郭慶

摘 ? 要：學(xué)習(xí)進(jìn)階理論通過圍繞某個(gè)核心概念的建構(gòu)過程，來研究學(xué)生知識(shí)與能力的不同層級(jí)，并以過程中學(xué)生的具體學(xué)習(xí)表現(xiàn)反饋進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，以改變學(xué)生現(xiàn)有的思維模式。文章介紹了如何在探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中合理運(yùn)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，逐步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;探究實(shí)驗(yàn);大氣壓強(qiáng)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2020）10-0021-4

學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)教學(xué)產(chǎn)生了較大的促進(jìn)作用，使其成為近年來教育領(lǐng)域研究的又一熱點(diǎn)。作為一線教師，把握學(xué)習(xí)進(jìn)階的特點(diǎn)，關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過程，從而提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)探究能力，也成為了我們研究的重點(diǎn)。下文將從學(xué)習(xí)進(jìn)階及其理論研究、探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)研究的可行性與教學(xué)研究案例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 ? ?學(xué)習(xí)進(jìn)階及其理論研究

美國(guó)國(guó)家教育委員會(huì)（NRC）于2007年對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的定位獲得了更為廣泛的認(rèn)可：學(xué)習(xí)進(jìn)階描述的是學(xué)生在一定時(shí)間跨度內(nèi)，對(duì)于某一主題、依次進(jìn)階、逐漸熟練和深化的思維方式，這些思維方式能在主題學(xué)習(xí)和探究過程中得到連續(xù)發(fā)展[1]。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)生的思維發(fā)展過程具有“進(jìn)階”的特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程就是思維從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的連續(xù)發(fā)展的過程。這是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要經(jīng)過不同的“階”，“階”代表了學(xué)生思維的不同水平，也是學(xué)生認(rèn)知發(fā)展過程中的“腳踏點(diǎn)”，處在不同“階”的學(xué)生的思維方式存在差異[2]。

由學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究?jī)?nèi)容和研究重點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，它與學(xué)習(xí)領(lǐng)域、課程領(lǐng)域、評(píng)價(jià)領(lǐng)域三大研究領(lǐng)域有著密切的關(guān)系[3]。學(xué)習(xí)進(jìn)階注重的是學(xué)生思維方式的提升方式，并不局限于內(nèi)容層面的正確或錯(cuò)誤，而是通過學(xué)生給出的答案或者外部行為表現(xiàn)反映出學(xué)生所處的知識(shí)能力層級(jí)。皮亞杰的“認(rèn)知學(xué)習(xí)”理論、維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論、奧蘇貝爾的“有意義學(xué)習(xí)”理論均為學(xué)習(xí)進(jìn)階提供了強(qiáng)有力的理論支撐。

在現(xiàn)階段關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究中，又多以研究其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如“結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)法”）與評(píng)價(jià)系統(tǒng)（如“伯克利評(píng)價(jià)系統(tǒng)”）為主，在教學(xué)實(shí)踐中又多以“核心概念”“物理建?！钡确矫鏋橹?，關(guān)于在“探究實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方面加入學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究較少，這也說明了對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容展開研究有更重要的意義。

2 ? ?探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)研究的可行性

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，初中階段學(xué)生初次接觸物理，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中要重視學(xué)生能夠通過觀察、操作、體驗(yàn)等方式經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，能夠從實(shí)驗(yàn)的探究過程中學(xué)會(huì)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究方法。

學(xué)習(xí)進(jìn)階雖然理論邏輯清晰，但是過于抽象。如果將其運(yùn)用到探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，能夠發(fā)揮其特點(diǎn)，幫助學(xué)生更清晰、更有層次地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成實(shí)驗(yàn)探究，從而達(dá)到思維和能力的穩(wěn)步提升。而且在探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)指導(dǎo)過程中，不同階段需要學(xué)生具備的知識(shí)、動(dòng)手能力的基礎(chǔ)往往都是逐級(jí)遞增的，甚至有的需要借助其他學(xué)科知識(shí)解決，這樣還能促進(jìn)學(xué)生不同學(xué)科知識(shí)的融合與拓展，最終形成個(gè)人的實(shí)驗(yàn)探究能力。下面將以“大氣壓強(qiáng)”內(nèi)容的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，對(duì)基于核心素養(yǎng)的探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階流程設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說明。（“大氣壓強(qiáng)”探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階流程圖如圖1）

3 ? ?基于物理核心素養(yǎng)的探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展示

3.1 ? ?“大氣壓強(qiáng)”的進(jìn)階分析

3.1.1 ? ?進(jìn)階目標(biāo)分析

參照《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)本部分的要求，本節(jié)將探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階目標(biāo)設(shè)置為：1.體會(huì)大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;2.進(jìn)行大氣壓強(qiáng)數(shù)值測(cè)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;3.解釋與大氣壓強(qiáng)知識(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理。

