基于学习进阶理论的高中物理教材二次开发实践

田长军

【摘要】在高考评价体系的指引下，通过对高中物理教材的分析和研究，结合学习进阶理论，以人教必修1“共点力的平衡”为例，对二次开发后的教材进行了教学实践，并对教学效果进行了评估和分析．结果表明，基于学习进阶理论的高中物理教材二次开发可以提高学生的学习兴趣和学习效果，促进学生物理学科核心素养的发展．

【关键词】学习进阶理论；高中物理教材；二次开发；共点力的平衡

1 研究的背景

高中物理教材是学生学习物理知识的重要载体，其质量直接影响着学生的学习效果和学科核心素养的发展．然而，现有的高中物理教材因需要满足大多数学生的认知需求，对于基础较好的学生可能过于简单，难以满足学生的学习需求．因此，需要对高中物理教材进行二次开发，以提高教材的质量和适应性．

学习进阶理论是一种基于认知发展理论的教学设计理论，它强调学生的认知发展是一个渐进的过程，需要按照一定的顺序和步骤进行．在高中物理教材的二次开发中，可以应用学习进阶理论，根据学生的认知发展水平和学习需求，设计合理的教学内容和教学活动，以促进学生的物理学科素养的发展．

2 学习进阶理论的基本原理

学习进阶理论是一种基于认知发展理论的教学设计理论，它认为学生的认知发展是一个循序渐进的过程，需要按照一定的顺序和步骤进行．学习进阶理论包括以下几个基本原理：

2.1 认知发展阶段理论

认知发展阶段理论认为，学生的认知发展是按照一定的阶段进行的，每个阶段都有其独特的认知特点和发展任务．在高中物理教材的二次开发中，可以根据学生的认知发展阶段，设计相应的教学内容和教学活动．

2.2 知识建构理论

知识建构理论认为，学生的学习是一个主动的建构过程，需要通过与环境的互动和自我调节来实现．在高中物理教材的二次开发中，可以设计一些探究性的教学活动，让学生通过自己的探索和发现来建构知识．

2.3 认知负荷理论

认知负荷理论认为，学生的认知负荷是影响学习效果的重要因素．在高中物理教材的二次开发中，可以通过合理的教学设计，降低学生的认知负荷，提高学习效果．

3 基于学习进阶理论的教材二次开发

3.1 分析学生的认知发展水平和学习需求，制定教学目标和教学内容

在对教材进行二次开发之前，需要对学生的认知发展水平和学习需求进行分析．可以通过问卷调查、访谈、测试等方式，了解学生的物理学科素养和学习兴趣、学习习惯等方面的情况，为教材的二次开发提供依据．根据学生的认知发展水平和学习需求，制定相应的教学目标和教学内容．教学目标应该具体、明确、可操作，教学内容应该贴近学生的生活实际和认知水平，注重知识的系统性和连贯性．

3.2 教学活动再开发

在新课的引入环节，教材列举了“木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况”，为了让学生容易进入角色，教师可选择“两个同学提水”的例子引入“共点力的平衡”，这样更容易让大多数学生接受，贴近生活，达到学生的最近发展区．

根据教学目标和教学内容，设计相应的教学活动．设计的教学活动应遵循从简单到复杂、从理论到实践、从基本思维到高阶思维的原则，达到进阶的终点，实现深度学习的目标．

典例1 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置．如图1所示，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角．若悬吊物所受的重力为G，绳的重力均不计，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少［1］？

变式1

若悬吊物所受的重力为100N，夹角θ=37°，且OA垂直OB，如图2所示．绳的重力均不计，则悬绳AO和绳BO所受的拉力各等于多少？

变式2

在图2中，若两绳材料相同，且最大承受力为200N，求最大可以悬挂多重的物体？

变式3

有一轻滑轮用一轻绳OA悬挂于天花板的O点，另有一轻绳跨过轻滑轮后，一端与一个20 N的物体连接，另一端施加了一个水平拉力F，如图3所示，这时物体正好处于静止状态．求轻绳OA对滑轮的拉力大小和轻绳OA与竖直方向的夹角α［2］．

分析

典例1是教材提供的教学资源，是共点力平衡的典型例子，变式1和变式2是在教材资源的基础上进行了逐渐深入的改编，培养了学生的发散思维，引导学生寻找平衡中的临界条件，进而学会解决临界问题；变式3则将教材中O点的“死结”变成了“活结”，使学生对“死结”和“活结”有了较深刻的认识，为今后运用共点力的平衡原理解决日常生活中的实际问题奠定基础．

3.3 选择合适的教学情境，实现物理模型的再开发

根据教学目标和教学内容，选择符合学生认知水平和学习需求的教学资源．在教学实施过程中，应根据选择的不同情境分析问题，将选择的这些生活情境通过物理抽象，演变成具体的物理模型，培养学生的科学思维能力．

典例2 某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图4），根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6 m．设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能从滑板上滑下，滑梯至少要多高［2］？

变式4

如图5，有一重力大小为G的物块，放在倾角为θ的斜面上后恰好能沿斜面匀速下滑，要使物块沿斜面匀速向上运动，求给物块所加的水平推力F的大小［3］．

分析

典例2是教材提供的生活场景，教师也可以提供汽车上下坡的场景等，让学生找到这类问题的思维共性（斜面模型），同时，给出变式4，引导学生将生活问题转化为理想的物理模型，从而达到快速解决问题的目的［4］．

4 结语

本文探讨了基于学习进阶理论的高中物理教材二次开发．通过对高中物理教材的分析和研究，结合学习进阶理论，以“共点力的平衡”为例，对教材进行了再开发，课后对教学效果进行了问卷评估和分析．结果表明，基于学习进阶理论的高中物理教材二次开发可以提高学生的学习兴趣和学习效果，促进学生的物理学科核心素养的发展［5］．

【本文系陇南市2023年度教育科学研究课题《基于高考评价体系的高中物理新教材进阶教学设计研究——以人教必修第一册为例》（立项号：LN［2023］296）的阶段性成果.】

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）［S］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］人民教育出版社课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书物理必修1［M］.北京：人民教育出版社，

2020.

［3］马琴.基于学习进阶的高中物理单元教学设计研究［D］.西北师范大学，2022.

［4］李春来.指向深度学习的新教材二次开发和创新使用——以人教版高中物理教科书为例［J］.物理教学，2022，44（05）：6-8+19.

［5］夏双亚.浅谈高中物理力学部分教材的二次开发［J］.湖南中学物理，2014，29（10）：18-19.