基于學習進階理論的高中物理教學設計

陳瑩

◆摘? 要：在物理課程中應用學習進階理論，可將某個核心概念、某一學段或整個物理課程有效整合，幫助學生形成物理觀念，提高物理核心素養。“自由落體運動”對運動與相互作用觀念的形成具有承上啟下作用，根據學生現有水平確定進階起點，通過普通高中物理課程標準中核心素養的要求，制定學習進階目標，合理設置連接起點與終點的進階層級與進階點，使學生在學習過程中始終穩踩階梯，步步向上。

◆關鍵詞：學習進階;核心素養;自由落體運動

美國國家研究理事會（NRC）將學習進階定義為“隨著時間的不斷增加，學生對于某一學習主題的思考和認識不斷豐富、精致和深入的一種過程”[3]。學習進階理論說明學生物理觀念的形成不是一步到位的，而是分階段逐漸加強并深化的，將學習過程梯度劃分，連接認知過程的起點和終點，明確認知發展路徑。本文結合高中物理人教版必修一“自由落體運動”一節，探究學習進階理論對于學生核心素養的培養。

1學習進階起點與障礙

根據學生現有知識基礎和思維能力，結合多年教學經驗，整理學生易錯迷思點，現將本節課的進階起點與障礙確立如下：

2學習進階目標

根據2017年版的普通高中物理課程標準，基于核心素養的要求，現將本節課的學習進階目標確立如下：

3教學實踐過程

3.1設計生活實驗，引發認知沖突

演示實驗1：大小相同的鐵片和紙片，從同一高度同時由靜止釋放;引導學生利用身邊的物品，設計實驗，讓輕的物體先落地，比如輕重不同的兩張紙，將小而輕的紙片揉成紙團，與大紙片從同一高度同時由靜止釋放，結果輕的紙團先落地。學生得到相互矛盾的結論。

演示實驗2：牛頓管實驗。

結論：如果沒有空氣阻力，只受重力時，輕重不同的物體，下落快慢相同。

引入概念：物理學中，把只在重力作用下，不計空氣阻力，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。

3.2自主實驗探究，提升科學素養

根據已有的知識基礎，學生容易猜測得出自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。但自主設計實驗，探究自由落體運動的性質是一大難點。

教師可通過設問有效引導：（1）自由落體運動是豎直方向的，安裝打點計時器有什么注意事項。（2）得到紙帶上的數據后，怎樣判斷物體的運動性質。（3）通過實驗數據怎樣求解加速度。

學生小組交流、演示匯報：（1）將打點計時器豎直固定在鐵架臺上，紙帶穿過打點計時器的限位孔，一端與重物相連，讓重物靠近打點計時器，保持紙帶、限位孔與重物豎直方向共線，接通電源再釋放重物，取下紙帶。（2）處理數據發現，相鄰相等時間內的位移差基本為定值，由此可判定初速度為零的勻加速直線運動。（3）通過“逐差法”或圖像法計算加速度大小。

3.3知識遷移應用，有序學習進階

利用現代科技手段自由落體儀與光電門，再做實驗定量驗證自由落體運動的性質。由于速度的測量相對復雜，易有誤差，所以本實驗測量位移與時間，利用excel建立圖表得到一條過原點的傾斜直線。

再次實驗：改變實驗物體的質量和大小，改變光電門的位置，多做幾組實驗，可發現描繪的圖像都與之前的直線重疊，引導學生總結不同的物體，在同一個地點，自由落體加速度是相同的。

信息歸納：根據教材上“不同地區的自由落體加速度數值”，讓學生自己歸納總結自由落體加速度的特點。

3.4解決實際問題，鞏固進階成果

趣味游戲：抓直尺測量反應時間，解釋其中的原理。

設計意圖：通過解釋趣味游戲的原理，整合本節課相關知識，讓學生根據實際問題，建立物理模型，在解決問題中鞏固進階成果。

4結語

物理學科核心素養的發展不是一蹴而就的，在整個物理課程中，我們應著眼于核心大概念與物理觀念的形成，將其“臺階式”地分層教學，在此基礎上，將“大臺階”劃分為若干“小臺階”，學生能夠踩“小階”，登“大階”，使學生慢慢形成物理觀念和科學思維，逐漸提高學生的核心素養。

參考文獻

[1]廖伯琴.《普通高中物理課程標準》（2017年版）要點解讀[J].物理教學，2020，42（02）：2-5.

[2]李道恒，楊克燦，王小蘭.2017版全國普通高中物理課程標準解讀[J].課程教育研究，2019（45）：175-176.

[3]何春生，郭玉英.基于學習進階的課堂教學設計與實踐——以“功”為例[J].物理教師，2016，37（10）：23-26+31.