基于學(xué)習(xí)進階的初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)研究
——以“浮力”為例

羅小飛，毛國永

1.慈溪市新世紀實驗學(xué)校，浙江 寧波 315301

2.慈溪市教育局教研室，浙江 寧波 315300

當(dāng)前，初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)普遍存在學(xué)習(xí)進階不明、目標(biāo)定位不準、學(xué)習(xí)活動淺表等問題，從而導(dǎo)致復(fù)習(xí)教學(xué)不能很好地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，滿足學(xué)生的認知進階需求，不能很好地達成學(xué)生的階段學(xué)習(xí)目標(biāo)，整體復(fù)習(xí)教學(xué)與新課程改革嚴重脫節(jié)。為此，從規(guī)劃進階路徑、確定進階目標(biāo)、探索設(shè)計方法三個層面著手，希望從根源上突破困境，更新教師理念，提升教師復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計水平，改變目前初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀。

1 規(guī)劃初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)進階路徑

學(xué)習(xí)進階是描述學(xué)生一系列基于學(xué)科知識，連續(xù)又逐步深入的思維活動，旨在刻畫學(xué)生科學(xué)認知水平的發(fā)展過程［1］。在復(fù)習(xí)教學(xué)的不同階段，教師應(yīng)該正確選取進階變量，規(guī)劃進階路徑，對學(xué)生在不同復(fù)習(xí)階段的認識水平進行具體描述。

1.1 進階變量的選取

初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的過程可以從多個維度進行描述，這些維度便是進階變量。進階變量的選取雖然沒有固定的模式可依，但是所選取的進階變量應(yīng)能夠從不同角度對學(xué)生的認知特征進行闡述，為教學(xué)提供更豐富的信息［1］。

初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)過程是圍繞著科學(xué)知識展開的，在知識逐步形成清晰科學(xué)觀念的過程中，學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，探究實踐能力得到提升，態(tài)度責(zé)任得到培養(yǎng)，從而使得學(xué)生的認知水平逐步提高?；诖耍x取科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任四個方面作為進階變量，來區(qū)分學(xué)生認知水平的不同層級。

1.2 進階路徑的規(guī)劃

為了能更全面地描述和解釋不同復(fù)習(xí)階段學(xué)生的認識水平，應(yīng)首先確定最低和最高層級：復(fù)習(xí)教學(xué)的最高層級是學(xué)生能夠達到的最高素養(yǎng)水平（達成），最低層級是學(xué)生新課素養(yǎng)水平（起步）。然后再確定中間層級，中間層級應(yīng)覆蓋學(xué)生從最低層級向最高層級過渡的主要階段。

2 確定初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)進階目標(biāo)

根據(jù)確定的進階變量和進階路徑，對照《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準（2022年版）》的要求（“內(nèi)容要求”和“學(xué)業(yè)要求”）［2］，結(jié)合教學(xué)實踐和經(jīng)驗，以進階變量為抓手，確定了由淺入深、由易到難、由表及里的復(fù)習(xí)教學(xué)進階目標(biāo)（表1）。

表1 初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的進階目標(biāo)

在“不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)進階目標(biāo)”的指引下，參照《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準（2022年版）》中有關(guān)“浮力”的具體要求（內(nèi)容要求：通過實驗認識阿基米德原理和沉浮條件，并解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。學(xué)業(yè)要求：能用等效替換的方法理解阿基米德原理；能用實驗探究阿基米德原理；能用壓強原理解釋阿基米德原理），結(jié)合學(xué)生認識、理解和應(yīng)用浮力知識的實際情況，確定了“浮力”在這三個復(fù)習(xí)階段的教學(xué)進階目標(biāo)（圖1）。

圖1 “浮力”在不同復(fù)習(xí)階段的進階目標(biāo)

3 探索初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計方法

參照不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)進階目標(biāo)，探索達成各階段目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計方法，注重設(shè)計方法的針對性、適切性和有效性。

3.1 單元復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計方法

初中科學(xué)單元復(fù)習(xí)課應(yīng)創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，并由情境引發(fā)問題，在問題解決的過程中引導(dǎo)學(xué)生進行知識建構(gòu)、模型建構(gòu)、變式訓(xùn)練，從而使知識更加系統(tǒng)、方法更加靈活、思維更加活躍。因此，單元復(fù)習(xí)課可分成知識建構(gòu)型（圖2）、模型建構(gòu)型（圖3）和變式訓(xùn)練型（圖4）三類。在實際教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實際情況，既可以只選擇其中一個類型，也可以在一節(jié)復(fù)習(xí)課中選擇其中兩個或三個類型進行組合。

