基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的初中物理專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計

謝敏云

摘 要：一個專題包含很多知識點(diǎn)，基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論的教學(xué)設(shè)計，以核心概念為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)置腳踏點(diǎn)構(gòu)建進(jìn)階路徑，設(shè)計測量工具促進(jìn)學(xué)生跨“階”，經(jīng)過實(shí)踐論證，此設(shè)計流程可以大大提高專題復(fù)習(xí)效率和效果.

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;核心概念;教學(xué)設(shè)計;運(yùn)動和力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）12-0040-04

如何提高物理中考復(fù)習(xí)效率是一個永恒的話題，將知識結(jié)構(gòu)化、思維可視化是有效的方法，而知識間的有效聯(lián)系、思維邏輯的合理建構(gòu)是關(guān)鍵所在，依據(jù)“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理論，巧設(shè)“腳踏點(diǎn)”，構(gòu)建進(jìn)階路徑，逐步完成進(jìn)階，從而達(dá)成目標(biāo).“運(yùn)動和力”是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是重要內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)好經(jīng)典物理的基石.初中部分的“運(yùn)動和力”主要是勻速直線運(yùn)動和靜止?fàn)顟B(tài)兩種平衡狀態(tài)與受力情況之間的關(guān)系，是高中深入研究變速運(yùn)動與力關(guān)系的基礎(chǔ).

1 辨明核心概念，建構(gòu)知識框架

初中物理知識是一個以核心概念為支撐，具有一定邏輯關(guān)系的結(jié)構(gòu)體系.北京教育學(xué)院依據(jù)美國教育專家肖瓦特的理論，繪制出知識結(jié)構(gòu)體系圖，如圖1所示.

初中“運(yùn)動和力”中涉及的概念有運(yùn)動和靜止的相對性（參照物），運(yùn)動快慢的描述（速度），運(yùn)動種類，力的定義，力的作用效果，力的三要素，力的示意圖，重力、彈力、摩擦力的成因及三要素，牛頓第一定律，平衡力等.

通過概念圖（如圖2所示）可以看出，“運(yùn)動和力”的內(nèi)容是圍繞運(yùn)動、力、運(yùn)動和力的關(guān)系展開的，根據(jù)課標(biāo)要求，可以確定其核心概念是“運(yùn)動”“力”“運(yùn)動和力”，學(xué)生只要掌握這三個核心概念，就能將運(yùn)動和力的概念、規(guī)律組織起來，構(gòu)建邏輯嚴(yán)密的結(jié)構(gòu).三個核心概念的關(guān)聯(lián)如圖3所示，復(fù)習(xí)時這樣呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是條理清楚、脈絡(luò)分明的知識網(wǎng)絡(luò)，有利于學(xué)生對這三個核心概念的理解，從而促進(jìn)圍繞核心概念知識體系的形成.

2 巧設(shè)“腳踏點(diǎn)”，構(gòu)建進(jìn)階路徑

任何核心概念，都必須設(shè)置一些用于支撐的下位概念，使學(xué)生逐個掌握下位概念，循序漸進(jìn)，最終掌握核心概念.因而，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計的主要任務(wù)就是探索連接進(jìn)階始端到終端的路徑以及設(shè)計進(jìn)階的“腳踏點(diǎn)”.連續(xù)的課堂活動是一種學(xué)習(xí)路徑，而每一個活動，就相當(dāng)于“腳踏點(diǎn)”，只有找到學(xué)生每一次進(jìn)步的“腳踏點(diǎn)”，才能幫助學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上對認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)展和完善，使認(rèn)知構(gòu)建更快、更有意義.教師就要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展過程中能用以“踏腳”的具體的“腳踏點(diǎn)”，這種“腳踏點(diǎn)”就是我們復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計的重點(diǎn).

2.1 “運(yùn)動”的進(jìn)階設(shè)置（如圖4所示）

運(yùn)動對學(xué)生來說，既熟悉又陌生，無論從平時生活的接觸還是課堂的學(xué)習(xí)，對運(yùn)動都有所了解，比如動與靜的判斷，運(yùn)動有快慢，直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動等，但對于如何比較運(yùn)動的快慢，直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動的原因等都不甚了解.初中就以參照物來分析物體運(yùn)動和靜止的相對性，用路程與時間之比定義速度來描述物體運(yùn)動的快慢.復(fù)習(xí)時就從具體事例入手，坐在行駛的輪船上的人看岸是動的，看船上的物是靜止的，讓學(xué)生體會參照物的選擇帶來的不同.再選用中國傳統(tǒng)文化詩句讓學(xué)生深入理解運(yùn)動和參照物選擇的關(guān)系，如“兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來”.兩岸青山相對出，誰出，誰在動，要明確研究對象.青山在出在動，那青山相對于誰在動，誰就是參照物，青山相對于孤帆在動，所以參照物就是船.再到百米比賽裁判和觀眾判斷輸贏的不同，引出比較運(yùn)動快慢的速度，再到勻速直線運(yùn)動、變速直線運(yùn)動、曲線運(yùn)動.最后提出問題為什么物體的運(yùn)動情況會不同呢，到底是什么原因讓他們做勻速直線運(yùn)動或變速直線運(yùn)動呢？為后面的復(fù)習(xí)留下思考回憶的問題.

