強建萍 黃武英

摘 ? 要：物理概念是學生認識和理解物理世界的基石。電流是電學中基礎而重要的概念，這個抽象的物理概念在義務教育階段普遍要求較低，因而在高中學習時需要的思維跨度較大，學生在理解此概念上存在著諸多困難。文章基于人教版教材中不同階段電流概念的相關內容、學習進階理論和課程標準要求，對電流概念的學習劃分了進階水平。希望該研究能幫助一線教師科學規(guī)劃教學內容，降低學生學習的臺階，增強學生學習的系統(tǒng)性與連貫性。

關鍵詞：學習進階;物理概念教學;電流

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0011-4

學習進階（Learning progressions）理論認為，學生學習過程就是認知從簡單到復雜，需要跨越不同認知水平的發(fā)展過程。學習進階是用以描述在一個較長的時間跨度內學習或研究某一主題時，學生的思維方式得到逐級進階的理論框架[1]。學習進階的研究對象除了核心概念之外也可以是基本概念。大量的科學概念都是通過一定的邏輯相互關聯(lián)，而呈現(xiàn)出科學概念體系的層次性?？茖W概念層次分析是科學教育研究和教學實踐等方面的基礎性工作[2]。

檢索發(fā)現(xiàn)，很多研究者借助學習進階理論對中學物理概念進行了層次分析與討論。其中，閆兵兵[3]構建了力概念的學習進階框架;賀向向[4]對中學物理能量概念展開了學習進階研究;安秋等[5]對質量概念進行了學習進階的初步研究。電流是電學中一個非常重要且抽象的物理概念，學生僅僅根據(jù)具象的經(jīng)驗來構建電流概念，在理解上會產(chǎn)生很多思維誤區(qū)。電流概念教學也不是局限在一堂課中僅僅針對電流定義進行教學，最終是要在整個電路的學習過程中幫助學生實現(xiàn)對電流概念的科學理解。因此，對電流概念展開一個較完整階段的學習進階研究具有重要意義。

本文從課標要求出發(fā)，以普及度較高的人教版教材為例，通過分析比較電流相關知識點在小學、初中、高中教材中的編排，尋找知識內容之間的跨度，挖掘和探索其中的概念教學邏輯，在此基礎上制訂電流概念的學習進階框架。

1 ? ?課程標準中對電流概念的要求

不同階段的課程標準對電流提出了不同的學習要求。《義務教育小學科學課程標準》明確教師應幫助學生形成“電可以在特定物質中流動，電是日常生活中不可缺少的一種能源”的概念[6]?！读x務教育物理課程標準（2011年版）》主要對電流表的使用以及電流與電壓、電阻、電功率等其他物理量的關系作理解性要求，沒有對電流概念本身作過多要求[7]?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版2020年修訂）》必修部分提出了理解閉合電路歐姆定律，理解電功、電功率及焦耳定律，了解產(chǎn)生感應電流的條件;選擇性必修課程提出了理解楞次定律，了解渦流現(xiàn)象并認識交變電流[8]。

課程標準對于課程內容教學要求的規(guī)定都是較為長遠的目標要求。在教學實踐中，只有針對具體的教學內容對不同年級的學生應該達到的要求進行劃分，獲得短期的目標，才能明確地知道在某一階段的教學中具體應該做什么，讓學生學會什么。

2 ? ?教材中電流相關內容的呈現(xiàn)與比較分析

人教版小學科學教材主要是通過小實驗的形式幫助學生認識到電可以在導體中流動[9]。

人教版初中物理教材在第十五章第2節(jié)首次提出電荷的定向移動形成電流。規(guī)定了正電荷移動的方向為電流的方向，在第四小節(jié)中將電流作為物理量介紹其字母表示以及單位等，對“電流”概念進行了定性的描述。初中物理是通過實驗探究的形式得出串并聯(lián)電路中電流的規(guī)律，并且實驗探究了電流與電壓及電流與電阻的定量關系從而得出歐姆定律等。在歐姆定律之后引入了兩個新的物理量——電功和電功率，分別用來表示電流做功多少及做功快慢。關于電流的熱效應，教材通過演示實驗表明電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的定性關系，在此基礎上引出定量的表達——焦耳定律。在“電與磁”章節(jié)中，先通過物理學家奧斯特的小故事引入電流的磁效應，之后在電生磁的基礎上引出磁也可以生電，從而介紹了感應電流的概念。初中物理最后還強調了電流可以傳遞信息的功能[10]。

