基于学习进阶层级模型的任务驱动教学

【摘要】本文以学习进阶发展层级模型为理论支架划分教学目标，采用任务驱动教学方法驱动学生通过解决核心任务实现生成式学习.以“安培力”为教学案例，在原有演示实验基础上衍生出逐级进阶的探究和设计任务，促使学生在完成任务的过程中发现问题，整合各单元相关知识解决问题，最终实现下位概念到核心概念的转化.通过展示实际案例，描述一种基于学习进阶发展层级模型的任务驱动教学设计方案，为任务驱动结合学习进阶应用于教学实践提供参考，并给出实践过程中的一些建议.

【关键词】 安培力；任务驱动教学；高中物理

1 概念介绍

任务驱动教学是一种以建构主义为基础的教学模式，源于美国教育家杜威提出的实用主义理论，指教师在进行目标和学情分析后，将教学目标拆分成多个小的任务目标，学生通过在教师指导下完成任务.在完成任务的过程中，学生自主发现问题和解决问题，自发地完成知识的建构，在做中学，一步步完成教学目标.任务驱动教学强调任务设计的系统性和层次性，为此我们引入学习进阶发展层级模型为任务的设计提供层次划分依据.学习进阶就是学习者针对某一理论或概念，在较长时间内进行的有计划、有层次的一种渐进式学习.这种学习以课程标准和核心素养要求为前提，遵循学习者的认知发展规律划分学习过程，将整体的学习内容划分为认知水平逐级递进的多个层级，使学习者能够在自己的最近发展区内逐级完成学习目标，最终实现深度学习.

2 基于学习进阶层级模型的任务驱动教学模式

任务驱动教学突出为学生构建实践或实验环境，为学生创造在做中学的机会，这符合新课标的要求，但是任务驱动教学的任务设计必须具备一定的系统性和层次性，为此我们引入学习进阶发展层级模型为任务的设计提供层次划分依据.鉴于学习进阶层级模型不是所有层级的学习都可以直接用学习任务来实现，我们联系任务驱动教学中“教师主导，学生主体”的理念将整个进阶学习过程划分为教师引导部分和学生主体实践部分，教师引导部分包括经验和映射层级，学生主体探究部分分为关联、系统、整合层级，最后再增添一个评析环节，目的是教师和学生一起对进阶学习过程进行分析和评价，为后续的进阶学习提供有价值的参考建议.将教学目标分解成与学习进阶层级相对应的核心任务目标和子任务目标，以此引导学生在解决任务的过程中一步步深入学习，迈向进阶终点.

3 教学案例介绍

安培力作为联系磁学和电学的关键概念，因其较高联系性和灵活性，成为高考物理试题中综合性应用题的常见考点，但又因其抽象性，也常常是物理教学中的难点.本文以“安培力”为例来设计学习进阶任务，开展教学活动.

3.1 课程标准分析

课程标准中，明确要求学生需要学会判断安培力的方向和计算安培力的大小，并且与现实生活中的应用相联系.不过安培力相对其他概念更显抽象，像磁电式电流计、磁悬浮列车这些实例，大部分学生还缺乏亲身接触的机会.因此，需要给学生创造一个亲身经历和实践的机会，才更容易帮助学生融会贯通，做到熟练掌握与运用.

3.2 学习进阶层级划分

郭玉云教授通过对学习进阶的深入研究，得到一种更加符合学习者物理认知水平发展的层级模型，包含经验、映射、关联、系统、整合五个层级.通过对安培力的相关教学目标的分析，划分安培力学习过程的进阶层级.鉴于任务驱动教学中“教师主导、学生主体”的特性，经验和映射两个层级将作为教师主导部分，在教师的教学和演示中完成.关联、系统和整合三个层级作为学生主体部分，学生以合作小组的形式完成任务.最后添加教师和学生共同讨论完成的评析环节，总结评价学习过程中的得失，不断改进学习效果.

3.2.1 教师主体部分

（1）经验层级：联系生活，引入主题

核心任务 联系生活经验引入新课主题，提高学生学习兴趣和探究欲望.

过程描述 课前学生搜集安培力相关的应用实例，教师在课堂上播放实例视频引入课题，学生以小组的形式结合所搜集的资料讨论对安培力的基本认识.参考实例：播放航母电磁弹射器相关视频，介绍我国第三艘航母“福建舰”搭载的最新现代化电磁弹射系统.通过为磁场中的导线提供强电流来产生巨大安培力，舰载机在安培力的推动下实现短距离弹射起飞.该系统不仅结构简单、适应性强，通过调节电流大小实时控制安培力的大小也大大提高了舰载机弹射起飞的效率，延长了舰载机的使用寿命.学生观看视频后，将视频中的实例与小组内搜集的实例进行对比和总结，认识到磁场与电场之间的相互作用下产生了力，并且这个力的大小与电流和磁场直接相关.

设计目的 经验是物理现象在现实生活中的直接表征，是与人类生产生活息息相关的参考材料，通过列举经验实例以便于促进学生将物理知识代入到生活情境中，从而有效促进认知结构的建立.通过列举电磁弹射器的例子，将国家前沿科学技术与物理学习直接联系，有利于唤醒学生爱国情怀，激发学生学习兴趣，提高学生后续环节的学习热情.

（2）映射层级：实验演示，构建直观概念

核心任务 通过实验演示和进阶实验模型搭建，引导学生依据概念特征映射出安培力基本认知模型，为后续进阶学习奠定基础.

子任务 安培力演示实验

认知建构的第一步就是化具象为抽象，对复杂的现实事物抽丝剥茧，取其核心和特质构建抽象模型，这个过程即为映射.为了实现这一过程，教师在课堂上进行安培力的实验展示，演示带电导体棒在磁场中运动情况.