2.2 “力”的進(jìn)階設(shè)置（如圖5所示）

生活中的“推”“拉”“吸引”等問題都概括為“作用”，力是物體對物體的作用，一個是施力物體，另一個是受力物體，且這種作用是相互的.可以通過力的作用效果來感知力的存在，力的三要素會影響力的作用效果，可以用力的示意圖來表示力的三要素，用彈簧測力計來測量力的大小，終極進(jìn)階是認(rèn)識常見的力——重力、彈力、摩擦力和浮力，知道它們產(chǎn)生的原因，以及它們的三要素，會對物體進(jìn)行受力分析.

2.3 “運(yùn)動和力”的進(jìn)階設(shè)置（如圖6所示）

教材中研究了阻力對物體運(yùn)動的影響，推測出物體在不受力時將保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，在學(xué)習(xí)了平衡力后，綜合得出物體不受力或受平衡力時總保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，由受力情況推導(dǎo)運(yùn)動情況成立，則由運(yùn)動情況逆推受力情況也成立，即物體一直保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，則物體不受力或受平衡力的作用.再結(jié)合讓高處的物體自由下落會做加速直線運(yùn)動，逐步分析出非平衡運(yùn)動狀態(tài)時的受力情況，最后綜合得出平衡態(tài)和非平衡態(tài)時受力的特點(diǎn)，達(dá)到運(yùn)動和力的最高階.由受力情況推導(dǎo)運(yùn)動情況，由運(yùn)動情況推導(dǎo)受力情況，即受力情況和運(yùn)動情況可以互推.物體受平衡力或不受力與保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止互推，物體受非平衡力與加速直線運(yùn)動、減速直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動互推.

3 開發(fā)測量工具，剖析思維過程

在中考復(fù)習(xí)中，解題及其評價的重要性是不言而喻的.精選歷年中考真題，根據(jù)核心概念中的“階”，通過練習(xí)可以反映有些同學(xué)對概念的理解未達(dá)進(jìn)階終端，有些甚至停留在較低水平層次，學(xué)生邁過這個“階”意味著他的認(rèn)知發(fā)生了變化，而如果沒有邁過這個“階”，則意味著他的認(rèn)知被“階”所束縛.這個“階”是學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展的“腳踏點(diǎn)”，也是制約學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的臺階.解除被“階”所束縛的學(xué)生，在評價解題過程中，如何設(shè)計教學(xué)剖析其思維過程，需要教師運(yùn)用學(xué)習(xí)進(jìn)階，做基于過程性的評價診斷，突破對某一“階”的理解，促進(jìn)學(xué)生跨“階”，從而促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，成為教學(xué)中能體現(xiàn)教師個人教學(xué)智慧的地方.

在中考說明中，力學(xué)的最高進(jìn)階是應(yīng)用力的知識解釋相關(guān)現(xiàn)象，是C級要求，為達(dá)到進(jìn)階終端，就要為學(xué)生鋪設(shè)“腳踏點(diǎn)”，創(chuàng)建通往進(jìn)階終端的路徑，此進(jìn)階的起點(diǎn)為牛頓第一定律，物體不受外力作用時總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).此定律學(xué)生記得比較熟，也用得很順手，原來靜止的物體在不受外力作用時，將一直保持靜止.原來運(yùn)動的物體在不受外力作用時，將一直保持勻速直線運(yùn)動.

情景1：如圖7所示，一個小球在一段光滑弧形斜槽AB上運(yùn)動，當(dāng)小球從A運(yùn)動到B時，所受的外力突然全部消失，那么小球?qū)?/p>

A.做勻速直線運(yùn)動

B.立即停止運(yùn)動

C.運(yùn)動越來越慢

D.運(yùn)動越來越快

物體做勻速直線運(yùn)動或靜止時一定不受力嗎？在學(xué)生學(xué)了平衡力后，知道二力平衡的條件是大小相等，方向相反，作用在同一物體、同一直線上，物體在這樣兩個力作用下，兩力的效果抵消，相當(dāng)于不受力，所以得出，物體受平衡力作用時，也將一直保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).

情景2：如圖8所示，上表面光滑且足夠長的小車上放著質(zhì)量分別為m1和m2的甲乙兩個物體，以相同的速度一起隨小車向右做勻速直線運(yùn)動.當(dāng)小車突然停止時，兩個物體將

A.若m1

B.只有當(dāng)m1=m2時，甲、乙才不會碰撞

C.若m1>m2，甲將與乙發(fā)生碰撞

D.甲與乙的質(zhì)量無論怎樣的關(guān)系，它們始終不會碰撞

對于物體不受力或受平衡力可以推導(dǎo)出其運(yùn)動狀態(tài)為靜止或勻速直線運(yùn)動，原來靜止的將一直靜止，原來運(yùn)動的將一直做勻速直線運(yùn)動，反之逆推也成立，即一直靜止或一直做勻速直線運(yùn)動的物體要不不受力，要不受平衡力.如果受平衡力，結(jié)合二力平衡條件可以從已知力推導(dǎo)出未知力，進(jìn)階過程可以用思維導(dǎo)圖（如圖9所示）表示.