高中物理教材必修第三冊第十一章“電路及其應用”中第一小節(jié)名為“電源和電流”，先在靜電場的基礎之上介紹恒定電場，引入恒定電流的概念，之后對電流這個物理量在初中物理定性描述的基礎上進行了定量表達[11]。作為改版的新教材，在電流強度定義的表達上發(fā)生了些許變化。

通過比較分析，筆者將初、高中教材中對電流的表述進行總結，如表1所示。

高中物理利用電流強度的定義式從理論上解釋了串并聯(lián)電路中的電流規(guī)律，還在初中物理的基礎上結合電場知識解釋了電流做功的實質。不同于初中通過實驗歸納得出焦耳定律，高中教材則從能量守恒定律分析得出，強化了能量的觀念[12]。在電與磁相關內容上，通過實驗探究感應電流產(chǎn)生的條件。高中物理選擇性必修教材第二冊中通過探究影響感應電流方向的因素介紹了楞次定律，在感生電場的基礎之上引入了渦電流的概念，并且在第三章著重介紹了交變電流[13]。

由此可見，高中階段電流概念的學習不僅僅是由初中的定性描述轉變?yōu)槎?，還要結合電場的理論和能量轉化與守恒的觀點對電流進一步解讀，幫助學生從宏觀和微觀層面認識和理解電流。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，人教版教材對電流概念的學習安排如表2所示。

3 ? ?電流概念學習進階的層級水平的劃分

郭玉英教授及團隊對基于學習進階的教學設計模型進行大量實證研究，并提出了科學概念理解發(fā)展的層級模型[14]，為本文進階水平的劃分提供了重要參考。

筆者在該模型基礎之上參考已有的概念研究以及高中課程標準與高考大綱的要求，對電流概念的學習進階層級水平進行初步的劃分（表3），制訂出電流概念的學習進階框架，進行學習內容的縱向水平進階，同時關注學生典型的迷思概念，強調電流與其他相關概念間的聯(lián)系。 選擇的進階變量是電流概念相關知識內容和學生的思維發(fā)展水平。

4 ? ?結 ?語

概念的學習過程是由淺入深、逐步遞進的過程。概念的學習進階不是由一個階段水平簡單地跨越到另一個階段水平，學習進階的路徑也是多種多樣的。將學習進階理論應用于概念教學中，最重要的是教師能夠了解學生對某個概念的認知水平，準確地對學生概念理解的層級作出判斷，從而采取有針對性的教學策略和手段，幫助學生逐步深入地理解科學概念。本文從小學、初中和高中階段對電流概念的不同課程標準要求出發(fā)，比較了不同階段人教版教材中電流相關內容，在此基礎上，構建了電流概念學習進階的框架。通過對電流概念學習進階的初步研究，希望能為改善初、高中物理概念教學中的銜接問題提供一點幫助。

參考文獻：

[1]National Research Council. Taking science to school：learning and teaching science in grades K-8[M]. Washington DC：National Academies Press， 2007.

[2]張玉峰，郭玉英.科學概念層次分析：價值、變量與模型[J].物理教師，2015，36（11）：2-6+10.

[3]閆兵兵.中學“力”概念的學習進階研究[D].曲阜：曲阜師范大學，2018.

[4]賀向向. 中學物理能量概念的學習進階研究[D]. 延安： 延安大學， 2019.

[5]安秋，王長江.“質量”概念學習進階的初步研究[J].物理教師， 2020， 41（05）：2-5+9.

[6]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社， 2017.

[7]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[8]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社， 2020.

[9]人民教育出版社，課程教材研究所，課程教材開發(fā)中心， 義務教育教科書科學三年級上冊[M].北京：人民教育出版社， 2019.

[10]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.義務教育教科書物理九年級全一冊[M].北京：人民教育出版社， 2019.

[11]人民教育出版社， 課程教材研究所， 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書物理必修第三冊[M].北京：人民教育出版社，2019.

[12]梁旭.人教版《物理》“第十二章 ?電能 能量守恒定律”編寫說明[J].中學物理，2020，38（07）：5-7.

[13]人民教育出版社， 課程教材研究所， 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書物理選擇性必修第二冊[M].北京：人民教育出版社， 2019.

[14]郭玉英， 姚建欣. 基于核心素養(yǎng)學習進階的科學教學設計[J]. 課程·教材·教法， 2016， 36（11）： 64-70.

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）