基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的物理學(xué)習(xí)進(jìn)階策略

李暉

［摘 要］學(xué)生經(jīng)驗(yàn)是教學(xué)的起點(diǎn)，“以學(xué)定教”就是基于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，使其與將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容建立關(guān)聯(lián)。物理教學(xué)中教師應(yīng)構(gòu)建基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的物理學(xué)習(xí)進(jìn)階模式，讓教學(xué)設(shè)計(jì)順應(yīng)學(xué)生的思維發(fā)展，指向?qū)W生經(jīng)驗(yàn)的生長，從而有效避免學(xué)習(xí)的盲目性，使實(shí)際教學(xué)效果顯著提升。

［關(guān)鍵詞］學(xué)生經(jīng)驗(yàn)；學(xué)習(xí)進(jìn)階；物理教學(xué)；策略

［中圖分類號］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）02-0047-03

一、物理課堂教學(xué)的問題與思考

從中學(xué)物理課程改革的視角反思當(dāng)前物理教學(xué)，發(fā)現(xiàn)存在的主要問題大體可以概括為以下四種：一是課堂學(xué)習(xí)方式比較單調(diào)，教師不能靈活、綜合運(yùn)用多種教育教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)；二是教學(xué)評價(jià)方式單一，教學(xué)診斷仍然禁錮于紙筆考試，表現(xiàn)性評價(jià)缺失，評價(jià)質(zhì)量不高；三是課堂思維深度與思維訓(xùn)練不夠，缺乏“授之以漁”的科學(xué)思想和科學(xué)方法教育，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)不夠；四是學(xué)生主體地位落實(shí)不夠，不能基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行針對性教學(xué)，課堂教學(xué)中雖然有以學(xué)生為中心的意識，但是課程設(shè)計(jì)與學(xué)生現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)，課堂結(jié)構(gòu)中仍存在以教師為中心的傾向，未能有效解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中生成的問題。針對上述問題，筆者認(rèn)為物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)以學(xué)生經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，把教學(xué)目標(biāo)隱藏在教學(xué)過程中，進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)。在具體教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)階，注重教學(xué)過程的延伸，將教與學(xué)的過程有機(jī)整合，讓學(xué)生真正成為課堂主人。

二、基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)進(jìn)階策略

（一）提供事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)

事實(shí)經(jīng)驗(yàn)是未加任何抽象概括的客觀現(xiàn)象，或者是曾經(jīng)經(jīng)歷過的事物在頭腦中留下的感性認(rèn)識，其顯著特征是碎片化，且相互間沒有建立緊密聯(lián)系。教學(xué)中的事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)是指學(xué)習(xí)者頭腦中已有的日常生活經(jīng)驗(yàn)和先前學(xué)習(xí)的結(jié)果，也包括在教學(xué)中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與事實(shí)。例如，運(yùn)動(dòng)的人和汽車都有能量；上拋的石子會(huì)上升得越來越慢，最后會(huì)掉到地上；車輛超速碰撞比低速碰撞產(chǎn)生的后果更嚴(yán)重；等等，這些都是事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，但學(xué)生并未了解這些事實(shí)背后的原理與規(guī)律，也未能將這些事實(shí)與能量概念建立起關(guān)聯(lián)。又如，生活中蹺蹺板重的一側(cè)會(huì)下降，輕的一側(cè)會(huì)上升，兩頭一樣重則可保持平衡。這些事實(shí)背后其實(shí)就是杠桿的平衡原理。這些直接經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)中天平的使用與原理有很多相似之處，如何有效利用，恰當(dāng)建立聯(lián)系呢？對學(xué)生新學(xué)的知識，教師首先要明確學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)生長點(diǎn)在哪里，與新知識相關(guān)聯(lián)的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)有哪些，從而根據(jù)這些事實(shí)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，有效組織教學(xué)。

（二）促進(jìn)映射與遷移

映射是事實(shí)經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)概念之間建立的簡單對應(yīng)，一般情況下是建立在客觀事物表象基礎(chǔ)上的。有時(shí)映射可能只是對客觀現(xiàn)象進(jìn)行類比的結(jié)果。比如，學(xué)習(xí)靜電力可能對應(yīng)靜電場時(shí)，教師常以重力對應(yīng)重力場來類比和映射，因?yàn)樵诤笳叩膶W(xué)習(xí)過程中，前者就是一種可靠的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，雖然沒有從本質(zhì)上揭示靜電場的內(nèi)涵，但是在學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)能達(dá)到當(dāng)下需求的學(xué)習(xí)效果，即理解靜電力和靜電場的關(guān)系。又比如，在學(xué)習(xí)天平的使用時(shí)，教師以生活中的蹺蹺板為原型進(jìn)行啟發(fā)，設(shè)計(jì)活動(dòng)任務(wù)：用蹺蹺板和配重估測一包食鹽的質(zhì)量。

