如何應用“學習進階”改進高中物理教學設計

呂含吟 邵韜

1 學習進階路徑及其組成要素

學習進階是符合學生思維發展規律，圍繞核心概念由淺入深的進階過程.體現為學生在學習同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑.本文研究基于郭玉英教授的教學設計模型.

（1）進階起點和終點：起點是開始理解某個概念之前已掌握知識的描述.進階終點則是在進階結束后被期望獲得的知識的描述.

（2）中間階段：在學習進階所追蹤的發展路徑上存在多個相互關聯的中間步驟，它們反映了學生思維發展過程的普遍階段.物理學習分為五個階段，變量為物理概念和思維水平.

事實（Fact）：碎片化的事實或者經驗

映射（Mapping）：事實經驗和科學術語之間建立起簡單聯系

關聯（Relation）：能建立事實經驗與概念之間的定性聯系

概念（Concept）：能把握事實經驗的本質特征，建立定量關系

整合（Integration）：能建立概念間的相互聯系，形成系統的知識結構

每一階段為下一階段的前概念，每一階段為上一階段的最近發展區.

（3）評價手段：用于測評學生的前概念、目前所處的學習階段、思維發展層級，有助于學情分析、教學手段優化、教學過程改進.

2 北師大物理系師范生教學設計現狀

我們研究了120份北京師范大學物理學系師范生教學設計，總結當前物理師范生在教學設計時的常見問題.

（1）缺少對錯誤的前概念及迷思概念的分析.

（2）缺少對學生已經具備的學習技能、探究方法、思維模式的分析.

（3）對核心概念的邏輯解析不夠深入，教學過程中概念跳躍.

（4）方法策略運用的并不自然.

（5）實驗演示形式多樣但實效不佳.

（6）評價手段普遍重結果忽視過程.

3 學習進階理論對教學設計的指導意義

（1）學習進階指導教學內容分析和學情分析：內容上，從物理學發展史、知識結構、課程和教材、知識應用等角度分析知識的內在邏輯關聯及社會應用.在學情上，有助于教師分析學生的前概念、掌握的技能和思維發展水平，發現錯誤的前概念及迷思概念.

（2）學習進階有助于方法策略的選擇：學習進階理論指導教師從學生的現有認知水平出發，通過認知沖突策略讓學生暴露自己的原有認識，發現矛盾、解決問題，形成新認識，通過搭建物理概念腳手架策略、圖示策略等促進學生對核心概念的理解朝著最高層次的水平逐級發展.

（3）學習進階有助于教學過程的改進：確定學習路徑之后，需要設計具體步驟和活動形式，包括教學的主要環節和每個環節中的師生活動.

（4）學習進階有助于評價手段的改進：用于測評學生的前概念、目前所處的學習階段、思維發展層級.有助于學情分析、教學手段優化、教學過程改進.

4 基于學習進階的教學設計模型-以摩擦力教學設計為例分析

為實現知識概念整合與思維能力培養同步并將其應用于教學實踐，建立基于學習進階理論的教學設計理論模型，并以摩擦力為例分析此模型在教學設計指導優勢.

事實（F）階段：學生對摩擦力的學習受生活經驗影響較大，學習路徑的起點為“生活經驗及初中前概念”，如“摩擦力是阻力”等錯誤概念.

映射（M）階段：教師從生活趣味實驗引入課堂，將生活現象轉為物理研究問題，在事實經驗和科學術語之間建立起簡單聯系.

關聯（R）階段：教師通過實驗現象的分析引導學生思考摩擦力的定義、條件、方向，教學先講解靜摩擦力后滑動摩擦力，同時注意兩者的區別和聯系.為加深學生對摩擦力條件的理解，運用“認知沖突”解釋“相對運動”、充分運用“實驗法”演示“正壓力與重力的區別”、“彈力與摩擦力的關系”等，教授學生運用“假設法”、“力平衡需求法”等判斷摩擦力有無.

概念（C）階段：運用實驗引導學生體驗理解最大靜摩擦力，理論分析最大靜摩擦力的計算公式，會用力平衡法得出靜摩擦力大小.用控制變量思維 “實驗法”探究影響物塊滑動摩擦力大小的因素.繼而教師通過力傳感器等實驗設備探究摩擦力的變化過程，引導學生理解并能分析摩擦力的性質及大小的變化過程.通過本階段的探究學習，學生把握本質特征，建立定量關系，形成對摩擦力的完整概念.

整合（I）階段：教師帶領學生分析不同物理情景中的摩擦力性質、方向、大小，如在單體或者連接體的模型中，用“力平衡法”或者“相對運動”判斷摩擦力的有無并計算大小；也可結合運動學、能量等知識討論傳送帶、能量守恒等問題.此階段鞏固應用所學知識，建立概念間的相互聯系，幫助學生完成概念整合，形成系統的知識結構.

基于學習進階理論設計的摩擦力進階路徑，體現了學生學習的各個層次階段，符合學生思維由淺入深的發展規律，且一定程度上對教師教學設計中易忽略問題及學生反饋問題進行規避.

5 總結與展望

本文以物理教學設計改進為主要研究目標，通過構建基于學習進階理論的教學設計模型為教師教學設計改進提供指導.我們堅信如何高效地在青少年認知發展階段實現其對學科概念的整合和思維能力的培養，將是未來教育的主要研究方向.“學習進階”作為新興的教育培養理論，必將會受到教育界的廣泛研究和實踐，造福社會.

【指導教師：郭玉英】