在概念教学中运用学习进阶促进新课标的落实

李辉

摘   要：文章尝试在物理概念教学中展开基于新课标的学习进阶教学，阐述了新课标指导下的物理概念学习进阶教学流程，并与传统教学进行了对比，分析了学习进阶教学的优势，提出了学习进阶教学实施的建议，期冀为核心素养提供可操作的实现路径，助力教育改革的进程。

关键词：核心素养;学习进阶;物理概念;超重和失重

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）6-0009-5

1    學习进阶促进新课标在物理概念教学中落地的可行性分析

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》，在课程理念中对通过物理教学培育学生的核心素养提出明确要求：“要注重落实物理课程育人价值，构建以生活与自然为基础、以学科知识为支撑、以核心素养为主导、具有中国特色的普通高中物理课程”[1]。学生自主建构有序、层次分明的认知结构，有助于培养学生从本质属性、内在规律及相互关系来把握客观事物的认知方式，这是养成核心素养的关键。如何以核心素养为导向规划概念教学设计？如何实现可靠教学依据之上的教学设计？是摆在物理教师面前亟待解决的问题。

学习进阶研究结合了科学教育的实证研究成果，面向核心概念的理解，能够实现对学生思维认知路径的细致规划，为教育者提供了可靠的教学分析以及教学实践规划的素材。在2017年我国新修订的《义务教育小学科学课程标准》中，学习进阶研究传递出的区分变量、划分层次以及认知连贯、跨度合理等理念也有所体现[2]。新课标、新高考背景下，借助学习进阶研究优化新教材的物理概念教学，对于促进学生对科学概念的系统感知，改善当前概念教学的矛盾，推进我国教育改革是值得探索的路径。

2    新课程标准指导下的物理概念学习进阶教学流程

结合学生认知心理学等相关理论，将学习进阶视角下的高中物理概念教学开发流程拟定为：确立学习目标、厘清学习主线、细化学习内容、拟定教学流程、进行教学设计和实践反馈六个递进的部分[3-4]，如图1所示。

3    新课程标准指导下的学习进阶教学与传统教学的对比

“超重和失重”概念联系的知识点众多，理解难度较大，是联系“机械运动”与“相互作用”中十分重要的概念，同时“超重和失重”概念既可以运用于直线运动又可以运用于曲线运动的学习，因此其教与学过程中存在的问题更具代表性。笔者在以“超重和失重”概念为例进行教学实践后，对比分析了新课程标准指导下的学习进阶教学与传统教学的区别，如表1所示。

4    新课程标准指导下的学习进阶教学对培育核心素养的积极作用

从教学顺序来看，促进学生概念理解进阶的视角下进行的“超重和失重”教学实践，是以学生对概念理解的认知程度为主线由简单到复杂作为教学活动展开的，而非知识点的难易程度。例如，传统课堂将“测量重力的两种方式”这一旧知识点的回顾作为开篇，其中很大一部分原因是其难度很小。但是，对于学习进阶指导下的概念教学，该知识点并非学习超重、失重前的必要概念。因此，选择更容易搭建学生认知平台的游戏体验入手，而将“测量重力的两种方式”在后续合适的问题情境中穿插进去以实现课标对于知识点讲授的要求。从学的角度看，以教师创设的问题为引导，整体呈现从事实经验到提取科学概念、从定性理解科学概念到定量理解科学概念的学习过程，尊重学生认知发展的每个过程。

教学内容的侧重而言，传统课堂以知识点为教学主要内容，依据学生学情、教学内容和教学目标将其划分为重点、难点，通过倾斜时间以及加强练习来突出本节课“超重、失重定义及条件”这一重点，通过强调注意事项的方式来攻克“超重、失重与速度方向无关”这一难点。而对于在学习进阶指导下的教学，将所要学习的内容划分为超重和失重概念（类别一）以及促进超重、失重概念理解的相关概念（类别二）两类，其中“超重、失重定义”“超重、失重与速度方向无关”“超重、失重的条件”属于类别一，而“视重”“完全失重”“测量重力的两种方式”为类别二。类别一是概念理解学习的主体，类别二的学习为更好地理解重点起到辅助作用。学习进阶视角下的超重与失重概念教学方案能够更加合理地组织课堂教学具体内容，为强化教学重点、攻破教学难点提供了可操作的事实依据。

