如何应用“学习进阶”改进高中物理教学设计

吕含吟 邵韬

1 学习进阶路径及其组成要素

学习进阶是符合学生思维发展规律，围绕核心概念由浅入深的进阶过程.体现为学生在学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径.本文研究基于郭玉英教授的教学设计模型.

（1）进阶起点和终点：起点是开始理解某个概念之前已掌握知识的描述.进阶终点则是在进阶结束后被期望获得的知识的描述.

（2）中间阶段：在学习进阶所追踪的发展路径上存在多个相互关联的中间步骤，它们反映了学生思维发展过程的普遍阶段.物理学习分为五个阶段，变量为物理概念和思维水平.

事实（Fact）：碎片化的事实或者经验

映射（Mapping）：事实经验和科学术语之间建立起简单联系

关联（Relation）：能建立事实经验与概念之间的定性联系

概念（Concept）：能把握事实经验的本质特征，建立定量关系

整合（Integration）：能建立概念间的相互联系，形成系统的知识结构

每一阶段为下一阶段的前概念，每一阶段为上一阶段的最近发展区.

（3）评价手段：用于测评学生的前概念、目前所处的学习阶段、思维发展层级，有助于学情分析、教学手段优化、教学过程改进.

2 北师大物理系师范生教学设计现状

我们研究了120份北京师范大学物理学系师范生教学设计，总结当前物理师范生在教学设计时的常见问题.

（1）缺少对错误的前概念及迷思概念的分析.

（2）缺少对学生已经具备的学习技能、探究方法、思维模式的分析.

（3）对核心概念的逻辑解析不够深入，教学过程中概念跳跃.

（4）方法策略运用的并不自然.

（5）实验演示形式多样但实效不佳.

（6）评价手段普遍重结果忽视过程.

3 学习进阶理论对教学设计的指导意义

（1）学习进阶指导教学内容分析和学情分析：内容上，从物理学发展史、知识结构、课程和教材、知识应用等角度分析知识的内在逻辑关联及社会应用.在学情上，有助于教师分析学生的前概念、掌握的技能和思维发展水平，发现错误的前概念及迷思概念.

（2）学习进阶有助于方法策略的选择：学习进阶理论指导教师从学生的现有认知水平出发，通过认知冲突策略让学生暴露自己的原有认识，发现矛盾、解决问题，形成新认识，通过搭建物理概念脚手架策略、图示策略等促进学生对核心概念的理解朝着最高层次的水平逐级发展.

（3）学习进阶有助于教学过程的改进：确定学习路径之后，需要设计具体步骤和活动形式，包括教学的主要环节和每个环节中的师生活动.

（4）学习进阶有助于评价手段的改进：用于测评学生的前概念、目前所处的学习阶段、思维发展层级.有助于学情分析、教学手段优化、教学过程改进.

4 基于学习进阶的教学设计模型-以摩擦力教学设计为例分析

为实现知识概念整合与思维能力培养同步并将其应用于教学实践，建立基于学习进阶理论的教学设计理论模型，并以摩擦力为例分析此模型在教学设计指导优势.

事实（F）阶段：学生对摩擦力的学习受生活经验影响较大，学习路径的起点为“生活经验及初中前概念”，如“摩擦力是阻力”等错误概念.

映射（M）阶段：教师从生活趣味实验引入课堂，将生活现象转为物理研究问题，在事实经验和科学术语之间建立起简单联系.

关联（R）阶段：教师通过实验现象的分析引导学生思考摩擦力的定义、条件、方向，教学先讲解静摩擦力后滑动摩擦力，同时注意两者的区别和联系.为加深学生对摩擦力条件的理解，运用“认知冲突”解释“相对运动”、充分运用“实验法”演示“正压力与重力的区别”、“弹力与摩擦力的关系”等，教授学生运用“假设法”、“力平衡需求法”等判断摩擦力有无.

概念（C）阶段：运用实验引导学生体验理解最大静摩擦力，理论分析最大静摩擦力的计算公式，会用力平衡法得出静摩擦力大小.用控制变量思维 “实验法”探究影响物块滑动摩擦力大小的因素.继而教师通过力传感器等实验设备探究摩擦力的变化过程，引导学生理解并能分析摩擦力的性质及大小的变化过程.通过本阶段的探究学习，学生把握本质特征，建立定量关系，形成对摩擦力的完整概念.

整合（I）阶段：教师带领学生分析不同物理情景中的摩擦力性质、方向、大小，如在单体或者连接体的模型中，用“力平衡法”或者“相对运动”判断摩擦力的有无并计算大小；也可结合运动学、能量等知识讨论传送带、能量守恒等问题.此阶段巩固应用所学知识，建立概念间的相互联系，帮助学生完成概念整合，形成系统的知识结构.

基于学习进阶理论设计的摩擦力进阶路径，体现了学生学习的各个层次阶段，符合学生思维由浅入深的发展规律，且一定程度上对教师教学设计中易忽略问题及学生反馈问题进行规避.

5 总结与展望

本文以物理教学设计改进为主要研究目标，通过构建基于学习进阶理论的教学设计模型为教师教学设计改进提供指导.我们坚信如何高效地在青少年认知发展阶段实现其对学科概念的整合和思维能力的培养，将是未来教育的主要研究方向.“学习进阶”作为新兴的教育培养理论，必将会受到教育界的广泛研究和实践，造福社会.

【指导教师：郭玉英】