2 青蛙噴水模型

可知茶寵里面空氣壓強變大，因此青蛙就會噴水．

教師再展示2021年高考廣東物理試題：在高空飛行的客機上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊．下飛機后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同．由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強______(選填“大于”“小于”或“等于)”機場地面大氣壓強．學(xué)生進(jìn)行分析：瓶蓋擰緊表示礦泉水瓶中空氣質(zhì)量不變，機場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同表示溫度不變，礦泉水瓶變癟了表示體積變小了，根據(jù)

可知壓強變大，即高空客艙內(nèi)的氣體壓強小于機場地面大氣壓強．

設(shè)計思路：教師首先引導(dǎo)學(xué)生審題，對文字進(jìn)行解讀，把文字轉(zhuǎn)化為物理量，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的分析概念性知識．學(xué)生分析青蛙噴水、礦泉水瓶變癟，先建立物理模型，再聯(lián)系題目實際，找出氣體狀態(tài)參量的變化情況，根據(jù)

進(jìn)行定性分析，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的運用概念性知識．

3.2.2 應(yīng)用2 “一分為二”型

師生活動：教師設(shè)置情境，在國慶期間，用一瓶氦氣(氦氣瓶與家用煤氣瓶類似)給沒有空氣的氣球充氣,如圖3所示，這瓶氦氣的壓強為p、體積為V．充氣過程不漏氣，且溫度不變．若充氣后氣球的壓強為p1，體積為V1，求最多可以充多少個氣球.學(xué)生在黑板上解答為

圖3 用氦氣瓶給氣球充氣

pV=p1V1N

引導(dǎo)學(xué)生分析：最多可以充多少個氣球？其中“最多”表示氦氣瓶中留有氣體的壓強為p1，而不是氦氣瓶中的氣體全部出來，故正確解答為

pV=p1V1N+p1V

教師再展示2010年高考山東物理試題：一太陽能空氣集熱器，如圖4所示，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時內(nèi)部封閉氣體的壓強為p0．經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T0=300 K升至T1=350 K．保持T1=350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0．求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值．

圖4 太陽能空氣集熱器

教師引導(dǎo)學(xué)生分析：集熱器里面的空氣，先做等容變化，再做等溫變化，最后做等壓變化．可得到如下等式

p1V0=p0(V0+ΔV)

由以上3個等式可得

設(shè)計思路：教師首先引導(dǎo)學(xué)生審題，對文字進(jìn)行解讀，把文字轉(zhuǎn)化為物理量，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的分析概念性知識．分析氦氣瓶與氣球、集熱器里面的空氣，先建立物理模型，再聯(lián)系題目實際，找出氣體狀態(tài)參量的變化情況，根據(jù)

進(jìn)行定量分析，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的運用概念性知識．

3.2.3 應(yīng)用3 “合二為一”型

師生活動：教師設(shè)置情境，若用充氣筒給沒有空氣的神州12號宇航服充氣(圖5)，充氣筒每下壓一次可以把壓強為p、體積為V、溫度為T的空氣充進(jìn)宇航服．要使宇航服的壓強為p′、體積為V′、溫度為T′，求需要下壓多少次？學(xué)生解答為

圖5 神州12號宇航員出艙

教師再展示2021年高考廣東物理試題：為方便抽取密封藥瓶里的藥液，護(hù)士一般先用注射器注入少量氣體到藥瓶里后再抽取藥液，如圖6所示．某種藥瓶的容積為0.9 mL，內(nèi)裝有0.5 mL的藥液，瓶內(nèi)氣體壓強為1.0×105Pa．護(hù)士把注射器內(nèi)橫截面積為0.3 cm2、長度為0.4 cm、壓強為1.0×105Pa的氣體注入藥瓶，若瓶內(nèi)外溫度相同且保持不變，氣體視為理想氣體，求此時藥瓶內(nèi)氣體的壓強．

圖6 注射器向藥瓶注入氣體

學(xué)生分析：

V1=0.9 mL-0.5 mL=0.4 mL
p1=1.0×105Pa
V2=0.3 cm2×0.4 cm=0.12 mL
p2=1.0×105Pa
p1V1+p2V2=p3V1

解得

p3=1.1×105Pa

為了讓學(xué)生了解廣東高考試題特點，引導(dǎo)學(xué)生不僅要訓(xùn)練高考題，還要研究高考題，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)．學(xué)生通過研究，總結(jié)出2021年廣東高考熱學(xué)試題特點：材料來源生活，且與題目深度融合，不是穿衣戴帽；圖像是示意圖不是實物圖；數(shù)據(jù)不是字母而是數(shù)值，且單位不是國際單位；研究對象為2個，即藥瓶子和注射器中的空氣；研究過程為1個，即等溫變化；考查類型為“合二為一”型．