圖2 知識建構(gòu)型

圖3 模型建構(gòu)型

圖4 變式訓(xùn)練型

本案例采用“知識建構(gòu)型”和“模型建構(gòu)型”相結(jié)合的方式進行“浮力”單元復(fù)習(xí)教學(xué)。其中，就“模型建構(gòu)”而言，先以仿真“潛艇”為載體創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，并由情境引發(fā)有關(guān)浮力的三種“雛模”。甲：“潛艇”在密度不同的海面漂浮——液體密度不同，物體質(zhì)量相同且漂??；乙：“潛艇”下潛但未完全沒入海面——液體密度相同，物體質(zhì)量不同且漂??；丙：“潛艇”遭遇深海斷崖——液體密度不同，V排相同（圖5）。

圖5 利用仿真“潛艇”創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

有了“雛模”之后，再利用系列問題（問題群）來驅(qū)動學(xué)生思維，逐步建構(gòu)模型。針對“液體密度不同，物體質(zhì)量相同且漂浮”，可以設(shè)計如表2所示的系列問題。

表2 建構(gòu)模型系列問題

模型建構(gòu)的一般流程為“情境創(chuàng)設(shè)—雛模勾勒—問題驅(qū)動—模型建構(gòu)”。參照該流程，“浮力”的單元復(fù)習(xí)教學(xué)建構(gòu)了四個模型（圖6）。在此基礎(chǔ)上，追問1：這四個模型中哪兩個比較接近，請說明理由？追問2：這四個模型在計算浮力大小時，都用到了哪些基本方法？通過追加的這兩個問題，讓學(xué)生在模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)“受力分析法”和“阿基米德原理法”是四個模型共用的基本方法，從而加深對科學(xué)本質(zhì)的認識。

圖6 四個模型

課堂從知識回顧和梳理開始，再聯(lián)系浮力的應(yīng)用來建構(gòu)模型，最后利用思維導(dǎo)圖建構(gòu)知識體系（圖7）。

圖7 用思維導(dǎo)圖來梳理“浮力”知識體系

3.2 探索中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計方法

在初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)的素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)較單元復(fù)習(xí)教學(xué)明顯進階。以趣味情境主線（明線）對應(yīng)中考核心考點主線（暗線）來貫穿課堂始終，并利用“任務(wù)”和“問題”雙重驅(qū)動學(xué)生思維［3］，用“主線貫穿，思維奔馳”的“主線型”中考復(fù)習(xí)課來開啟中考高效復(fù)習(xí)之門（圖8）［4］。

圖8 中考第一輪“主線型”復(fù)習(xí)教學(xué)的模式示意圖

在中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)中，以“沖鴨”作為載體，一則它是“激勵語”“表情包”，二則它又表示朝氣蓬勃的“各種鴨子”。它遠比慣用的“小球”“木塊”更具吸引力，能在復(fù)習(xí)課中瞬間激起學(xué)生的興趣。然后創(chuàng)設(shè)“‘沖鴨’漂浮在水面（通過觀察和探究實驗認識阿基米德原理）”“‘沖鴨’掉落在水中（運用阿基米德原理和受力分析進行計算）”“‘沖鴨’上升或下沉（應(yīng)用阿基米德原理和沉浮條件解釋現(xiàn)象）”這三個趣味情境，形成一條以“沖鴨”為載體的情境主線（圖9）。

圖9 從浮力的“核心考點主線”來創(chuàng)設(shè)“趣味情境主線”

三大趣味情境的設(shè)置不僅對應(yīng)中考核心考點，還借此引發(fā)三大真實任務(wù)：“探究浮力的原理”“計算浮力的大小”和“鞏固浮力的應(yīng)用”。三大任務(wù)內(nèi)含若干子任務(wù)，每個子任務(wù)又通過問題鏈來驅(qū)動?？傊?，“任務(wù)”和“問題”由易到難、層層展開、持續(xù)推進，最大限度地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

