基于学生经验的物理学习进阶策略

李晖

［摘 要］学生经验是教学的起点，“以学定教”就是基于学生的经验，使其与将要学习的内容建立关联。物理教学中教师应构建基于学生经验的物理学习进阶模式，让教学设计顺应学生的思维发展，指向学生经验的生长，从而有效避免学习的盲目性，使实际教学效果显著提升。

［关键词］学生经验；学习进阶；物理教学；策略

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）02-0047-03

一、物理课堂教学的问题与思考

从中学物理课程改革的视角反思当前物理教学，发现存在的主要问题大体可以概括为以下四种：一是课堂学习方式比较单调，教师不能灵活、综合运用多种教育教学方式进行教学；二是教学评价方式单一，教学诊断仍然禁锢于纸笔考试，表现性评价缺失，评价质量不高；三是课堂思维深度与思维训练不够，缺乏“授之以渔”的科学思想和科学方法教育，对学生自主学习能力的培养不够；四是学生主体地位落实不够，不能基于学生经验进行针对性教学，课堂教学中虽然有以学生为中心的意识，但是课程设计与学生现有经验脱节，课堂结构中仍存在以教师为中心的倾向，未能有效解决学生在学习中生成的问题。针对上述问题，笔者认为物理教学应当以学生经验为起点，把教学目标隐藏在教学过程中，进行项目化教学。在具体教学中，教师要关注学生经验的进阶，注重教学过程的延伸，将教与学的过程有机整合，让学生真正成为课堂主人。

二、基于学生经验的学习进阶策略

（一）提供事实与经验

事实经验是未加任何抽象概括的客观现象，或者是曾经经历过的事物在头脑中留下的感性认识，其显著特征是碎片化，且相互间没有建立紧密聯系。教学中的事实与经验是指学习者头脑中已有的日常生活经验和先前学习的结果，也包括在教学中观察到的实验现象与事实。例如，运动的人和汽车都有能量；上抛的石子会上升得越来越慢，最后会掉到地上；车辆超速碰撞比低速碰撞产生的后果更严重；等等，这些都是事实经验，但学生并未了解这些事实背后的原理与规律，也未能将这些事实与能量概念建立起关联。又如，生活中跷跷板重的一侧会下降，轻的一侧会上升，两头一样重则可保持平衡。这些事实背后其实就是杠杆的平衡原理。这些直接经验与教学中天平的使用与原理有很多相似之处，如何有效利用，恰当建立联系呢？对学生新学的知识，教师首先要明确学生的经验生长点在哪里，与新知识相关联的事实经验有哪些，从而根据这些事实经验设计学习活动，提供学习经验，有效组织教学。

（二）促进映射与迁移

映射是事实经验与科学概念之间建立的简单对应，一般情况下是建立在客观事物表象基础上的。有时映射可能只是对客观现象进行类比的结果。比如，学习静电力可能对应静电场时，教师常以重力对应重力场来类比和映射，因为在后者的学习过程中，前者就是一种可靠的事实经验，虽然没有从本质上揭示静电场的内涵，但是在学习过程中已经能达到当下需求的学习效果，即理解静电力和静电场的关系。又比如，在学习天平的使用时，教师以生活中的跷跷板为原型进行启发，设计活动任务：用跷跷板和配重估测一包食盐的质量。

基于学生经验的教学进阶设计（如图1）：学生利用生活中跷跷板原型的经验，使用配重来平衡食盐的重量。食盐的质量设计为171.5 g。第一步，给学生四个50 g的钩码，让学生去尝试估测，学生会发现三个钩码不够，四个钩码多了，这一步能把质量确定在150 g至200 g之间。第二步，想更加准确地估测食盐的质量，需要更小的配重。教师再提供[5 g]的钢珠，学生添加了四个钢珠后发现不够，五个钢珠又多了，还是不能平衡。第三步，学生自然而然地想到还需要更小的钢珠来配重。顺应学生的思路，教师再提供0.25 g的小钢珠，以便学生配重，最终学生得到了一个相对准确的估测质量。第四步，思维逐步进阶，教师再增加难度，取走配重的小钢珠，换成一个小金属块，学生将小金属块压在跷跷板配重的一侧，并适当移动位置，发现它能替代小钢珠，使跷跷板平衡，即在金属块所处的位置标注对应的小钢珠质量。第五步，教师最后带领学生反思这一操作的好处，在没有小钢珠配重的情况下，可以通过此方法使跷跷板平衡，而且还可以连续地增加配重。