从教学的方式而言，两者都是借助大量的问题来引发学生的思考，但在问题设置上有明显的不同。在结合学习进阶教学的班级中，教师设置的驱动问题多是在为学生补充事实经验，在足够事实经验的基础上学生自主发现认知的矛盾点，进而不断修正原有认知，并搭建新的知识框架。而采用传统教学方式的班级中，教学方式就是直接抛出关键问题，要求学生以思考问题的方式被动接受新的知识点。例如，对于“加速度有竖直方向分量时，才可能出现超重或者失重现象”这一概念的理解，改进后采用的教学方式为：在分析完“竖直电梯”里人的超重、失重情况后，先让学生分析“水平电梯”上人是否有超重、失重情况，再让电梯方向改为“斜向上”进行同样的分析。经历这样的思维认知过程，学生容易将前后条件的改变与结果的不同进行联系对比，进而得到规律性的认识。而传统教学中直接练习人随着电梯“斜向上”运动的超重和失重情况，没有充分考虑到学生的认知发展过程，学生的学习只能依靠记忆。

5    新课程标准指导下的学习进阶物理概念教学实施建议

5.1    挖掘新旧知识的横纵联系，提升教学分析能力

类比法是挖掘横纵联系的可操作性方法，在进行教学分析时，教师可以先将学习新物理概念的相关知识进行陈列，结合知识的特点寻找相似的表述，可以尝试从概念名称、表述性质、涉及要素的相似性等方面进行分析。

例如，高中动能概念的建立，可以与学生已学过的重力势能、弹性势能概念进行类比，如表2所示。经过横向对比可以发现，动能和势能发生变化时都对应着力做功，这种相似性的发掘强化了做功是能量变化的原因这一关系。而势能与动能在做功与能量变化之间的定量关系上呈现出截然相反的特点，这正是一种特殊的能量守恒的表现，可以为后面机械能守恒定律的学习提供问题情境[4]。

挖掘联系可以对概念追根溯源，找出新的概念与原有认识的逻辑关系，找到新知识建构的生长点，提取与新授知识相关的事实或经验。例如，如图2所示，当高中生在学习动能的表达式时，与动能相关的旧知识有“物体的质量和运动速度影响动能的大小，且物体质量越大，动能越大，物体运动速度越大，动能越大”（基础一）以及“做功是能量变化的量度”（基础二）两个方面。从基础一出发，询问学生某一小车的动能什么时候会变化？引导学生提取出关键信息：质量不变的物体，改变动能只能是速度变化。再进一步询问为什么速度会变化？引导学生结合对牛顿第一定律或牛顿第二定律的认识将思维连接到合力上。这样对于基础一实现了由“动能到速度”，再由“速度到合力”两次联系的建立。此时再结合学生对基础二的认识，容易催生“合力做功与动能变化有关系”的猜想。相比于许多教师“不打自招”地直接告诉学生去试一试用合力做功来推导动能的表达式，这种在旧知识基础上建立联系的教学思路既保护了学生的求知欲，又实现了学生认知的进阶，是对学生新知识的认知铺垫，也是旧知识的认知深入。

5.2    充分利用问题情境，引导学生自主攻克认知“阶”点

教师可以通过问题情境引发学生的认知冲突。认知冲突是连接新旧知识、促进知识体系建构的源动力。学生以原有知识基础和生活经验去解释新的问题情境时，发现难以解决的矛盾点时认知冲突也就产生。在教学过程中充分调动学生的认知冲突需要做到两个方面：一方面，用于引发认知冲突的情境要有趣、矛盾点明显;另一方面，学生要能用物理学语言归纳问题主干，实现由事实现象陈述向理性语言表述的跨越。

例如，如图3所示，在学习自感概念时，教师要求十几位学生手拉手与合适的自感线圈一起并联到电源两端。根据学生原有认知，因为每人分担的电压极小，所以在关闭以及断开干路开关时，每个人均不会发生触电现象。当进行实验时，学生切身体会到干路开关断开时的触电感，这是原有知识中难以解释的，进而产生矛盾点。此时，教师就可以引导学生从感官现象寻找出问题根源，学生们实验过程中已经对并联自感线圈有什么作用开始抱有疑问了，借助这一点将断开开关反而触电的原因归结到自感线圈上，询问学生实验现象说明了什么？通过学生讨论、补充发言得出“断开开关的瞬间自感线圈产生较大电流”的归因，实现用理性语言解释事实现象。

