學(xué)習(xí)進階理論下的高中物理概念教學(xué)策略研究

摘 要：學(xué)習(xí)進階理論的階段性和漸進性特征符合高中生學(xué)習(xí)成長規(guī)律，在高中物理概念教學(xué)中應(yīng)用學(xué)習(xí)進階理論，強化了物理概念教學(xué)的連續(xù)性和階段性。學(xué)生在教師引導(dǎo)下，循序漸進地深入理解物理概念的同時，有效提升了自身的邏輯思維能力和問題解決能力。文章闡述了學(xué)習(xí)進階理論的構(gòu)成要素以及學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律特點，從學(xué)生和教育角度入手，分析了在學(xué)習(xí)進階理論下開展高中物理概念教學(xué)的意義，提出劃分概念層級設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，引入生活實例探究概念內(nèi)在聯(lián)系，科學(xué)實驗推理物理概念，建立物理模型深入理解概念等策略。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進階理論；高中物理；策略

物理概念是高中物理教學(xué)的重難點，物理概念是對客觀事物發(fā)展規(guī)律、共同屬性的總結(jié)，也是物理思想的精華所在。為讓學(xué)生深入理解物理概念，熟練掌握物理概念解決實際問題，教師將學(xué)習(xí)進階理論融入高中物理課堂，根據(jù)學(xué)生的思維認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和學(xué)習(xí)能力設(shè)置進階型教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生物理探究興趣，循序漸進地深化學(xué)生對物理概念的理解，使每名學(xué)生都能在高中物理概念教學(xué)中有所成長，有所收獲。

一、學(xué)習(xí)進階理論概述

學(xué)習(xí)進階理論指學(xué)習(xí)某一主題時遵循的連貫的、深入的思維路徑的理論，具有循序漸進、逐漸深入等特征。學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律按照由淺入深順序排列，依次為經(jīng)驗、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)、整合。經(jīng)驗，指未能產(chǎn)生聯(lián)系的零散事實；映射，指在事實與規(guī)律之間建立聯(lián)系；關(guān)聯(lián)，即通過多個事實關(guān)系構(gòu)建概念；系統(tǒng)，指學(xué)生從系統(tǒng)角度分析變量關(guān)系；整合，即學(xué)科觀念與跨學(xué)科概念[1]。學(xué)習(xí)進階理論與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律相符合，呈現(xiàn)從零散到系統(tǒng)、從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜的規(guī)律，教師應(yīng)根據(jù)各認(rèn)知階段特點選擇學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。

學(xué)習(xí)進階路徑構(gòu)成要素：進階起點、進階水平、進階終點、進階變量。進階起點指學(xué)生實際情況；進階水平指學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)表現(xiàn)；進階終點指教學(xué)目標(biāo)；進階變量指在學(xué)習(xí)進階中的變化，主要指核心概念、關(guān)鍵能力。

二、學(xué)習(xí)進階理論下開展高中物理概念教學(xué)的意義

（一）深入理解物理本質(zhì)

學(xué)習(xí)進階理論真正做到從學(xué)生的思維認(rèn)知發(fā)展特點出發(fā)開展教學(xué)活動，依托學(xué)習(xí)進階理論開展高中物理概念教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生由淺入深、由表及里地探索物理概念，揭示物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律，使學(xué)生得以真正系統(tǒng)性地理解物理概念內(nèi)涵，把握物理概念的推導(dǎo)過程和內(nèi)在邏輯關(guān)系，推動構(gòu)建系統(tǒng)化高中物理知識網(wǎng)絡(luò)體系的同時，深化學(xué)生對物理世界的認(rèn)知，助力學(xué)生成長。

（二）培養(yǎng)問題解決能力

解題是高中物理概念教學(xué)的重要教學(xué)方法之一，學(xué)生通過解決實際問題探索物理概念的應(yīng)用方法，對學(xué)生深入理解物理概念內(nèi)涵具有一定的促進作用。學(xué)習(xí)進階理論走進高中物理課堂，教師根據(jù)學(xué)生的思維認(rèn)知發(fā)展階段創(chuàng)設(shè)不同類型的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識推理解題方法，在解題中強化事實與術(shù)語之間的聯(lián)系，提高學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，思維認(rèn)知水平的提升和概念理解水平的深化也讓學(xué)生在面對復(fù)雜問題時能夠快速找到切入點，高效解決問題[2]。

（三）提升邏輯思維能力

物理概念本身是觀察、實驗與科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物，是事物現(xiàn)象經(jīng)邏輯推理得到的成果，學(xué)習(xí)進階式物理概念教學(xué)方式注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，從淺層事物表象出發(fā)，探索其中的規(guī)律，由淺入深推理引發(fā)實驗現(xiàn)象的物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、勇于質(zhì)疑的良好思維習(xí)慣的同時，使學(xué)生在進階式學(xué)習(xí)中重新經(jīng)歷分析物理現(xiàn)象、推導(dǎo)物理規(guī)律的過程，助力邏輯思維能力的發(fā)展。