进阶任务 情境创设与实验进阶

在安培力演示实验中，学生仅能观测到导体棒受到力的作用，却不清楚力的大小与哪些因素相关，也没有进一步探究安培力与运动学之间的联系，但是高考考题中却广泛出现将安培力与运动学紧密联系的考题.为此，教师在原实验模型基础上进行改造，模拟出真空管道超高速列车动力系统的简化实验模型，该列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置.将导体棒看做小车，当导体棒中通入电流，所产生的安培力将驱动导体棒发生运动.

设计目的 通过创设情境可以将生活实际与物理学习紧密联系起来，激发学生学习兴趣，学生在情境中可以更直观地了解物理概念的本质和特征.

在实验搭建过程中，针对遇到的种种问题，组内学生利用头脑风暴提出多个解决方案，再通过集体讨论挑选出最合理且易于执行的方案，可以切实锻炼学生发现问题并利用所学解决实际问题的能力，提高学生的主观能动性.

3.2.2 学生主体探究部分

（1）关联层级：定性分析，探寻关联

核心任务 借助进阶实验模型，定性探究安培力方向与电流和磁场方向之间的关系.进一步深化学生对安培力性质的认识，提高学生实验操作能力和定性探究能力.通过调控电流和磁场方向使得导体棒可以按照任务要求的方向行驶.小组成员实际动手操作，不断改变磁场和电流方向，探究不同组合方案下导体棒的运动方向，最终讨论总结出安培力方向和电流、磁场方向之间的关系.

设计目的 映射是对物理概念模型的初步认识，关联就是通过猜想假设和实验论证，一步步探究概念相关的各个物理因素内部的逻辑和联系.在任务过程中，从发现安培力方向受到电流和磁场的影响，到进一步的猜想假设和实验论证，学生体验了真实和完整的定_{czBPUIJbKJ7vj6d253ii66UUqeglmhmOpDGAZMEDZg8=}性探究过程，建立起了安培力方向的关联网络，不仅加深了对安培力性质的认识，还潜移默化地锻炼了动手操作和推理论证的能力.

（2）系统层级：定量探究，构建系统化实验模型

核心任务 借助进阶实验模型，定量探究安培力大小与电流和磁场大小之间的关系，联系公式制作安培力系统调节方案，使得导体棒可以按照任务要求的速度行驶.

过程描述 学生在教师指导下借助进阶实验模型以探究安培力的大小相关参数.对上一个实验模型进行升级改造，通过串联滑动变阻器来改变导体棒中通过的电流，观察电流表示数获得电路中实际电流大小，如图1所示.在保证磁场强度不变的情况下，放置光电门来测量导体棒运行过程中的加速度，进一步探究导体棒所受外力与电流、磁感应强度之间的关系.

设计目的 在关联层级的定性探究基础上，通过定量分析深入探究各个物理量之间的数量关系，在实验改造过程中，学生有机会充分巩固和利用已有的知识和经验，发现各部分知识间的联系和共性规律，独立动手操作的经历可以在很大程度上加深学生对相关公式的记忆和应用.

（3）跨单元整合，综合解决实际问题

核心任务 整合电学、磁学和运动学相关知识，通过调整减速区设计稳定启停的小车模型，从而提高学生归纳整合的能力和解决综合实际问题的能力.

过程描述 进一步进阶实验任务，在导轨末端设置减速区，减速区内放置磁极相反的磁铁块，小车通过时会因受到反方向的安培力而自然减速.在保证电路电流不变的情况下，要求学生通过调控导轨末端的反向磁场区域的大小来保证列车最终能平稳停车.在任务过程中，教师预先设定任务要求的电路电流和提供每块磁铁能产生的平均磁感应强度，学生将相关参数代入计算公式中求出减速区所需的磁铁块数量，再在实验模型中进一步验证.

设计目的 在完成关联和系统层级的学习任务后，学生对安培力的性质和影响因素已经有了比较完善和系统的认识.在此基础上，新的学习任务将电学、磁学与运动学紧密联系起来，驱动学生在完成任务的过程中对多单元物理知识进行整合与实际运用，有利于切实提高学生归纳整合的能力和解决综合性实际问题的能力.

3.3 评析环节

对于学生而言，进阶学习后的及时自评、互评可以有效地帮助其发现自身不足，依据自身不足及时提高相关认知能力和实践水平.教师适时奖励性评价也能切实提高学生在后续学习中的积极性.于教师而言，深入了解学生实际的学习成效有助于总结教学设计中的问题和教学引导的缺失，不断提高自身的学情分析能力和教育教学水平.所以，教学最后各合作小组要汇报任务情况并且相互讨论和借鉴.教师作为总结者对学生的汇报结果加以汇整，发掘重点难点，为后续教学提供有价值的参考和建议.

4 结语

本文通过对“安培力”教学案例的设计和研究，总结出基于学习进阶层级模型的任务驱动教学模式的教学设计流程，详见图2.同时，为基于学习进阶层级模型的任务驱动教学设计提供以下建议：联系常见考点设计进阶任务，提高学习任务的实用性；依据学生学情和课标设计进阶任务，提高学习任务的适用性；任务设计尽量与现实接轨，保证任务驱动教学具有足够的真实性和趣味性.

参考文献：

［1］马朱林.基于学习进阶发展层级模型的高中物理教学设计——以“波的形成”为例［J］.物理教师，2023，44（12）：28-32.

［2］任虎虎.指向深度学习的任务驱动教学研究——以人教版“力的分解”为例［J］.物理教师，2020，41（07）：28-30.