基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)進(jìn)階設(shè)計(jì)（如圖1）：學(xué)生利用生活中蹺蹺板原型的經(jīng)驗(yàn)，使用配重來平衡食鹽的重量。食鹽的質(zhì)量設(shè)計(jì)為171.5 g。第一步，給學(xué)生四個(gè)50 g的鉤碼，讓學(xué)生去嘗試估測，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)三個(gè)鉤碼不夠，四個(gè)鉤碼多了，這一步能把質(zhì)量確定在150 g至200 g之間。第二步，想更加準(zhǔn)確地估測食鹽的質(zhì)量，需要更小的配重。教師再提供[5 g]的鋼珠，學(xué)生添加了四個(gè)鋼珠后發(fā)現(xiàn)不夠，五個(gè)鋼珠又多了，還是不能平衡。第三步，學(xué)生自然而然地想到還需要更小的鋼珠來配重。順應(yīng)學(xué)生的思路，教師再提供0.25 g的小鋼珠，以便學(xué)生配重，最終學(xué)生得到了一個(gè)相對準(zhǔn)確的估測質(zhì)量。第四步，思維逐步進(jìn)階，教師再增加難度，取走配重的小鋼珠，換成一個(gè)小金屬塊，學(xué)生將小金屬塊壓在蹺蹺板配重的一側(cè)，并適當(dāng)移動(dòng)位置，發(fā)現(xiàn)它能替代小鋼珠，使蹺蹺板平衡，即在金屬塊所處的位置標(biāo)注對應(yīng)的小鋼珠質(zhì)量。第五步，教師最后帶領(lǐng)學(xué)生反思這一操作的好處，在沒有小鋼珠配重的情況下，可以通過此方法使蹺蹺板平衡，而且還可以連續(xù)地增加配重。

這樣的教學(xué)，從學(xué)生熟悉的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，層層遞進(jìn)、步步深入，為學(xué)生提供了真切而豐富的原型與經(jīng)驗(yàn)。在接下來的托盤天平的學(xué)習(xí)中，學(xué)生就可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行映射和遷移：前期提供的鉤碼和鋼珠就是天平的大小砝碼，可移動(dòng)的小金屬塊就是天平的游碼，前面的實(shí)踐活動(dòng)為后續(xù)天平游碼的學(xué)習(xí)埋下伏筆，提供了感性認(rèn)識，促進(jìn)了學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的生長。在后續(xù)天平使用的自主學(xué)習(xí)中，學(xué)生就能以粗測食鹽質(zhì)量的方法為事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，自主遷移到天平的使用，真正感悟天平的原理與使用方法，從而在教學(xué)中起到四兩撥千斤的作用。

（三）注重關(guān)聯(lián)與整合

關(guān)聯(lián)是指事實(shí)經(jīng)驗(yàn)與待學(xué)知識之間的聯(lián)系。事實(shí)經(jīng)驗(yàn)與待學(xué)知識之間可能本無明顯聯(lián)系，需要進(jìn)行巧妙的教學(xué)設(shè)計(jì)讓其產(chǎn)生聯(lián)系。這些聯(lián)系可能是定性的，也可能是定量的，有時(shí)也是一種類比關(guān)系，不管怎樣都是認(rèn)識客觀世界的重要一步。比如，在探究歐姆定律實(shí)驗(yàn)中，通過前面的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，知道“電壓越大，電流越大；電阻越大，電流越小”。但是在未整合其關(guān)系時(shí)，這種關(guān)系只是停留在定性上。把電流主體抽離出來，運(yùn)用控制變量法關(guān)聯(lián)上相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，就能得出“電流與電壓成正比，與電阻成反比”的定量關(guān)系。又比如，在質(zhì)量概念的學(xué)習(xí)中，可以關(guān)聯(lián)生活中所說的輕重。有時(shí)在基于經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們還可以嘗試整合，在核心素養(yǎng)統(tǒng)整下，包含對整個(gè)認(rèn)知過程的反思與反省。把相關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)任務(wù)整合到一個(gè)具體的項(xiàng)目中來，整個(gè)大項(xiàng)目的推動(dòng)由多個(gè)或若干個(gè)事實(shí)經(jīng)驗(yàn)完成。例如，在“長度與時(shí)間的測量”一課中，對于刻度尺的使用，初中生已經(jīng)知道長度測量的基本方法和基本知識，教師講解的度很難把握。在實(shí)際教學(xué)中，常常出現(xiàn)兩種極端情況：一是教師無視學(xué)生的前概念和生活經(jīng)驗(yàn)，過多地講解學(xué)生已知的基礎(chǔ)知識，學(xué)生聽得索然無味，學(xué)習(xí)缺少應(yīng)有的深度和活力；二是教師認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)知道了相關(guān)知識內(nèi)容，一帶而過，將課堂主體落在長度單位換算和習(xí)題訓(xùn)練上，將長度的測量上成了習(xí)題課。那么，怎樣才能做到既合理利用學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗(yàn)，又充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓學(xué)生的長度測量學(xué)得生動(dòng)而又活潑呢？