“計算浮力的大小”由“議一議”“比一比”“算一算”“變一變”四個子任務(wù)組成，其中“變一變”子任務(wù)在“‘沖鴨’掉落在水中”的情境中（圖10），讓學(xué)生綜合運用阿基米德原理、受力分析和沉浮條件來解決較難問題，提升學(xué)生思維品質(zhì)（思維的深刻性、邏輯性、廣闊性、靈活性、獨創(chuàng)性等［5］），具體的問題鏈設(shè)計如表3所示。

圖10 “沖鴨”掉落在水中前、中、后的三個情境

表3 “變一變”問題鏈及設(shè)計意圖

3.3 中考第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計方法

中考第二輪復(fù)習(xí)是針對學(xué)生的實際情況進行查漏補缺的一輪復(fù)習(xí)，它在中考復(fù)習(xí)中起著舉足輕重的作用。然而，我們的教師往往會用大量各地的模擬試卷進行撒網(wǎng)式演練，并沒有達到實質(zhì)性地進行查漏補缺的目的。所以，教師必須再次研究課程標(biāo)準、教材、近幾年中考試題，同時根據(jù)學(xué)生的心智特點、復(fù)習(xí)情況，針對高頻考點、疑難點、易錯點、遺漏點等先進行梳理，再進行合理分割，最后巧妙地設(shè)計“專題型復(fù)習(xí)課”（包括知識專題型、技能專題型、方法專題型）來突破瓶頸、增效提分。此外，我們還可以開展“綜合型復(fù)習(xí)課”（“微項目學(xué)習(xí)”或“研究性學(xué)習(xí)”等），具體模式如圖11所示。

圖11 中考第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)的模式示意圖

在浮力第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)中，采用了研究性學(xué)習(xí)——基于情境，提出自己感興趣的問題，在教師的輔助下由學(xué)生策劃、執(zhí)行和評價。創(chuàng)設(shè)“曹沖稱象”故事情境，先讓學(xué)生闡述原理，并提煉其中的科學(xué)方法（等量替換法等），再讓學(xué)生說說受到的啟發(fā)，以及最想研制什么？然后，學(xué)生圍繞自己最想研制的“浮力秤”，通過設(shè)計方案、加工制作、評價作品、修改迭代、交流反思等進行一系列研究性學(xué)習(xí)。

在設(shè)計初始方案時，學(xué)生主要就“如何標(biāo)定0 刻度線”“如何標(biāo)定其他刻度”“如何使得刻度均勻”等問題展開討論。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計、制作了第一代浮力秤，并用它來稱雞蛋。但是雞蛋總是滾向一邊（圖12 甲），稱量很不方便。部分機靈的學(xué)生將雞蛋放入一次性塑料杯，然后將整體放在浮力秤上，的確穩(wěn)定了許多（圖12 乙），但有學(xué)生質(zhì)疑塑料杯的質(zhì)量會影響測量的準確程度，且較大的物體很難裝入塑料杯中。此外，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)透過水槽讀數(shù)不是很清楚。

圖12 第一代浮力秤

在作品評價的基礎(chǔ)上，學(xué)生就“如何提高穩(wěn)定度”“如何方便讀數(shù)”等問題展開討論。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計制作了第二代浮力秤（圖13），浮筒底部裝鋅粒增加穩(wěn)定度，盛水容器是薄壁玻璃筒，上加秤盤方便放置物體。學(xué)生在交流反思的時候，又提出了新的設(shè)計要求，想設(shè)計出量程更大、準確度更高、搬運更方便的第三代浮力秤。

圖13 第二代浮力秤

綜上，在浮力的研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生善于與他人合作交流，靈活應(yīng)用已有的思維方法共同解決科學(xué)、技術(shù)與工程問題，使學(xué)生科學(xué)思維、探究實踐等素養(yǎng)再次得到發(fā)展。

4 結(jié)束語

基于學(xué)習(xí)進階理論，以核心素養(yǎng)為抓手，規(guī)劃從新課素養(yǎng)水平（起步）到最高素養(yǎng)水平（達成）的復(fù)習(xí)教學(xué)進階路徑，確定不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)的進階目標(biāo)，探索不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計方法，從根本上突破目前復(fù)習(xí)教學(xué)的困境，讓復(fù)習(xí)教學(xué)煥發(fā)蓬勃生機。