教師又展示2021年“八省聯(lián)考”廣東物理試題：輪胎氣壓是行車安全的重要參數(shù)，某型號汽車輪胎容積V0為25 L，安全氣壓范圍為2.4～3.0 atm．汽車行駛一段時間后，發(fā)現(xiàn)胎壓下降到p1=2.0 atm，用車載氣泵給其充氣，氣泵每秒鐘注入0.5 L壓強p0=1.0 atm的空氣．忽略輪胎容積與氣體溫度的變化．為使氣壓回到安全范圍，求氣泵工作的時間范圍．學(xué)生完成本試題．

設(shè)計思路：分析宇航服充氣、注射器向藥瓶注入氣體，先建立物理模型，再聯(lián)系題目實際，找出氣體狀態(tài)參量的變化情況，根據(jù)

進(jìn)行定量分析，對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的運用概念性知識．做完廣東高考題后，引導(dǎo)學(xué)生分析試題特點，讓學(xué)生從學(xué)習(xí)者變?yōu)檠芯空摺谋粍诱咦優(yōu)橹鲃诱?，對?yīng)教育目標(biāo)分類表的評價概念性知識．分析輪胎中氣體，沒有依照常規(guī)求壓強、體積、溫度，而是求氣泵工作時間，屬于求解創(chuàng)新，因此對應(yīng)教育目標(biāo)分類表的創(chuàng)造概念性知識．

4 基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)策略

策略是指根據(jù)形勢發(fā)展而制定的行動方針和斗爭方式[4]．教學(xué)策略是在特定教學(xué)情境中，為完成教學(xué)目標(biāo)和適應(yīng)學(xué)生認(rèn)知需要，而制定的教學(xué)程序計劃和采取的教學(xué)實施措施[4]． 以“氣體實驗定律在生活中的應(yīng)用”為例，基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論，對高三物理一輪復(fù)習(xí)提出如下教學(xué)策略．

(1)用“整合”實現(xiàn)記憶目標(biāo)

記憶是指從長時記憶系統(tǒng)中提取相關(guān)知識，它包括再認(rèn)和回憶．再認(rèn)也叫識別，是指從長時記憶系統(tǒng)中提取相關(guān)知識與現(xiàn)在信息進(jìn)行比較；回憶也叫提取，是指從長時記憶系統(tǒng)中搜尋信息并帶入到現(xiàn)在工作中．在有意義的學(xué)習(xí)中，知識的記憶被整合到建構(gòu)新知識、解決新問題的過程中去了．如記憶理想氣體狀態(tài)方程，就是把

整合到真實的問題中去，讓學(xué)生在建構(gòu)新情境、解決新問題的過程中，明白公式中p,V,T,C的真實內(nèi)涵，這樣既可以加強知識記憶，也可以避免記憶錯誤．

(2)用“分類”實現(xiàn)理解目標(biāo)

理解是指將新知識與舊知識建立聯(lián)系，它包括解釋、舉例、分類、概要、推論、比較、說明．解釋是指將信息從一種表征形式轉(zhuǎn)化為另一種表征形式；舉例是指對一般概念或原理提供例子；分類是指從具體事例中發(fā)現(xiàn)一般概念或原理；概要是指用一句話表達(dá)呈現(xiàn)信息或抽象出一般主題；推論是指在一系列例子或事件中發(fā)現(xiàn)模式；比較是指兩個以上的客體、事件、觀念、問題或情景之間的相似性；說明是指能夠建構(gòu)、運用一個系統(tǒng)的因果模型．筆者整理了近10年關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程的高考題，根據(jù)理想氣體體積變化情況，把理想氣體狀態(tài)方程公式

分成3種類型：

1)一一對應(yīng)型公式為

2)一分為二型公式為

3)合二為一型公式為

通過以上分類，既可以增加公式理解，也可以降低解題難度．

(3)用“專題”實現(xiàn)運用目標(biāo)

