在概念教學(xué)中運(yùn)用學(xué)習(xí)進(jìn)階促進(jìn)新課標(biāo)的落實(shí)

李輝

摘? ?要：文章嘗試在物理概念教學(xué)中展開基于新課標(biāo)的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)，闡述了新課標(biāo)指導(dǎo)下的物理概念學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)流程，并與傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行了對比，分析了學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)的優(yōu)勢，提出了學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)實(shí)施的建議，期冀為核心素養(yǎng)提供可操作的實(shí)現(xiàn)路徑，助力教育改革的進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);學(xué)習(xí)進(jìn)階;物理概念;超重和失重

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）6-0009-5

1? ? 學(xué)習(xí)進(jìn)階促進(jìn)新課標(biāo)在物理概念教學(xué)中落地的可行性分析

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，在課程理念中對通過物理教學(xué)培育學(xué)生的核心素養(yǎng)提出明確要求：“要注重落實(shí)物理課程育人價(jià)值，構(gòu)建以生活與自然為基礎(chǔ)、以學(xué)科知識為支撐、以核心素養(yǎng)為主導(dǎo)、具有中國特色的普通高中物理課程”[1]。學(xué)生自主建構(gòu)有序、層次分明的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，有助于培養(yǎng)學(xué)生從本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系來把握客觀事物的認(rèn)知方式，這是養(yǎng)成核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。如何以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向規(guī)劃概念教學(xué)設(shè)計(jì)？如何實(shí)現(xiàn)可靠教學(xué)依據(jù)之上的教學(xué)設(shè)計(jì)？是擺在物理教師面前亟待解決的問題。

學(xué)習(xí)進(jìn)階研究結(jié)合了科學(xué)教育的實(shí)證研究成果，面向核心概念的理解，能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生思維認(rèn)知路徑的細(xì)致規(guī)劃，為教育者提供了可靠的教學(xué)分析以及教學(xué)實(shí)踐規(guī)劃的素材。在2017年我國新修訂的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，學(xué)習(xí)進(jìn)階研究傳遞出的區(qū)分變量、劃分層次以及認(rèn)知連貫、跨度合理等理念也有所體現(xiàn)[2]。新課標(biāo)、新高考背景下，借助學(xué)習(xí)進(jìn)階研究優(yōu)化新教材的物理概念教學(xué)，對于促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的系統(tǒng)感知，改善當(dāng)前概念教學(xué)的矛盾，推進(jìn)我國教育改革是值得探索的路徑。

2? ? 新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的物理概念學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)流程

結(jié)合學(xué)生認(rèn)知心理學(xué)等相關(guān)理論，將學(xué)習(xí)進(jìn)階視角下的高中物理概念教學(xué)開發(fā)流程擬定為：確立學(xué)習(xí)目標(biāo)、厘清學(xué)習(xí)主線、細(xì)化學(xué)習(xí)內(nèi)容、擬定教學(xué)流程、進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐反饋六個(gè)遞進(jìn)的部分[3-4]，如圖1所示。

3? ? 新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的對比

“超重和失重”概念聯(lián)系的知識點(diǎn)眾多，理解難度較大，是聯(lián)系“機(jī)械運(yùn)動”與“相互作用”中十分重要的概念，同時(shí)“超重和失重”概念既可以運(yùn)用于直線運(yùn)動又可以運(yùn)用于曲線運(yùn)動的學(xué)習(xí)，因此其教與學(xué)過程中存在的問題更具代表性。筆者在以“超重和失重”概念為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐后，對比分析了新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的區(qū)別，如表1所示。

4? ? 新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)對培育核心素養(yǎng)的積極作用

從教學(xué)順序來看，促進(jìn)學(xué)生概念理解進(jìn)階的視角下進(jìn)行的“超重和失重”教學(xué)實(shí)踐，是以學(xué)生對概念理解的認(rèn)知程度為主線由簡單到復(fù)雜作為教學(xué)活動展開的，而非知識點(diǎn)的難易程度。例如，傳統(tǒng)課堂將“測量重力的兩種方式”這一舊知識點(diǎn)的回顧作為開篇，其中很大一部分原因是其難度很小。但是，對于學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)下的概念教學(xué)，該知識點(diǎn)并非學(xué)習(xí)超重、失重前的必要概念。因此，選擇更容易搭建學(xué)生認(rèn)知平臺的游戲體驗(yàn)入手，而將“測量重力的兩種方式”在后續(xù)合適的問題情境中穿插進(jìn)去以實(shí)現(xiàn)課標(biāo)對于知識點(diǎn)講授的要求。從學(xué)的角度看，以教師創(chuàng)設(shè)的問題為引導(dǎo)，整體呈現(xiàn)從事實(shí)經(jīng)驗(yàn)到提取科學(xué)概念、從定性理解科學(xué)概念到定量理解科學(xué)概念的學(xué)習(xí)過程，尊重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的每個(gè)過程。