（四）激發(fā)探究學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)進階理論下的物理概念教學(xué)由低層次的“經(jīng)驗”向高層次的“整合”過渡，學(xué)習(xí)過程具有鮮明的探究性特征，學(xué)生通過參與生動有趣的教學(xué)活動、剖析生活中的物理現(xiàn)象、觀察物理實驗等方式參與探究過程，營造積極、趣味性十足的向?qū)W氛圍，吸引學(xué)生主動投身于物理概念學(xué)習(xí)過程中，階梯式的探究過程也為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)體驗，使物理概念的魅力深入學(xué)生內(nèi)心。

（五）契合教育改革要求

教學(xué)改革要求構(gòu)建以學(xué)生為中心的新式教學(xué)模式，學(xué)習(xí)進階理論下的物理概念教學(xué)真正做到從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平、各認(rèn)知階段發(fā)展特征入手進行教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性更強，在教學(xué)中擁有更多表達自我的機會，學(xué)習(xí)目標(biāo)從掌握物理知識轉(zhuǎn)變?yōu)檎莆瘴锢砀拍畹耐茖?dǎo)過程、含義和運用方法，真正意義上實現(xiàn)從更深層次理解物理概念，為學(xué)生綜合素養(yǎng)與能力的發(fā)展提供了有力支持。

三、學(xué)習(xí)進階理論下開展高中物理概念教學(xué)的策略

（一）明確概念層級，有序設(shè)置目標(biāo)

學(xué)習(xí)進階理論指導(dǎo)下的高中物理概念教學(xué)強調(diào)從特定主題入手開展教學(xué)活動，使學(xué)生對物理概念的認(rèn)知水平從初級向高級，從簡單向復(fù)雜，通過中間階段的過渡和積累深化學(xué)生對物理概念的理解和運用[3]。為此教師從物理概念的理解過程出發(fā)，根據(jù)物理概念特點將整個進階教學(xué)過程分為多個階段，根據(jù)學(xué)生在不同階段需要掌握的物理原理和知識點設(shè)置學(xué)習(xí)進階目標(biāo)，教師根據(jù)進階目標(biāo)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，選擇教學(xué)方法，保證物理概念教學(xué)質(zhì)量。

以人教版高一物理必修第三冊第十二章《閉合電路的歐姆定律》為例，教師首先分析教學(xué)內(nèi)容，確定物理概念。本節(jié)課基礎(chǔ)概念為“閉合電路歐姆定律的定義與公式”，延伸概念包括“路端電壓與負(fù)載之間的關(guān)系”“電源斷路和短路的特點”“閉合電路內(nèi)外電路以及電源兩極電勢的升降”，目的是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識電路規(guī)律。

其次，教師分析知識點，閉合電路歐姆定律反映了閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化過程，是課程的基礎(chǔ)，同樣也是其他延伸概念的基礎(chǔ)，且學(xué)生在初中物理學(xué)習(xí)階段接觸過歐姆定律，因此教師選擇閉合電路歐姆定律作為進階教學(xué)目標(biāo)。

最后，教師秉持漸進性原則，根據(jù)概念理解深度設(shè)置進階式教學(xué)目標(biāo)。第一階段，觀察事物聯(lián)系。教師設(shè)置實驗“電壓測量”，通過并聯(lián)電壓表測量電池電壓，復(fù)習(xí)初中所學(xué)歐姆定律，聯(lián)系實驗內(nèi)容分析電動勢能與電壓關(guān)系。第二階段，設(shè)置目標(biāo)，總結(jié)現(xiàn)象，推導(dǎo)閉合電路歐姆定律。教師引導(dǎo)學(xué)生用表格記錄數(shù)據(jù)，邏輯分析推導(dǎo)概念：閉合回路中電動勢與內(nèi)、外電路電壓之和相等，根據(jù)概念定義推導(dǎo)閉合電路歐姆定律。第三階段，綜合分析，思考閉合電路中電動勢能與內(nèi)外電路電壓之間的聯(lián)系以及能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系。教師要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果繪制閉合電路歐姆定律圖像，對比純電阻電路歐姆定律圖像，深層次思考閉合電路中電流與電阻關(guān)系，把握二者的差異性。第四階段，熟練掌握閉合電路歐姆定律的應(yīng)用方法。教師根據(jù)實驗結(jié)果繪制路端電壓與電流圖像，求取外電路電阻和電源內(nèi)電阻，培養(yǎng)學(xué)生熟練運用閉合電路歐姆定律解決電路問題的能力。

（二）生活實例引入，把握概念聯(lián)系

高中物理知識概念與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系在一起，指導(dǎo)現(xiàn)實生活。學(xué)習(xí)進階式高中物理概念教學(xué)具有連貫性特征，概念彼此相互聯(lián)系，緊密銜接在一起，進階概念來源于對舊有概念的分析和總結(jié)，為強化進階知識的內(nèi)在聯(lián)系性，點燃學(xué)生的探究熱情，教師從生活中尋找物理概念的應(yīng)用方向，創(chuàng)設(shè)生活化情境，引導(dǎo)學(xué)生運用物理知識解決實際問題，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，學(xué)生在實踐中自發(fā)運用舊物理概念解決問題，在實踐中體會舊物理概念在解決生活化問題中的局限性，由此引入新概念，深化學(xué)生對新舊概念差異性的理解，在進階式學(xué)習(xí)過程中教師根據(jù)學(xué)習(xí)進度不斷調(diào)整情境，深化學(xué)生對物理概念的內(nèi)涵和運用方法的理解，保證物理概念教學(xué)質(zhì)量[4]。

