基于學習進階的物理課堂驅動性問題設計

馬慧佳

(廣東省東莞市塘廈中學，廣東 東莞 523710)

學習進階(Learning progressions)是對學生連貫且逐漸深入的思維方式的假定性描述,“在一個適當的時間跨度下，學生學習和探究某一重要的知識或者實踐領域時,依次進階,思維方式逐級深化”。進階性的學習符合學生的認知特點,有助于激發學生的深入思考,提升學生分析和理解能力,提高學生的學科核心素養。

在物理課堂教學中如何通過進階學習的方式達成教學目標？教師扮演著非常重要的角色。斯賓塞曾說: “應引導學生自己進行探討,自己去推論,給他們講的應該盡量少些,而引導他們去發現的應盡量多些。”在課堂中教師是引導者和把控者,通過語言描述、提問,促進課堂各個環節的順利進行。利用驅動性問題激發學生學習興趣和求知欲,從知識表征、模型建構、知識應用等方面入手,層層躍進獲取知識，提升能力。

1 知識表征：設計驅動性問題,降低難度,促進物理觀念的形成

知識表征主要解決“是什么”的問題,而如果直接告訴學生物理概念和規律,他們很難理解其本質,更無法將物理概念和規律進行升華,形成物理觀念。因此設計驅動性問題,降低每一步驟的難度,引導學生一步步地理解知識,通過對比等方法完善頭腦中對“是什么”的認識,進而理解物理概念和規律的本質,達到深度學習的目的。

例如，為引入“加速度”的概念,使學生建立有關運動的物理觀念,可從以下角度設計驅動性問題(如圖1)。

圖1

2 模型建構：設計驅動性問題,從實際出發,刪繁就簡,建構物理模型

模型建構是一種重要的科學思維方法,是物理學賴以生存的基礎。通過驅動性問題的設置,引導學生主動探究,尋找主要因素和次要因素,經歷模型建構的過程,進而發展科學思維能力。例如關于三力平衡模型的建立，創設的生活情境如下：2018年10月24日，全長55公里的港珠澳大橋全線通車，港珠澳大橋因其超大的建筑規模、空前的施工難度以及頂尖的建造技術而聞名世界，其主跨為雙塔式斜拉結構。那么其中蘊含著什么樣的物理原理?據此設計的關于共點力平衡教學的驅動性問題如圖2所示。

圖2

3 知識應用：設計驅動性問題,循序漸進,促進思維進階

“學以思為貴”,學生學習物理時要多思善思,才能增強思維的靈活性,促進思維能力的逐步進階,將知識融會貫通、學以致用是學習的主要目的。在物理教學中,常常遇見這樣的情況：學生對于知識點似乎全都懂,可是遇到題目,卻是一頭霧水。在這種情況下,教師的啟發就非常重要,通過設置驅動性問題,循序漸進,引導學生尋找解決問題的方法,鍛煉思維能力。

例如,利用半偏法測量電流表內阻,其電路圖和操作步驟如表1，需分析實驗測量的誤差。

表1

當電阻箱電阻為零時,電流表讀數為I0,并聯部分的電壓為U0。

問題1:分析電路中的電阻關系,當調節電阻箱后,電路中的總電阻如何變化呢?

電阻箱R與電流表串聯，當并聯支路的電阻增大，則電路中的總電阻增大。

問題2:當電阻變化之后,會引起電路中的哪些物理量發生變化?

由閉合電路歐姆定律可知：干路電流減小，由U并=E-Ir-IR滑左,并聯部分的電壓增大,U并>U0。

問題3:為分析電流表內阻的測量誤差,需要確定電流表的電壓、電流，還是電阻箱的電壓、電流?為什么?

需要確定與電阻箱相關的電壓、電流,因為實驗中認為電阻箱的阻值與電流表內阻相等。

問題4:與電阻箱相關的電壓、電流如何變化?

4 著眼大局：設計驅動性問題，承上啟下，有效推進課堂進程

驅動性問題的設計,一方面從知識的角度,一步步引導學生深度學習、思維進階,促進學生能力的發展；另一方面還要能夠帶動課堂氣氛,在整節課的大局上,起到承上啟下的作用,不要在一個點上原地踏步,能夠推動課堂進程。

例如“平拋運動”一節的教學框架如圖3所示，設計驅動性問題如下。

圖3

(1) 平拋運動的運動軌跡為曲線,如何處理這種復雜運動?

學生回答：用化曲為直的方法。

(2) 如何利用實驗驗證你的猜想?用平拋運動演示儀進行實驗驗證,有哪些不盡如人意的地方?

(3) 將平拋運動應用到實踐中,我們還需要進行定量計算,你能夠根據所學知識,總結出平拋運動的規律嗎?

(4) 現在你能解決有關平拋運動的實際問題嗎?紙上談兵不如實際操練,讓我們來試一下吧!通過本節課的學習,知道了處理曲線運動的基本方法:運動的合成與分解,那么對于斜拋運動,又如何解決呢?

5 結語

在課堂教學中,學生是學習主體,教師可利用驅動性問題,發揮教師引導、啟發、宏觀把控的作用,通過點撥,使學生順利完成物理知識的總結、方法的應用,使學生分析、應用等能力得到提升,知識認知不斷完善,促進思維能力向更高層次進階。