教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重而言，傳統(tǒng)課堂以知識點(diǎn)為教學(xué)主要內(nèi)容，依據(jù)學(xué)生學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)將其劃分為重點(diǎn)、難點(diǎn)，通過傾斜時(shí)間以及加強(qiáng)練習(xí)來突出本節(jié)課“超重、失重定義及條件”這一重點(diǎn)，通過強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)的方式來攻克“超重、失重與速度方向無關(guān)”這一難點(diǎn)。而對于在學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)下的教學(xué)，將所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容劃分為超重和失重概念（類別一）以及促進(jìn)超重、失重概念理解的相關(guān)概念（類別二）兩類，其中“超重、失重定義”“超重、失重與速度方向無關(guān)”“超重、失重的條件”屬于類別一，而“視重”“完全失重”“測量重力的兩種方式”為類別二。類別一是概念理解學(xué)習(xí)的主體，類別二的學(xué)習(xí)為更好地理解重點(diǎn)起到輔助作用。學(xué)習(xí)進(jìn)階視角下的超重與失重概念教學(xué)方案能夠更加合理地組織課堂教學(xué)具體內(nèi)容，為強(qiáng)化教學(xué)重點(diǎn)、攻破教學(xué)難點(diǎn)提供了可操作的事實(shí)依據(jù)。

從教學(xué)的方式而言，兩者都是借助大量的問題來引發(fā)學(xué)生的思考，但在問題設(shè)置上有明顯的不同。在結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)的班級中，教師設(shè)置的驅(qū)動問題多是在為學(xué)生補(bǔ)充事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，在足夠事實(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)認(rèn)知的矛盾點(diǎn)，進(jìn)而不斷修正原有認(rèn)知，并搭建新的知識框架。而采用傳統(tǒng)教學(xué)方式的班級中，教學(xué)方式就是直接拋出關(guān)鍵問題，要求學(xué)生以思考問題的方式被動接受新的知識點(diǎn)。例如，對于“加速度有豎直方向分量時(shí)，才可能出現(xiàn)超重或者失重現(xiàn)象”這一概念的理解，改進(jìn)后采用的教學(xué)方式為：在分析完“豎直電梯”里人的超重、失重情況后，先讓學(xué)生分析“水平電梯”上人是否有超重、失重情況，再讓電梯方向改為“斜向上”進(jìn)行同樣的分析。經(jīng)歷這樣的思維認(rèn)知過程，學(xué)生容易將前后條件的改變與結(jié)果的不同進(jìn)行聯(lián)系對比，進(jìn)而得到規(guī)律性的認(rèn)識。而傳統(tǒng)教學(xué)中直接練習(xí)人隨著電梯“斜向上”運(yùn)動的超重和失重情況，沒有充分考慮到學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)只能依靠記憶。

5? ? 新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)進(jìn)階物理概念教學(xué)實(shí)施建議

5.1? ? 挖掘新舊知識的橫縱聯(lián)系，提升教學(xué)分析能力

類比法是挖掘橫縱聯(lián)系的可操作性方法，在進(jìn)行教學(xué)分析時(shí)，教師可以先將學(xué)習(xí)新物理概念的相關(guān)知識進(jìn)行陳列，結(jié)合知識的特點(diǎn)尋找相似的表述，可以嘗試從概念名稱、表述性質(zhì)、涉及要素的相似性等方面進(jìn)行分析。

例如，高中動能概念的建立，可以與學(xué)生已學(xué)過的重力勢能、彈性勢能概念進(jìn)行類比，如表2所示。經(jīng)過橫向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn)，動能和勢能發(fā)生變化時(shí)都對應(yīng)著力做功，這種相似性的發(fā)掘強(qiáng)化了做功是能量變化的原因這一關(guān)系。而勢能與動能在做功與能量變化之間的定量關(guān)系上呈現(xiàn)出截然相反的特點(diǎn)，這正是一種特殊的能量守恒的表現(xiàn)，可以為后面機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)提供問題情境[4]。