運用是指用程序完成練習(xí)或解決問題，它包括執(zhí)行、實施．執(zhí)行是指遇到熟悉的任務(wù)會習(xí)慣地執(zhí)行一套程序；實施指選擇和運用一個程序完成不熟悉的任務(wù)．運用知識既是學(xué)習(xí)知識的目的，也是學(xué)習(xí)知識的重點，還是學(xué)習(xí)知識的難點．為了突破知識運用目標(biāo)，高三物理常采用專題教學(xué)．專題教學(xué)是指專門為了某一個重要問題，進(jìn)行收集、整理、分析、歸納、拓展的教學(xué)，它既可以突出知識重點、指引學(xué)生學(xué)習(xí)方向，提升教學(xué)精度，又可以突破知識難點、化解學(xué)生理解障礙，提升教學(xué)深度，還可以呈現(xiàn)知識脈絡(luò)、構(gòu)建學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)，提升教學(xué)寬度．如本節(jié)復(fù)習(xí)內(nèi)容，就是以理想氣體狀態(tài)方程為專題，根據(jù)高考考查情況，創(chuàng)設(shè)了3種類型練習(xí)，即一一對應(yīng)型、一分為二型、合二為一型，挑選了3個高考真題，即2021年廣東卷、2010年山東卷、2021年廣東卷，通過以上6個練習(xí)形成專題，讓學(xué)生在一節(jié)課中學(xué)習(xí)內(nèi)容聚焦理想氣體狀態(tài)方程，能夠有效突出學(xué)習(xí)重點，突破學(xué)習(xí)難點．

(4)用“轉(zhuǎn)化”實現(xiàn)分析目標(biāo)

(5)用“研題”實現(xiàn)評價目標(biāo)

評價是指依照標(biāo)準(zhǔn)做出判斷，它包括核查、評判．核查是指檢測一件產(chǎn)品的內(nèi)在一致性；評判是指依據(jù)外加的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)格對一個產(chǎn)品或過程所做的判斷．研題是指研究高考物理試題，總結(jié)出高考物理試題特點．引導(dǎo)學(xué)生研題，不僅可以把握高考物理試題方向，提高高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)的針對性，還可以培養(yǎng)學(xué)生分析能力、概括能力、合作能力．如引導(dǎo)學(xué)生一起分析2021年廣東高考熱學(xué)試題特點，學(xué)生相互討論，積極總結(jié)，最終得出6個特點．有些教師沒有引導(dǎo)學(xué)生去研題，學(xué)生做練習(xí)盲目性大，有時會出現(xiàn)“南轅北轍”現(xiàn)象，與高考背道而馳，從而增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，降低了學(xué)習(xí)效率．通過研題過程，更重要是讓學(xué)生養(yǎng)成分析研究的習(xí)慣，對學(xué)生未來發(fā)展，將會受益無窮！

(6)用“創(chuàng)新”實現(xiàn)創(chuàng)造目標(biāo)

創(chuàng)造是指整合元素以形成內(nèi)在一致的或功能上的整體．創(chuàng)造過程可以分解為3個階段：問題表征階段，即學(xué)生力圖理解任務(wù)，并生成可能的解答；解題計劃階段，即學(xué)生考察各種可能性和設(shè)計可能的計劃；解題執(zhí)行階段，即學(xué)生成功地貫徹計劃．因此創(chuàng)造過程可以設(shè)想為始于發(fā)散思維階段，即學(xué)生努力理解任務(wù)，并考慮多種可能的階段，稱為生成．接著是聚合思維階段，即學(xué)生設(shè)計出解答方法并將它轉(zhuǎn)化為行動計劃，稱為計劃．最后學(xué)生執(zhí)行計劃，同時建構(gòu)解答，稱為產(chǎn)生．創(chuàng)新是指創(chuàng)造新事物、新視角、新思想．創(chuàng)新是落實創(chuàng)造目標(biāo)最有效的手段，也是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)最重要的方式．《中國教育現(xiàn)代化2035》中指出，“強化實踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”．如分析輪胎大氣，沒有遵守常規(guī)求壓強、體積、溫度，而是創(chuàng)新多變，求氣泵工作時間．通過創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生思維，強化分析能力，能夠有效實現(xiàn)創(chuàng)造目標(biāo)．

5 結(jié)束語

布魯姆教育目標(biāo)分類理論的認(rèn)知過程與物理規(guī)律水平對應(yīng)，基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論的高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)，不會提升習(xí)題難度、增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而會培養(yǎng)學(xué)生思維、實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)．根據(jù)認(rèn)知本身復(fù)雜程度，認(rèn)知過程從低到高排列，按照認(rèn)知過程進(jìn)行高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)，可以促進(jìn)知識系統(tǒng)化、應(yīng)用深入化、復(fù)習(xí)高效化．