教师可以借助问题情境补充学生的事实经验。学生的事实经验不足是其认知结构中产生障碍的一大原因，学生对新知识的认知建立在原有的生活体验、经验或认识的基础之上，通过对这些意识或者认识有选择的归纳和强化，获得理性的认知[5]。比如，学生需要具有接触面越粗糙摩擦力越大的事实经验才能建立摩擦力的概念，加速度概念的建立则需要不同物体速度变化快慢不同的事实经验。在这个过程中，学生把相对抽象的科学概念借助大量的事实获得形象化认识，经历抽象、概括、推理的思维过程之后，事实经验与科学概念之间实质性联系得到加强，实现从感性的事实到理性的结论的自主建构。

例如，在学习“超重和失重现象产生只与竖直方向有无加速度分量有關系而与水平方向的加速度分量无关”时，学生面对的认知困难主要是根本就想不到物体的运动方向可能有水平或者斜向，而不仅仅是竖直方向的运动。因此，在引用竖直电梯之后，可以为学生补充机场水平运输电梯的案例，引导学生逐次分析物体在水平电梯上的超重、失重状态，发现水平方向运动的物体不存在超重、失重现象，可见不是有加速度就会有超重、失重现象。此时，教师再次为学生补充超市斜向的传送电梯的案例，经过与水平、竖直案例的对比，归纳得到“只有物体竖直方向有加速度分量才会出现超重或失重现象”。在获得充足的事实经验之后，学生能够容易地解决“阶”，从而自主获得正确认知。

5.3    注重教学引导性语言的推敲，提高课堂的教学效率

教师课前应当基于概念理解的层级划分提前准备引导语。在教学分析阶段，教师会基于学习进阶进行概念理解层级划分，这实际上是对学生理解某一具体概念的学习路径分析，展示了学生认知从低到高、逐步深入的具体表现以及学习过程中可能遇到的思维障碍或困难。概念理解层级为引导语言的组织提供参考，同时引导语言为促进学生由低层级认知到高层级认知的跨越起到促进作用。

贯彻最少启发原则，不能面面俱到。这意味着教师在利用引导性语言铺设思维台阶启发学生思维的过程中，尽可能铺设最少的台阶引导学生解决问题，保证学生具有充分探索和表达的时间与空间。对学生学习的精准诊断是贯彻最少启发原则的前提。另外，引导性语言的问题指向要明确，不能含糊其辞。例如，学生在从“超重、失重与物体运动方向无关”理解水平向“超重、失重现象与物体运动的加速度有关”水平跨越时，问题的关键是想让学生从直观的运动现象中概括超重和失重的条件。因此，教师可以用“两次出现超重时，人的运动状态有什么共同和不同点”来引导，相比于“什么时候出现超重现象呢”，第一种说法强调了人的运动状态这一因素，明确了研究对象;另外，要求学生进行划分类别再寻找共性进而寻找规律，明确了研究方法。这样既传递了问题信息，又提供了方法引导。

教师可以寻求各个途径的资源，润色语言的表述。切合的教学引导性语言需要教师进行课前分析，反复推敲，不断打磨，以实现良好的课堂节奏。教师可以通过查阅文献、书刊、报纸及网上的各种视频资源，查找关于课堂优秀语言组织的相关资料，对其进行筛选，学习其相关的有价值的实践方法，并积累合理可行的教学案例。充分发挥教师之间相互交流的作用，在不同教学习惯、教学理念的碰撞中获得更多的灵感和启发。另外，在教学工作之余，尝试进行微课实践，记录心得体会，总结与反思自己的实践经验，提升精确生动引导的水平，使得教学引导的语言既不是跨度太大、不着边际，也不是面面俱到，既能保证学生具有充分探索和表达的时间与空间，又能够使学生紧跟教学主线，不至于脱离主题，提高教学效率。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：1.

[2]姚建欣，郭玉英.小学科学教育：课程创新与实践挑战[J].课程·教材·教法，2017，37（9）：98-102.

[3]张玉峰，郭玉英.围绕学科核心概念建构物理概念的若干思考[J].课程·教材·教法，2015，35（5）：99-102.

[4]张玉峰，郭玉英.科学概念层次分析：价值、变量与模型[J].物理教师，2015，36（11）：2-6，10.

[5]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社，1991：255-259.

（栏目编辑    赵保钢）