設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)：測量學(xué)生身高。把刻度尺的使用關(guān)聯(lián)到這個(gè)任務(wù)中來。預(yù)備一個(gè)長兩米的尺子，中間有一米的刻度線，讓學(xué)生嘗試測量一名中學(xué)生的身高，通過估測，有的說是1.6米，也有的說是1.7米。讓學(xué)生思考：如果想測量得更加準(zhǔn)確，應(yīng)當(dāng)怎么辦？學(xué)生會(huì)想到在一米至兩米之間等分十格，使每一小格的長度為0.1米，這樣讀數(shù)更加準(zhǔn)確。教師再拿出準(zhǔn)備好的新標(biāo)度尺子重新測量，得出大約1.65米。繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生反思：如果想更加準(zhǔn)確，怎么辦呢？學(xué)生回答：在相鄰的兩條刻度線之間繼續(xù)等分更小間距的刻度線。讓學(xué)生在實(shí)際測量中明白分度值就是相鄰兩條刻度線之間的距離，學(xué)生也真正理解了分度值大小對測量的意義。通過項(xiàng)目設(shè)置，將分度值整合到制作刻度尺中。預(yù)設(shè)一條長16厘米的紙帶，讓學(xué)生利用該紙帶制作一把分度值為1厘米的刻度尺，學(xué)生通過對折的方式先尋找到1厘米的標(biāo)準(zhǔn)（分度值），用圓規(guī)截取，再在一根長木條上標(biāo)注上相應(yīng)的刻度?？潭瘸咧谱魍瓿珊?，讓學(xué)生測量物理課本的寬度，并與實(shí)際值做對比。這樣在整個(gè)長度的測量過程中，通過反思認(rèn)識分度值，通過認(rèn)識分度值制作刻度尺，手腦并用。讓知識與學(xué)生的實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，將應(yīng)用滲透在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，真正做到了以學(xué)定教。

三、基于經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)對物理教學(xué)的意義

（一）有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

在物理學(xué)科素養(yǎng)中，雖然明確提出了科學(xué)探究素養(yǎng)，但是中學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容一般是以知識為線索設(shè)置的，對科學(xué)探究部分并沒有系統(tǒng)的教學(xué)框架。因此，很多時(shí)候?qū)W生的科學(xué)探究處于一種無序狀態(tài)。以學(xué)生的科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)為線索，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，可使學(xué)生的科學(xué)探究能力得到有針對性的培養(yǎng)和提升。問題在于，學(xué)生有哪些可用的科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)？在生物學(xué)習(xí)中，需要做對照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中只能有一個(gè)變量，通過改變該變量研究其對實(shí)驗(yàn)的影響，這種方法生物學(xué)科稱為單一變量法，其原理與物理中的控制變量法相似，學(xué)生可以借鑒。有時(shí)雖然學(xué)習(xí)的內(nèi)容不同，但是探究思路是相同的，例如在牛頓第一定律的探究中我們讓物體動(dòng)起來的方法有很多種，可以推一下、拉一下、撞擊一下等。但是這些都不能很好地控制物體的速度，所以，我們引入了斜面，用斜面來控制物體的速度。我們把這種探究經(jīng)驗(yàn)引入到探究動(dòng)能的影響因素實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生的思維過渡自然流暢。比如，動(dòng)能大小的顯示，我們用小車撞擊木塊，通過木塊移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近來顯示木塊動(dòng)能的大小。同樣，對于重力勢能和彈性勢能的探究，這種方法也適用，其共性是通過轉(zhuǎn)換顯示能量的大小。學(xué)生的探究經(jīng)驗(yàn)不僅體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中，還體現(xiàn)在分析與論證上。例如，聲音不能在真空中傳播的實(shí)驗(yàn)，我們無法讓玻璃罩內(nèi)的空間變成絕對真空，但是可以通過實(shí)驗(yàn)加推理的方法，得到“聲音不能在真空中傳播”的結(jié)論。在牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)中，我們也無法讓小車在水平方向上不受一切外力作用，但通過實(shí)驗(yàn)加推理可以得出物體在不受外力作用時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生的科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)會(huì)指引他們探究各種問題，在實(shí)踐中明確科學(xué)探究的思想與方法。