挖掘聯(lián)系可以對概念追根溯源，找出新的概念與原有認(rèn)識的邏輯關(guān)系，找到新知識建構(gòu)的生長點(diǎn)，提取與新授知識相關(guān)的事實(shí)或經(jīng)驗(yàn)。例如，如圖2所示，當(dāng)高中生在學(xué)習(xí)動能的表達(dá)式時(shí)，與動能相關(guān)的舊知識有“物體的質(zhì)量和運(yùn)動速度影響動能的大小，且物體質(zhì)量越大，動能越大，物體運(yùn)動速度越大，動能越大”（基礎(chǔ)一）以及“做功是能量變化的量度”（基礎(chǔ)二）兩個(gè)方面。從基礎(chǔ)一出發(fā)，詢問學(xué)生某一小車的動能什么時(shí)候會變化？引導(dǎo)學(xué)生提取出關(guān)鍵信息：質(zhì)量不變的物體，改變動能只能是速度變化。再進(jìn)一步詢問為什么速度會變化？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合對牛頓第一定律或牛頓第二定律的認(rèn)識將思維連接到合力上。這樣對于基礎(chǔ)一實(shí)現(xiàn)了由“動能到速度”，再由“速度到合力”兩次聯(lián)系的建立。此時(shí)再結(jié)合學(xué)生對基礎(chǔ)二的認(rèn)識，容易催生“合力做功與動能變化有關(guān)系”的猜想。相比于許多教師“不打自招”地直接告訴學(xué)生去試一試用合力做功來推導(dǎo)動能的表達(dá)式，這種在舊知識基礎(chǔ)上建立聯(lián)系的教學(xué)思路既保護(hù)了學(xué)生的求知欲，又實(shí)現(xiàn)了學(xué)生認(rèn)知的進(jìn)階，是對學(xué)生新知識的認(rèn)知鋪墊，也是舊知識的認(rèn)知深入。

5.2? ? 充分利用問題情境，引導(dǎo)學(xué)生自主攻克認(rèn)知“階”點(diǎn)

教師可以通過問題情境引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。認(rèn)知沖突是連接新舊知識、促進(jìn)知識體系建構(gòu)的源動力。學(xué)生以原有知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)去解釋新的問題情境時(shí)，發(fā)現(xiàn)難以解決的矛盾點(diǎn)時(shí)認(rèn)知沖突也就產(chǎn)生。在教學(xué)過程中充分調(diào)動學(xué)生的認(rèn)知沖突需要做到兩個(gè)方面：一方面，用于引發(fā)認(rèn)知沖突的情境要有趣、矛盾點(diǎn)明顯;另一方面，學(xué)生要能用物理學(xué)語言歸納問題主干，實(shí)現(xiàn)由事實(shí)現(xiàn)象陳述向理性語言表述的跨越。

例如，如圖3所示，在學(xué)習(xí)自感概念時(shí)，教師要求十幾位學(xué)生手拉手與合適的自感線圈一起并聯(lián)到電源兩端。根據(jù)學(xué)生原有認(rèn)知，因?yàn)槊咳朔謸?dān)的電壓極小，所以在關(guān)閉以及斷開干路開關(guān)時(shí)，每個(gè)人均不會發(fā)生觸電現(xiàn)象。當(dāng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生切身體會到干路開關(guān)斷開時(shí)的觸電感，這是原有知識中難以解釋的，進(jìn)而產(chǎn)生矛盾點(diǎn)。此時(shí)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生從感官現(xiàn)象尋找出問題根源，學(xué)生們實(shí)驗(yàn)過程中已經(jīng)對并聯(lián)自感線圈有什么作用開始抱有疑問了，借助這一點(diǎn)將斷開開關(guān)反而觸電的原因歸結(jié)到自感線圈上，詢問學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？通過學(xué)生討論、補(bǔ)充發(fā)言得出“斷開開關(guān)的瞬間自感線圈產(chǎn)生較大電流”的歸因，實(shí)現(xiàn)用理性語言解釋事實(shí)現(xiàn)象。

教師可以借助問題情境補(bǔ)充學(xué)生的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)不足是其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生障礙的一大原因，學(xué)生對新知識的認(rèn)知建立在原有的生活體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)或認(rèn)識的基礎(chǔ)之上，通過對這些意識或者認(rèn)識有選擇的歸納和強(qiáng)化，獲得理性的認(rèn)知[5]。比如，學(xué)生需要具有接觸面越粗糙摩擦力越大的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)才能建立摩擦力的概念，加速度概念的建立則需要不同物體速度變化快慢不同的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)。在這個(gè)過程中，學(xué)生把相對抽象的科學(xué)概念借助大量的事實(shí)獲得形象化認(rèn)識，經(jīng)歷抽象、概括、推理的思維過程之后，事實(shí)經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)概念之間實(shí)質(zhì)性聯(lián)系得到加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)從感性的事實(shí)到理性的結(jié)論的自主建構(gòu)。

