搭建思維臺階　打造高效學堂

金晶

［摘 要］基于學生的認知水平及規律，從學習進階理論出發，文章以“豎直平面內臨界條件”問題教學為例，搭建使學生從低水平層級逐步到達高水平層級的教學臺階，使學生的思維逐層深入，進而有效提高學生的思維能力。另外，提出了分析豎直平面內臨界條件的方法——“兩點法”，方便學生抓住解題的關鍵和本質。

［關鍵詞］思維進階；圓周運動；臨界條件；兩點法

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）14-0056-04

一、教學背景

學習進階理論認為，學習是一個不斷積累、不斷發展的過程，學生對某一主題或核心概念的理解不是一蹴而就的，而是要經歷許多個不同的中間狀態，逐層進階，從“淺表”走向“深度”的過程［1］。要求教師在教學過程中依據學生的認知及思維發展規律，從學生學習的需求和體驗出發，優化教學過程，循序漸進，不斷升入，逐步提高學生的思維深度。引導學生理解核心概念的本質，促進學生思維能力的提升，進而提升學生解決實際問題的能力與高階思維能力［2］。

習題課教學作為課堂教學的重要組成部分，對培養學生學科核心素養的作用是毋庸置疑的。習題課教學可以加深學生對習題本質的理解，提高學生解題的靈活程度。因此，教師應該將思維進階的相關理論應用到習題課教學中，從基本問題出發，引導學生層層深入地對問題進行探究，這樣有助于學生重構原有知識并深化對原有知識內在邏輯的認知，形成嚴謹的思維習慣［3-4］。

圓周運動是高中物理教學的重要模型之一，是高考考查的熱點。豎直平面內圓周運動的臨界問題因其聯系廣、綜合性強的特點，成為教學中的重點和難點，這些因素要求教師在教學中搭建進階臺階，逐級深化，找到豎直軌道上各點的共性和聯系，靈活運用相關規律解決實際問題。本文從一道習題出發，沿著逐級進階的教學路徑引導學生理解問題的本質，促進學生核心素養的提升。

二、教學過程中的學習進階分析

（一）進階起點與目標

通過前期學習，學生已經知道可以用“繩模型”和“桿模型”的相關知識處理豎直平面內圓周運動的臨界問題，形成了解決該類問題的基本思路，可以解決一些簡單的常規問題。但這兩種模型通常只能用來解決最高點的臨界問題，學生對臨界條件的認知比較淺顯，有的學生甚至只是死記結論，沒有抓住問題的本質，對知識的整合和簡化有所欠缺，對臨界條件的認知出現了偏差，不能靈活應用。有的教師在分析此類運動模型時不夠全面，不利于學生物理學科核心素養的發展。基于以上原因，在相關教學中，應注意搭建進階臺階，逐級深化，找到豎直平面內軌道各點的共性和聯系，靈活地運用相關規律解決實際問題。

（二）進階障礙與困難

一方面，為了快速簡便解題，不少學生省略了受力分析這一重要步驟，直接根據記憶列舉臨界條件，由于沒有理解臨界條件的本質，經常寫錯臨界條件，從而導致“滿盤皆錯”。另一方面，學生對動能定理的理解不夠深刻，在運用動能定理求解相關物理量時出現困難。

三、學習進階層級與設計

明確教學起點和目標，結合教學過程中了解到的學生在學習中遇到的實際難點與障礙，設計了如下的教學活動，以引導學生層層深入，逐級進階。

進階1.搭建基本模型，構建圓周運動的基本特征

［例1］如圖1所示，圓管形軌道固定在豎直平面內，軌道半徑為R，光滑小球（直徑略小于圓管直徑）放置于軌道的最低點A，質量為[m]。現給光滑小球一水平向右的初速度[vA]，若要使光滑小球可以在豎直平面內做完整的圓周運動，初速度[vA]要滿足什么條件？已知重力加速度為[g]。

學生活動：根據題意判斷模型種類，嘗試自己尋找該題的臨界條件，個別學生回答。

分析：該模型屬于典型的“桿模型”。在最低點給小球一個初速度[vA]，由于小球的慣性和軌道的支撐力，小球會沿著軌道向上運動。小球在豎直平面內運動時，軌道對小球有支撐力作用，使得小球不可能做近心運動，只要它能到達豎直平面內速度最小的點，就能在豎直面內做完整的圓周運動。由能量關系分析可知小球在最高點[B]時的速度最小，即[B]點為該題的臨界點。故小球剛好在豎直平面內做完整圓周運動的臨界條件為：小球在最高點時的速度為0。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 陳東曉，周洪偉. 基于學習進階的教學構建：以“電動勢”教學為案例［J］.麗水學院學報， 2021（5）：105-111.

［2］? 郜攀. 基于深度學習的習題課教學：以“動能定理的運用”為例［J］.中學物理教學參考，2020（26）：38-40.

［3］? 潘照萍.基于學習進階理論的物理復習課教學設計：以“功能關系在力學中的應用”為例［J］.物理教學探討，2017（4）：49-11，15.

［4］? 韓敘虹， 姜連國. 基于學習進階的翻轉課堂教學設計：以“向心加速度”一節教學為例［J］.中學物理教學參考，2016（9）：41-44.

（責任編輯 易志毅）

［基金項目］安慶市2021年度教育科學規劃研究項目（AJKT2021-098）。