（二）有助于學(xué)生自主建構(gòu)開放的知識體系

就學(xué)習(xí)內(nèi)容而言，學(xué)科知識屬于程序性知識。學(xué)習(xí)過程就是將已有的知識、經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)上新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。以學(xué)生經(jīng)驗(yàn)為主線，可以有效促進(jìn)學(xué)生對知識關(guān)聯(lián)、方法關(guān)聯(lián)的認(rèn)識。新知識的學(xué)習(xí)向來不是死板的，我們的課堂應(yīng)該是相對開放自由的。基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的知識關(guān)聯(lián)是多方向的，其中包含學(xué)生所期望的學(xué)習(xí)方向。教師的作用就是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)再構(gòu)，以學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)生長為抓手，求同存異，這樣更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課堂教學(xué)評價(jià)不應(yīng)以結(jié)果為導(dǎo)向去評價(jià)學(xué)生，教師應(yīng)當(dāng)對學(xué)生思考問題的過程多加肯定，這樣學(xué)生的思維也會(huì)更加開闊。

（三）有利于學(xué)生掌握科學(xué)思想方法

基于經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)很多實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)和相似點(diǎn)。很多實(shí)驗(yàn)雖然目的不同，但是需要解決的問題相似，因此，在實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)步驟的設(shè)計(jì)中，所用的解決問題的方法是相同或相似的，這就是物理實(shí)驗(yàn)中常用的學(xué)科思想方法。實(shí)驗(yàn)中常用的思想方法有很多，通過放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開展的實(shí)驗(yàn)有：研究聲音是怎樣產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)，把振動(dòng)的音叉放入水中，水盆中濺起水花；研究力可以使物體發(fā)生形變的實(shí)驗(yàn)，利用兩塊平面鏡二次反射來顯示桌面的微小形變。為此，我們還可以將玻璃瓶裝滿水，插入一根細(xì)管，通過水柱的變化來顯示玻璃瓶的微小形變。又如，在焦耳定律的探究實(shí)驗(yàn)中，利用電熱絲加熱空氣盒中的空氣，通過U形管液面高度差來顯示產(chǎn)生熱量的多少。以上都是在學(xué)習(xí)過程中用到的同一種學(xué)科思想。在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)不斷內(nèi)化學(xué)科思想，并以此推動(dòng)新知識的學(xué)習(xí)。

總之，教學(xué)過程中促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的思路和途徑是多樣的，重點(diǎn)是找到促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展的切入點(diǎn)，做到教學(xué)內(nèi)容既在知識層面上，又在活動(dòng)層面上，使科學(xué)探究與知識學(xué)習(xí)相統(tǒng)一。我們強(qiáng)調(diào)以學(xué)定教，其中的“學(xué)”應(yīng)該包含兩個(gè)認(rèn)識：一是學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和將要學(xué)習(xí)的知識之間要架設(shè)“橋梁”；二是在引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題的過程中，要反芻已有的生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。在具體物理教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生在做中學(xué)，在提升學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，順勢引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)物理知識，提升教學(xué)實(shí)效。日常教學(xué)中，教師對學(xué)生學(xué)習(xí)的預(yù)設(shè)更多的是基于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，順應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，以真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生開展生成性的自主學(xué)習(xí)。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ］

［1］ ?弭樂，郭玉英.基于整合的進(jìn)階式教學(xué)設(shè)計(jì)研究：以概念進(jìn)階與論證進(jìn)階為例［J］.物理教師，2021，42（1）： 2-7，11.

［2］ ?顧健，陳剛，肖晨.基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的初中物理深度學(xué)習(xí)初探：以“物體的浮與沉”為例［J］.物理教師，2018，39（9）：36-37，41.

（責(zé)任編輯 易志毅）