情景3：重為G的物體P系在氫氣球下，與氣球一起在空中做勻速直線運(yùn)動.如不計空氣阻力和風(fēng)力影響，物體恰能沿MN方向（如圖10中箭頭指向）斜線上升，圖中OO′為豎直方向，則下列物體P和氣球所處的狀態(tài)正確的是（選項(xiàng)如圖10）？

此題有些學(xué)生憑感覺會選C，引導(dǎo)學(xué)生自己分析題目，從狀態(tài)分析受力情況，抓住物體在空中做勻速直線運(yùn)動，所以受平衡力的作用，物體本身受到豎直向下的重力，所以氣球?qū)ξ矬w的拉力應(yīng)與重力相反，所以氣球?qū)ξ矬w的拉力方向?yàn)樨Q直向上，問題就迎刃而解了.

情景4：如圖11所示，甲、乙兩物體疊放在水平桌面上，水平力F作用于乙物體，使兩者相對靜止一起向右勻速運(yùn)動，請分析甲、乙分別受到的摩擦力情況.

此題引導(dǎo)學(xué)生從狀態(tài)入手，甲物體向右做勻速直線運(yùn)動，故其受到平衡力的作用，因豎直方向重力與乙對甲的支持力是一對平衡力，水平方向沒有其他力，故乙對甲沒有摩擦力.再對乙分析，因?yàn)橐乙蚕蛴易鰟蛩僦本€運(yùn)動，故其也受平衡力的作用，豎直方向重力、甲對乙的壓力和地面對乙的支持力三力平衡，水平方向有已知力F，故存在地面對乙的摩擦力與F平衡，所以乙受到地面對其向左的摩擦力.

如果受到的不是平衡力，物體的運(yùn)動將會怎么樣呢？我們以學(xué)生熟知的運(yùn)動分析，物體在空中自由下落，速度為什么會越來越快？豎直往上拋，速度為什么會越來越慢，直至為零？在空中將一物體水平拋出，物體軌跡為何為一條曲線？分析這些例子得出，當(dāng)受力方向與運(yùn)動方向相同時，物體將做加速直線運(yùn)動;當(dāng)受力方向與運(yùn)動方向相反時，物體將做減速直線運(yùn)動;當(dāng)受力方向與運(yùn)動方向不在一直線上時，物體將做曲線運(yùn)動.

情景5：如圖12所示，若小球在運(yùn)動過程中始終只受一個保持不變（大小和方向都不變）的力F的作用，則小球虛線表示的運(yùn)動軌跡不可能的是物體若受兩個力作用，但這兩個力不是平衡力，其運(yùn)動情況又會如何呢？此時，可以適當(dāng)增加一點(diǎn)合力的知識，初中階段只需要了解同一直線上的力的合成，若兩力方向相同，則兩力之和為合力大小，力的方向?yàn)樵瓉韮闪Φ姆较?若兩力方向相反，則合力大小為兩力之差，方向與原來力大的方向相同.再根據(jù)合力的方向與運(yùn)動方向關(guān)系判斷運(yùn)動情況，則實(shí)現(xiàn)將多力變?yōu)閱瘟Γ档退季S難度.

情景6：學(xué)生在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn)（如圖13所示）.一根彈性繩一端系一個小鐵球，另一端固定在a點(diǎn)，b點(diǎn)是彈性繩不系小鐵球自然下垂時下端所在的位置，c點(diǎn)是橡皮筋系上小鐵球靜止時下端所在的位置，d點(diǎn)是小鐵球從a點(diǎn)自由下落運(yùn)動到的最低點(diǎn)，試分析在小鐵球從a點(diǎn)到d點(diǎn)運(yùn)動的各階段其速度是如何變化的，并闡明理由？

4 啟示與反思

加德納有一句名言：“每個孩子都是一個潛在的天才兒童，只是經(jīng)常表現(xiàn)為不同的形式，每個兒童都是一粒獨(dú)特的種子.”由于認(rèn)知能力存在差異的學(xué)生對同一核心概念有著不同的學(xué)習(xí)路徑，因此，學(xué)習(xí)進(jìn)階的路徑不是唯一的，我們所研究的學(xué)習(xí)進(jìn)階只能是描述代表絕大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑.在教學(xué)中應(yīng)該為不同層次的學(xué)生設(shè)置具體的“階”，設(shè)計教學(xué)策略來幫助學(xué)生跨越進(jìn)階，使學(xué)生完成從進(jìn)階起點(diǎn)到進(jìn)階終點(diǎn)的演進(jìn)，為不同的學(xué)生規(guī)劃不同的“進(jìn)階”使他們獲得不同的發(fā)展，讓學(xué)生享受物理，讓物理課程成為學(xué)生獲得成功的一個支點(diǎn).

參考文獻(xiàn)：

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（收稿日期：2021-02-16）