以“加速度”为例的学习进阶理论应用探索

郑颖　徐晓梅

【摘 要】学习进阶是目前国际科学教育研究领域关注的热点问题，其本质是围绕学科中对大概念的认知发展过程构建基于学生认知发展的学习进阶路径。文章以高中物理“加速度”核心概念为例，尝试作学习进阶理论在中学物理教学中的应用探索。

【关键词】学习进阶；高中物理教学；加速度

【基金项目】本文系国家级专业（物理专业）综合改革试点项目；云南师范大学研究生教育教学改革项目“《物理教学论》课程案例教学建设”（项目号：YJG2015-A08）的阶段性成果。

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）03-0088-03

学习进阶（learning progressions，简称LPs）也称学习进程，是目前国际科学教育研究领域正在关注的热点问题之一，其本质是围绕学科中对大概念的认知发展过程构建基于学生认知发展的学习进阶路径。目前，我國对学习进阶的研究仍缺乏大规模的教学实践探索，针对某一模块的学习进阶的构建的文章相对较少。为研究学习进阶理论对高中物理课堂教学及物理学习方式所起的作用，文章将以构建学习进阶理论下的有关高中物理“加速度”核心概念模块的学习进阶为例，尝试应用学习进阶理论探讨有关加速度的教学，期望能对学习进阶理论在高中物理教学中的应用有一些启发。

一、学习进阶的基本组成要素

美国国家教育委员会在《将科学带入校园》报告中提出，学习进阶是描述学生对于某个主题连续的、更加熟练的思考方式，这些思考方式能随着学生对这个主题的学习和探究依次连续发展。

学习进阶由进阶起点、中间水平、进阶终点构成。学习进阶的起点是指学生已有的经验和知识，学习进阶思想认为，学生对某一核心概念的理解不是一蹴而就的，而是需要经过许多个不同的中间水平，在一定的时间范围内，依靠恰当的教学策略而逐渐发展、不断成熟的结果。学习进阶定量化地描述了学生在学习某一主题时不同的思考方式，更重要的是，它通常会关注学生的“错误思考”，进而寻找最佳的教学模式，以促进各水平“阶”的发生，然而这种进阶途径又并非是唯一的。依据学习进阶的定义，一个完整的学习进阶应包括以下基本要素：①进阶变量：追踪学生对某一学科核心概念的阶段性发展；②水平层次：学习进阶发展路径的中间步骤，用来描述学生学习发展过程中存在的不同阶段；③学习表现：描述处于某个特定水平层次的学生能够达到的成就，包括各中间层次表现和目标表现；④评价：用于跟踪学生的学习随时间推移的发展是否与假定的进阶一致。

二、“加速度”概念的学习进阶构建

“加速度”是高中物理运动学中一个极为抽象的概念，是将运动和力联系的桥梁。教材将这一内容安排在学生学习了速度之后，先通过一些实例让学生了解了为什么提出加速度的概念；接着引导学生从加速度的定义式认识加速度的本质，探讨运动学的规律；然后再将加速度概念纳入牛顿定律体系中，帮助学生体会合外力是产生加速度的原因，并将物体的运动状态和受力情况联系起来，深入到解决实际问题当中。这样的安排，符合学生的认知发展规律，也使得加速度学习进阶的构建有迹可循，据此，笔者将“加速度”的学习进阶构建成如表1所示。

三、基于学习进阶理论的教学思考

表1反映出学习进阶能够描述学生知识学习过程的发展阶段，依据学习进阶路径，有助于教师分析各阶段学生的思维特点及错误理解。在加速度教学中应注意一些问题。

1. 立足学生前概念并逐渐加深学生的概念理解

学习进阶反映的是每一进阶层次学生的思维发展过程，学生在生活中缺乏与加速度有关现象的感性认识，在理解和运用的时候必然出现不同程度的困难，因而要求教师在设计每个阶段的教学目标时，都要从学生现有的认知水平出发，立足于学生已有的前概念知识，发现学生的能力层次及存在的错误认知。同时，要依据各阶段学生的不同需求依次介入课程，确保教学的连贯性，进而不断加深和纠正学生对加速度概念的认识。如以为何提出加速度的概念为进阶起点，可通过对比“用速度来描述物体运动的快慢”的探究方法，结合一定的教学手段（图片、实验、生活事例等）呈现出物体由静止到运动、运动到静止的过程中，速度在发生变化，而加速度就是描述物体速度变化快慢的物理量，随后在学生的学习过程中纠正学生对“加速度就是使速度增加，是速度的增加量”这些错误理解。