3.1.2 ? ?進(jìn)階起點(diǎn)分析

“大氣壓強(qiáng)”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)和液體壓強(qiáng)內(nèi)容之后的一節(jié)內(nèi)容，是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)法與類比學(xué)習(xí)法再次強(qiáng)化的內(nèi)容，也是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)壓強(qiáng)知識(shí)解決實(shí)際生活中存在的一些問題的重要載體。學(xué)生經(jīng)過前期的探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備了基本的實(shí)驗(yàn)探究能力，有一定的數(shù)據(jù)分析能力。但由于學(xué)生還處在形象思維的階段，無法將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系分析。因此，教師可以設(shè)定以實(shí)驗(yàn)為主題的物理情境來統(tǒng)一進(jìn)階起點(diǎn)，然后展開以演示實(shí)驗(yàn)、分組探究等多種方式結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.1.3 ? ?進(jìn)階層級(jí)分析

結(jié)合教材的內(nèi)容編排、學(xué)習(xí)進(jìn)階的理論以及探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本步驟，將“大氣壓強(qiáng)”的進(jìn)階層級(jí)分為五個(gè)層面：

（1）節(jié)點(diǎn)一：通過實(shí)驗(yàn)體會(huì)大氣壓強(qiáng)的存在，明確生活中存在大氣壓強(qiáng);

（2）節(jié)點(diǎn)二：分組實(shí)驗(yàn)，感受大氣壓強(qiáng)的大小;

（3）節(jié)點(diǎn)三：分組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值;

（4）節(jié)點(diǎn)四：補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，理論分析實(shí)驗(yàn)過程中誤差產(chǎn)生的原因;

（5）節(jié)點(diǎn)五：利用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，解釋生活中與大氣壓強(qiáng)相關(guān)的知識(shí)，了解大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用實(shí)例，達(dá)到進(jìn)階目標(biāo)。

3.2 ? ?基于核心素養(yǎng)的“大氣壓強(qiáng)”學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)過程

3.2.1 ? ?前測(cè)

設(shè)計(jì)說明：設(shè)置診斷性問題，以選擇、填空的方式，在課前了解學(xué)生關(guān)于壓強(qiáng)、固體壓強(qiáng)知識(shí)的基本掌握情況，為后續(xù)教學(xué)中的類比法做好鋪墊。以簡(jiǎn)答題的形式，通過茶壺是否有孔、打氣筒的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，了解學(xué)生的常識(shí)儲(chǔ)備，以便設(shè)置更合適的進(jìn)階起點(diǎn)，同時(shí)也可以吸引大多數(shù)學(xué)生積極觀察，能夠?yàn)樾抡n開展做好基本鋪墊。

3.2.2 ? ?統(tǒng)一進(jìn)階起點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)

創(chuàng)設(shè)情境：如果不用嘴吹，你能用哪些工具將一個(gè)氣球吹大？能否用一個(gè)塑料瓶就吹大一個(gè)氣球？（實(shí)驗(yàn)引入裝置如圖2）

設(shè)計(jì)說明：既能以這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的興趣，也可以讓學(xué)生通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析出氣體也能產(chǎn)生壓強(qiáng)的結(jié)論，將進(jìn)階起點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)起點(diǎn)統(tǒng)一起來，幫助學(xué)生聯(lián)系理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.2.3 ? ?探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階過程一：分組實(shí)驗(yàn)，引發(fā)思考

學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的分組實(shí)驗(yàn)，說明大氣壓強(qiáng)的存在，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在幫助學(xué)生感知“物理觀念”方面的作用。

教師演示實(shí)驗(yàn)：空玻璃瓶口放置紙片。

學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)：玻璃瓶裝滿水，瓶口放置小紙片，并向各個(gè)方向旋轉(zhuǎn)玻璃瓶（圖3）。

設(shè)計(jì)說明：通過教師演示，學(xué)生知道紙片與玻璃瓶之間并無相互吸引的力。而通過分組探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠分析得到紙片之所以沒有掉落是因?yàn)橛幸粋€(gè)“托力”存在，而產(chǎn)生這個(gè)力的是空氣，從而能夠引出大氣壓強(qiáng)的概念。

3.2.4 ? ?探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階過程二：實(shí)驗(yàn)感受，體會(huì)現(xiàn)象

學(xué)生通過自制教具——模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)（圖4）和吸盤對(duì)拉實(shí)驗(yàn)（圖5），感受大氣壓強(qiáng)的數(shù)值較大，這也成為了粗測(cè)大氣壓強(qiáng)探究實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)。

學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：1.兩位學(xué)生通過對(duì)拉自制教具，感受大氣壓強(qiáng);2.其余學(xué)生通過將兩個(gè)相同吸盤對(duì)扣排氣，然后用力拉動(dòng)，感受大氣壓強(qiáng)。

設(shè)計(jì)說明：采用模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生真實(shí)感受大氣壓強(qiáng)的存在，讓學(xué)生有了切身體會(huì)，才能進(jìn)一步加深他們對(duì)知識(shí)的掌握程度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考分析出大氣壓強(qiáng)的作用效果，同時(shí)也能得到大氣壓強(qiáng)數(shù)值很大的感性認(rèn)知。這是對(duì)上一階中大氣壓強(qiáng)存在的進(jìn)一步認(rèn)知，也是后一階測(cè)量大氣壓強(qiáng)數(shù)值的起點(diǎn)。這個(gè)設(shè)計(jì)同時(shí)還能體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維兩個(gè)方面物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.2.5 ? ?探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階過程三：實(shí)驗(yàn)探究，把握過程