例如，在學(xué)習(xí)“超重和失重現(xiàn)象產(chǎn)生只與豎直方向有無加速度分量有關(guān)系而與水平方向的加速度分量無關(guān)”時(shí)，學(xué)生面對的認(rèn)知困難主要是根本就想不到物體的運(yùn)動方向可能有水平或者斜向，而不僅僅是豎直方向的運(yùn)動。因此，在引用豎直電梯之后，可以為學(xué)生補(bǔ)充機(jī)場水平運(yùn)輸電梯的案例，引導(dǎo)學(xué)生逐次分析物體在水平電梯上的超重、失重狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水平方向運(yùn)動的物體不存在超重、失重現(xiàn)象，可見不是有加速度就會有超重、失重現(xiàn)象。此時(shí)，教師再次為學(xué)生補(bǔ)充超市斜向的傳送電梯的案例，經(jīng)過與水平、豎直案例的對比，歸納得到“只有物體豎直方向有加速度分量才會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象”。在獲得充足的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)之后，學(xué)生能夠容易地解決“階”，從而自主獲得正確認(rèn)知。

5.3? ? 注重教學(xué)引導(dǎo)性語言的推敲，提高課堂的教學(xué)效率

教師課前應(yīng)當(dāng)基于概念理解的層級劃分提前準(zhǔn)備引導(dǎo)語。在教學(xué)分析階段，教師會基于學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行概念理解層級劃分，這實(shí)際上是對學(xué)生理解某一具體概念的學(xué)習(xí)路徑分析，展示了學(xué)生認(rèn)知從低到高、逐步深入的具體表現(xiàn)以及學(xué)習(xí)過程中可能遇到的思維障礙或困難。概念理解層級為引導(dǎo)語言的組織提供參考，同時(shí)引導(dǎo)語言為促進(jìn)學(xué)生由低層級認(rèn)知到高層級認(rèn)知的跨越起到促進(jìn)作用。

貫徹最少啟發(fā)原則，不能面面俱到。這意味著教師在利用引導(dǎo)性語言鋪設(shè)思維臺階啟發(fā)學(xué)生思維的過程中，盡可能鋪設(shè)最少的臺階引導(dǎo)學(xué)生解決問題，保證學(xué)生具有充分探索和表達(dá)的時(shí)間與空間。對學(xué)生學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)診斷是貫徹最少啟發(fā)原則的前提。另外，引導(dǎo)性語言的問題指向要明確，不能含糊其辭。例如，學(xué)生在從“超重、失重與物體運(yùn)動方向無關(guān)”理解水平向“超重、失重現(xiàn)象與物體運(yùn)動的加速度有關(guān)”水平跨越時(shí)，問題的關(guān)鍵是想讓學(xué)生從直觀的運(yùn)動現(xiàn)象中概括超重和失重的條件。因此，教師可以用“兩次出現(xiàn)超重時(shí)，人的運(yùn)動狀態(tài)有什么共同和不同點(diǎn)”來引導(dǎo)，相比于“什么時(shí)候出現(xiàn)超重現(xiàn)象呢”，第一種說法強(qiáng)調(diào)了人的運(yùn)動狀態(tài)這一因素，明確了研究對象;另外，要求學(xué)生進(jìn)行劃分類別再尋找共性進(jìn)而尋找規(guī)律，明確了研究方法。這樣既傳遞了問題信息，又提供了方法引導(dǎo)。

教師可以尋求各個(gè)途徑的資源，潤色語言的表述。切合的教學(xué)引導(dǎo)性語言需要教師進(jìn)行課前分析，反復(fù)推敲，不斷打磨，以實(shí)現(xiàn)良好的課堂節(jié)奏。教師可以通過查閱文獻(xiàn)、書刊、報(bào)紙及網(wǎng)上的各種視頻資源，查找關(guān)于課堂優(yōu)秀語言組織的相關(guān)資料，對其進(jìn)行篩選，學(xué)習(xí)其相關(guān)的有價(jià)值的實(shí)踐方法，并積累合理可行的教學(xué)案例。充分發(fā)揮教師之間相互交流的作用，在不同教學(xué)習(xí)慣、教學(xué)理念的碰撞中獲得更多的靈感和啟發(fā)。另外，在教學(xué)工作之余，嘗試進(jìn)行微課實(shí)踐，記錄心得體會，總結(jié)與反思自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升精確生動引導(dǎo)的水平，使得教學(xué)引導(dǎo)的語言既不是跨度太大、不著邊際，也不是面面俱到，既能保證學(xué)生具有充分探索和表達(dá)的時(shí)間與空間，又能夠使學(xué)生緊跟教學(xué)主線，不至于脫離主題，提高教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）