这样的教学，从学生熟悉的事实经验出发，层层递进、步步深入，为学生提供了真切而丰富的原型与经验。在接下来的托盘天平的学习中，学生就可以根据经验进行映射和迁移：前期提供的钩码和钢珠就是天平的大小砝码，可移动的小金属块就是天平的游码，前面的实践活动为后续天平游码的学习埋下伏笔，提供了感性认识，促进了学生经验的生长。在后续天平使用的自主学习中，学生就能以粗测食盐质量的方法为事实经验，自主迁移到天平的使用，真正感悟天平的原理与使用方法，从而在教学中起到四两拨千斤的作用。

（三）注重关联与整合

关联是指事实经验与待学知识之间的联系。事实经验与待学知识之间可能本无明显联系，需要进行巧妙的教学设计让其产生联系。这些联系可能是定性的，也可能是定量的，有时也是一种类比关系，不管怎样都是认识客观世界的重要一步。比如，在探究欧姆定律实验中，通过前面的事实经验，知道“电压越大，电流越大；电阻越大，电流越小”。但是在未整合其关系时，这种关系只是停留在定性上。把电流主体抽离出来，运用控制变量法关联上相应的实验，就能得出“电流与电压成正比，与电阻成反比”的定量关系。又比如，在质量概念的学习中，可以关联生活中所说的轻重。有时在基于经验的基础上，我们还可以尝试整合，在核心素养统整下，包含对整个认知过程的反思与反省。把相关联的学习任务整合到一个具体的项目中来，整个大项目的推动由多个或若干个事实经验完成。例如，在“长度与时间的测量”一课中，对于刻度尺的使用，初中生已经知道长度测量的基本方法和基本知识，教师讲解的度很难把握。在实际教学中，常常出现两种极端情况：一是教师无视学生的前概念和生活经验，过多地讲解学生已知的基础知识，学生听得索然无味，学习缺少应有的深度和活力；二是教师认为学生已经知道了相关知识内容，一带而过，将课堂主体落在长度单位换算和习题训练上，将长度的测量上成了习题课。那么，怎样才能做到既合理利用学生已有的知识和生活经验，又充分发挥学生的主动性，让学生的长度测量学得生动而又活泼呢？

设置学习任务：测量学生身高。把刻度尺的使用关联到这个任务中来。预备一个长两米的尺子，中间有一米的刻度线，让学生尝试测量一名中学生的身高，通过估测，有的说是1.6米，也有的说是1.7米。让学生思考：如果想测量得更加准确，应当怎么办？学生会想到在一米至两米之间等分十格，使每一小格的长度为0.1米，这样读数更加准确。教师再拿出准备好的新标度尺子重新测量，得出大约1.65米。继续引导学生反思：如果想更加准确，怎么办呢？学生回答：在相邻的两条刻度线之间继续等分更小间距的刻度线。让学生在实际测量中明白分度值就是相邻两条刻度线之間的距离，学生也真正理解了分度值大小对测量的意义。通过项目设置，将分度值整合到制作刻度尺中。预设一条长16厘米的纸带，让学生利用该纸带制作一把分度值为1厘米的刻度尺，学生通过对折的方式先寻找到1厘米的标准（分度值），用圆规截取，再在一根长木条上标注上相应的刻度。刻度尺制作完成后，让学生测量物理课本的宽度，并与实际值做对比。这样在整个长度的测量过程中，通过反思认识分度值，通过认识分度值制作刻度尺，手脑并用。让知识与学生的实践有机结合起来，将应用渗透在整个学习过程中，真正做到了以学定教。