教師通過回顧壓強(qiáng)的基本計(jì)算方法，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)大氣壓強(qiáng)測(cè)量的基本原理，同時(shí)通過前一階段實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入分析，得出需要小吸盤、刻度尺以及彈簧測(cè)力計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：學(xué)生拉動(dòng)吸附在玻璃板上的小吸盤（圖6），測(cè)量小吸盤剛被拉起來的拉力大小以及吸盤的直徑，計(jì)算得到大氣壓強(qiáng)數(shù)值的大小。

設(shè)計(jì)說明：通過引導(dǎo)學(xué)生分析上一階段吸盤實(shí)驗(yàn)的受力情況，得出剛好拉動(dòng)吸盤時(shí)的拉力等于大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力大小，結(jié)合壓強(qiáng)大小的計(jì)算，推理得出大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)原理。此階段的設(shè)計(jì)也體現(xiàn)出了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維方面的培養(yǎng)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到大氣壓力和吸盤直徑，在計(jì)算時(shí)也能對(duì)其數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行針對(duì)訓(xùn)練。同時(shí)，不同小組實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)會(huì)有不同程度的誤差，這也為后續(xù)對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的深入分析做好了鋪墊，成為下一階段的起點(diǎn)。

3.2.6 ? ?探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階過程四：嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)，理論驗(yàn)證

視頻演示實(shí)驗(yàn)：通過視頻《托里拆利實(shí)驗(yàn)》進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量大氣壓強(qiáng)數(shù)值大小進(jìn)行學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)說明：雖然此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)時(shí)無法親自完成，但是可以采用視頻的形式讓學(xué)生了解托里拆利實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握如何準(zhǔn)確測(cè)量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。同時(shí)，根據(jù)其數(shù)值和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，再深入分析哪些因素影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這也是對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。同時(shí)，這個(gè)內(nèi)容往往也是考查的一個(gè)難點(diǎn)。

3.2.7 ? ?探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)階過程五：應(yīng)用拓展，提升素質(zhì)

通過揭秘課前實(shí)驗(yàn)的裝置結(jié)構(gòu)（圖7），引導(dǎo)學(xué)生分析其能夠吹大氣球的具體原因。同時(shí)，也結(jié)合生活中和大氣壓強(qiáng)相關(guān)的實(shí)例，讓學(xué)生自主分析大氣壓強(qiáng)究竟是如何起到作用的。這對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)起到了重要作用。

目前，在我國(guó)科學(xué)教育研究領(lǐng)域關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究已經(jīng)吸引了更多的人參與其中。學(xué)習(xí)進(jìn)階將我們對(duì)學(xué)生的關(guān)注從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)拉長(zhǎng)到了一個(gè)更為系統(tǒng)的時(shí)間軸中，它要求教師要對(duì)教學(xué)有整體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，要去關(guān)注學(xué)生在這段觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)行為轉(zhuǎn)變并及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。無疑這能夠更有效地促進(jìn)教師的專業(yè)素質(zhì)。同時(shí)，從對(duì)學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)上來說，這樣一個(gè)縱向的研究過程，讓我們要更多地研究學(xué)生每個(gè)階段的認(rèn)知、探究能力和各學(xué)科知識(shí)的儲(chǔ)備情況，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)并持續(xù)作出調(diào)整，這樣更有利于設(shè)計(jì)更適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的教學(xué)。

但我們也應(yīng)該注意到，西方科學(xué)教育界對(duì)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究目前也仍然處于起步階段，形成的成熟的學(xué)習(xí)進(jìn)階案例并不多。國(guó)內(nèi)雖然已經(jīng)有許多專家團(tuán)隊(duì)在學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究領(lǐng)域開展了各具特色的研究，但還未形成系統(tǒng)的理論成果供一線教師參考，這要依靠更多的實(shí)踐去充實(shí)此項(xiàng)研究（例如，北京師范大學(xué)的郭玉英教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究，已有專著出版，且有多篇論文）。所以，我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)可以借鑒一些優(yōu)秀的課例、案例嘗試教學(xué)改革，但不能一味地為了追求改革而忽視現(xiàn)有的教學(xué)模式。我們也相信在未來學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的發(fā)展將取得更大的突破，在課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)領(lǐng)域的改革中起到重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚建欣，郭玉英.為學(xué)生認(rèn)知發(fā)展建模：學(xué)習(xí)進(jìn)階十年研究回顧及展望[J].教育學(xué)報(bào)，2014，10（5）：35-42.

[2]林絢鈺.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的初中物理概念建構(gòu)策略研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2019，48（14）：6-8.

[3]馮亞儒.基于物理建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教學(xué)——以平拋運(yùn)動(dòng)為例[J].教育實(shí)踐與研究（B），2019（Z1）：116-119.

（欄目編輯 ? ?劉 ? 榮）