2. 优化设计各阶段的教学内容

虽然在“一标多本”的课程建设下，不同教材对加速度概念的构建有所不同。但是，关于学生对概念理解的形成过程及教师基于核心素养导向的教学策略是环环相扣的，最终的目的都是帮助学生更深入连贯地理解加速度这一核心概念。因而在确定了学习进阶后，需要教师依据课标和教材进行组织及细化每个阶段的教学内容及师生活动环节等。教师可以通过实验结果或生活现象分析引导学生去感受加速度，感受运动和力之间的联系，在不断发现问题、解决问题的过程中形成新的认知。教师也可以通过搭建物理概念图示、框架等策略，针对学生学习中出现的错误，有意识地促进学生的认知水平从加速度概念理解到加速度恒定的匀变速直线运动状态，再到加速度大小、方向都改变的简谐运动情景；从运动学的角度出发到动力学研究的过程，逐级向更高水平阶段发展。

3. 引导学生感受物理概念和知识间的关联

针对学生的认知发展过程，在明确了为什么提出加速度概念后，应引导学生正确理解速度、速度变化量和加速度之间的关系，理解合外力是产生加速度的原因，掌握物体运动的规律，然后由浅入深地带领学生掌握加速度从恒定到变化的物理过程，帮助学生完成学习进阶的中间水平路径中每个“阶”的形成。此外，针对各阶段的教学环节，教师应引导学生学会分析不同物理情景问题，巩固应用所学知识，掌握问题分析的规律和方法。这样做的目的在于建立各阶段的概念间的相互联系，帮助学生完成概念整合，形成系统的知识结构；教会学生学会整合知识和应用知识的方法，以加深他们对加速度概念的理解和运用。

4. 反复测评以优化教学

依据学习进阶所记录的成就水平及各水平层次的预期学习表现结果，有助于观察学生所处的学习阶段和思维发展层级，为总结和设计各学段的评价工具（试卷、作业等）提供了重要参考指标。教师可以此来判断学生是否达成学习进阶上相应学段的预期效果。例如，教师可以在每一阶段结束时，选择一种“有序的多项选择题”形式，即通过提供代表不同“阶”的几个选项，根据学生的答案来判断学生所处的进阶层次，或是以开放性问题的形式，根据学生的分析情况判断学生的思维发展层次，有针对性地进行查缺补漏；再通过反复测评的结果不断改进教学手段，以达到优化教学、促进学生科学概念理解运用能力的发展和提升的目的。

随着我国基础教育课程改革的推进，对学习进阶在教学方面的实践研究可以从单课时的教学设计向单元教学、模块教学的层次发展，设计更加结构化的课程教学环节。本文以构建“加速度”的学习进阶为例，探索了学习进阶理论在中学物理教学中的应用策略。在实践中体会到，依靠有效教学策略支撑的学习进阶是能够真正服务于教学，为教学实践出力的；然而，实际教学情况下，关于各部分“阶”的确立往往是非常复杂的。因此，如何构建有效的学习进阶以优化教学过程仍是需要不断探讨的话题。

参考文献：

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[2] Alicia C.Alonzo，崔小铭.学习进阶：描述学生思维发展的有效方式[J].物理教师，2015（11）：73-76.

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[4] 曹义才，刘永红.不同版本物理教材“加速度”概念建构的比较分析[J].物理通报，2016（4）：47-49.

（编辑：杨 迪）