三、基于经验的学习对物理教学的意义

（一）有助于培养学生的科学探究能力

在物理学科素养中，虽然明确提出了科学探究素养，但是中学物理的教学内容一般是以知识为线索设置的，对科学探究部分并没有系统的教学框架。因此，很多时候学生的科学探究处于一种无序状态。以学生的科学探究经验为线索，对教学内容进行整合，可使学生的科学探究能力得到有针对性的培养和提升。问题在于，学生有哪些可用的科学探究经验？在生物学习中，需要做对照实验，实验中只能有一个变量，通过改变该变量研究其对实验的影响，这种方法生物学科称为单一变量法，其原理与物理中的控制变量法相似，学生可以借鉴。有时虽然学习的内容不同，但是探究思路是相同的，例如在牛顿第一定律的探究中我们让物体动起来的方法有很多种，可以推一下、拉一下、撞击一下等。但是这些都不能很好地控制物体的速度，所以，我们引入了斜面，用斜面来控制物体的速度。我们把这种探究经验引入到探究动能的影响因素实验中，使学生的思维过渡自然流畅。比如，动能大小的显示，我们用小车撞击木块，通过木块移动距离的远近来显示木块动能的大小。同样，对于重力势能和弹性势能的探究，这种方法也适用，其共性是通过转换显示能量的大小。学生的探究经验不仅体现在实验过程中，还体现在分析与论证上。例如，声音不能在真空中传播的实验，我们无法让玻璃罩内的空间变成绝对真空，但是可以通过实验加推理的方法，得到“声音不能在真空中传播”的结论。在牛顿第一定律实验中，我们也无法让小车在水平方向上不受一切外力作用，但通过实验加推理可以得出物体在不受外力作用时做匀速直线运动。学生的科学探究经验会指引他们探究各种问题，在实践中明确科学探究的思想与方法。

（二）有助于学生自主建构开放的知识体系

就学习内容而言，学科知识属于程序性知识。学习过程就是将已有的知识、经验关联上新的学习内容。以学生经验为主线，可以有效促进学生对知识关联、方法关联的认识。新知识的学习向来不是死板的，我们的课堂应该是相对开放自由的。基于学生经验的知识关联是多方向的，其中包含学生所期望的学习方向。教师的作用就是引导学生进行经验再构，以学生的经验生长为抓手，求同存异，这样更有利于学生创新能力的培养。课堂教学评价不应以结果为导向去评价学生，教师应当对学生思考问题的过程多加肯定，这样学生的思维也会更加开阔。

（三）有利于学生掌握科学思想方法

基于经验的学习可以让学生自主发现很多实验的相同点和相似点。很多实验虽然目的不同，但是需要解决的问题相似，因此，在实验装置或实验步骤的设计中，所用的解决问题的方法是相同或相似的，这就是物理实验中常用的学科思想方法。实验中常用的思想方法有很多，通过放大实验现象开展的实验有：研究声音是怎样产生的实验，把振动的音叉放入水中，水盆中溅起水花；研究力可以使物体发生形变的实验，利用两块平面镜二次反射来显示桌面的微小形变。为此，我们还可以将玻璃瓶装满水，插入一根细管，通过水柱的变化来显示玻璃瓶的微小形变。又如，在焦耳定律的探究实验中，利用电热丝加热空气盒中的空气，通过U形管液面高度差来显示产生热量的多少。以上都是在学习过程中用到的同一种学科思想。在学习过程中应不断内化学科思想，并以此推动新知识的学习。

总之，教学过程中促进学生学习的思路和途径是多样的，重点是找到促进学生能力发展的切入点，做到教学内容既在知识层面上，又在活动层面上，使科学探究与知识学习相统一。我们强调以学定教，其中的“学”应该包含两个认识：一是学生的学习经验和将要学习的知识之间要架设“桥梁”；二是在引导学生解决实际问题的过程中，要反刍已有的生活经验和学习经验。在具体物理教学中，教师可以让学生在做中学，在提升学生动手能力的同时提高学生的学习兴趣，顺势引导学生学习相关物理知识，提升教学实效。日常教学中，教师对学生学习的预设更多的是基于学生的经验，顺应学生学习的需要，以真实问题情境的创设，激发学生开展生成性的自主学习。

［   参   考   文   献   ］

［1］  弭乐，郭玉英.基于整合的进阶式教学设计研究：以概念进阶与论证进阶为例［J］.物理教师，2021，42（1）： 2-7，11.

［2］  顾健，陈刚，肖晨.基于学生经验的初中物理深度学习初探：以“物体的浮与沉”为例［J］.物理教师，2018，39（9）：36-37，41.

（责任编辑 易志毅）