基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的高中物理教學(xué)設(shè)計

陳瑩

◆摘? 要：在物理課程中應(yīng)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，可將某個核心概念、某一學(xué)段或整個物理課程有效整合，幫助學(xué)生形成物理觀念，提高物理核心素養(yǎng)?！白杂陕潴w運(yùn)動”對運(yùn)動與相互作用觀念的形成具有承上啟下作用，根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有水平確定進(jìn)階起點(diǎn)，通過普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中核心素養(yǎng)的要求，制定學(xué)習(xí)進(jìn)階目標(biāo)，合理設(shè)置連接起點(diǎn)與終點(diǎn)的進(jìn)階層級與進(jìn)階點(diǎn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終穩(wěn)踩階梯，步步向上。

◆關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;核心素養(yǎng);自由落體運(yùn)動

美國國家研究理事會（NRC）將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“隨著時間的不斷增加，學(xué)生對于某一學(xué)習(xí)主題的思考和認(rèn)識不斷豐富、精致和深入的一種過程”[3]。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論說明學(xué)生物理觀念的形成不是一步到位的，而是分階段逐漸加強(qiáng)并深化的，將學(xué)習(xí)過程梯度劃分，連接認(rèn)知過程的起點(diǎn)和終點(diǎn)，明確認(rèn)知發(fā)展路徑。本文結(jié)合高中物理人教版必修一“自由落體運(yùn)動”一節(jié)，探究學(xué)習(xí)進(jìn)階理論對于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1學(xué)習(xí)進(jìn)階起點(diǎn)與障礙

根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有知識基礎(chǔ)和思維能力，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗，整理學(xué)生易錯迷思點(diǎn)，現(xiàn)將本節(jié)課的進(jìn)階起點(diǎn)與障礙確立如下：

2學(xué)習(xí)進(jìn)階目標(biāo)

根據(jù)2017年版的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，基于核心素養(yǎng)的要求，現(xiàn)將本節(jié)課的學(xué)習(xí)進(jìn)階目標(biāo)確立如下：

3教學(xué)實(shí)踐過程

3.1設(shè)計生活實(shí)驗，引發(fā)認(rèn)知沖突

演示實(shí)驗1：大小相同的鐵片和紙片，從同一高度同時由靜止釋放;引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的物品，設(shè)計實(shí)驗，讓輕的物體先落地，比如輕重不同的兩張紙，將小而輕的紙片揉成紙團(tuán)，與大紙片從同一高度同時由靜止釋放，結(jié)果輕的紙團(tuán)先落地。學(xué)生得到相互矛盾的結(jié)論。

演示實(shí)驗2：牛頓管實(shí)驗。

結(jié)論：如果沒有空氣阻力，只受重力時，輕重不同的物體，下落快慢相同。

引入概念：物理學(xué)中，把只在重力作用下，不計空氣阻力，從靜止開始下落的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動。

3.2自主實(shí)驗探究，提升科學(xué)素養(yǎng)

根據(jù)已有的知識基礎(chǔ)，學(xué)生容易猜測得出自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。但自主設(shè)計實(shí)驗，探究自由落體運(yùn)動的性質(zhì)是一大難點(diǎn)。

教師可通過設(shè)問有效引導(dǎo)：（1）自由落體運(yùn)動是豎直方向的，安裝打點(diǎn)計時器有什么注意事項。（2）得到紙帶上的數(shù)據(jù)后，怎樣判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)。（3）通過實(shí)驗數(shù)據(jù)怎樣求解加速度。

學(xué)生小組交流、演示匯報：（1）將打點(diǎn)計時器豎直固定在鐵架臺上，紙帶穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，一端與重物相連，讓重物靠近打點(diǎn)計時器，保持紙帶、限位孔與重物豎直方向共線，接通電源再釋放重物，取下紙帶。（2）處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，相鄰相等時間內(nèi)的位移差基本為定值，由此可判定初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。（3）通過“逐差法”或圖像法計算加速度大小。

3.3知識遷移應(yīng)用，有序?qū)W習(xí)進(jìn)階

利用現(xiàn)代科技手段自由落體儀與光電門，再做實(shí)驗定量驗證自由落體運(yùn)動的性質(zhì)。由于速度的測量相對復(fù)雜，易有誤差，所以本實(shí)驗測量位移與時間，利用excel建立圖表得到一條過原點(diǎn)的傾斜直線。

再次實(shí)驗：改變實(shí)驗物體的質(zhì)量和大小，改變光電門的位置，多做幾組實(shí)驗，可發(fā)現(xiàn)描繪的圖像都與之前的直線重疊，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)不同的物體，在同一個地點(diǎn)，自由落體加速度是相同的。

信息歸納：根據(jù)教材上“不同地區(qū)的自由落體加速度數(shù)值”，讓學(xué)生自己歸納總結(jié)自由落體加速度的特點(diǎn)。

3.4解決實(shí)際問題，鞏固進(jìn)階成果

趣味游戲：抓直尺測量反應(yīng)時間，解釋其中的原理。

設(shè)計意圖：通過解釋趣味游戲的原理，整合本節(jié)課相關(guān)知識，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題，建立物理模型，在解決問題中鞏固進(jìn)階成果。

4結(jié)語

物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展不是一蹴而就的，在整個物理課程中，我們應(yīng)著眼于核心大概念與物理觀念的形成，將其“臺階式”地分層教學(xué)，在此基礎(chǔ)上，將“大臺階”劃分為若干“小臺階”，學(xué)生能夠踩“小階”，登“大階”，使學(xué)生慢慢形成物理觀念和科學(xué)思維，逐漸提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]廖伯琴.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）要點(diǎn)解讀[J].物理教學(xué)，2020，42（02）：2-5.

[2]李道恒，楊克燦，王小蘭.2017版全國普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].課程教育研究，2019（45）：175-176.

[3]何春生，郭玉英.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課堂教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐——以“功”為例[J].物理教師，2016，37（10）：23-26+31.