以人教版高一物理必修第一冊第三章《摩擦力》為例，初中物理和高中物理都涉及摩擦力內(nèi)容，初中主要接觸摩擦力的基本概念以及摩擦力與接觸面壓力和接觸面粗糙程度的關(guān)聯(lián)性，高中物理主要學(xué)習(xí)靜摩擦、滑動摩擦力大小計算方法以及三種摩擦力突變問題，教師從滑動摩擦力入手關(guān)聯(lián)新舊概念設(shè)計進階學(xué)習(xí)目標(biāo)。目標(biāo)一：感知摩擦力；目標(biāo)二：滑動摩擦力方向判斷和定量分析。

教師根據(jù)進階學(xué)習(xí)目標(biāo)分階段設(shè)置生活化情境。為使學(xué)生感知摩擦力，教師設(shè)問導(dǎo)入情境：“我冬天開車時車子經(jīng)常會打滑，非常危險，有沒有什么好的解決辦法呢？”學(xué)生提出為車輪加裝防滑鏈，教師繼續(xù)提問加裝防滑鏈的原因，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系初中所學(xué)摩擦力公式說明安裝防滑鏈能夠增加摩擦力的原因：增加自重以及增加接觸面粗糙程度。為引導(dǎo)學(xué)生探究滑動摩擦力方向，教師延伸情境：“我裝上防滑鏈了，但是輪胎加裝防滑鏈后摩擦力真的會增加嗎？”情境引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計木塊拉動實驗，用彈簧測力計分組測試接觸面粗糙程度接觸面壓力對摩擦力大小的影響，根據(jù)拉力方向判斷摩擦力方向。通過情境讓新舊概念、進階前后的概念聯(lián)系在一起，保證教學(xué)過程的連貫性。

（三）科學(xué)實驗探究，總結(jié)物理概念

物理學(xué)科概念主要來自科學(xué)實驗，科研人員通過觀察實驗現(xiàn)象，驗證猜想，探索未知，組合零散事實，探索現(xiàn)實世界的規(guī)律，推導(dǎo)得出物理概念。為此教師在物理概念教學(xué)中帶領(lǐng)學(xué)生重走科學(xué)探究之路，教師提問，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，自設(shè)實驗，從無到有，探索物理概念，深化學(xué)生對物理概念的理解。

以人教版高一物理必修第一冊第四章《牛頓第二定律》為例，本節(jié)課主要學(xué)習(xí)物體加速度與質(zhì)量和所受外力的關(guān)系，學(xué)生在初始階段對外力、加速度、質(zhì)量三者的關(guān)系缺少系統(tǒng)認(rèn)識，此時學(xué)生對牛頓第二定律的認(rèn)知水平處于第一級，進階式學(xué)習(xí)目標(biāo)為第二級——在事實與規(guī)律之間建立聯(lián)系，為此教師以學(xué)生為主體組織實驗探究活動，幫助學(xué)生推導(dǎo)牛頓第二定律。

首先，教師播放運動員扔鉛球的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察視頻中鉛球運動速度的變化特點，教師設(shè)問：“鉛球運動狀態(tài)發(fā)生了變化，哪些因素導(dǎo)致鉛球運動狀態(tài)發(fā)生變化？”學(xué)生自發(fā)展開討論，聯(lián)系生活實際猜想，提出外力和質(zhì)量可能是影響物體運動狀態(tài)變化的原因。其次，教師組織學(xué)生根據(jù)自身猜想設(shè)計科學(xué)實驗，學(xué)生參照車輛行駛過程設(shè)計實驗，觀察實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)光滑木板斜面傾角越大，打點計時器顯示的小車加速度則越大，而在木板傾角不變的情況下，加載砝碼的小車加速度更小，空載的小車加速度更大。

為驗證概念的準(zhǔn)確性，教師提問：“如何避免實驗結(jié)果的偶然性，保證概念準(zhǔn)確無誤？”學(xué)生結(jié)合牛頓第二定律重新設(shè)計鐵球下落實驗：如外力、加速度、質(zhì)量三者關(guān)系重力，則在同等高度下同時拋下兩個質(zhì)地均勻、重量相同、大小相等的鐵球，按照概念，向下施加力的鐵球一定先落地，再準(zhǔn)備一個重量輕于鐵球但大小相同的木球，二者同等高度自由下落，一定是鐵球先落地。記錄分析實驗數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)得出外力、加速度、質(zhì)量三者關(guān)系，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。

（四）構(gòu)建物理模型，深化概念理解

在高中物理概念教學(xué)中，學(xué)生從真實情境中推導(dǎo)事物關(guān)系，推導(dǎo)物理規(guī)律。由于生活實際中的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律較為復(fù)雜，學(xué)生對物理概念的理解難以進一步深入，為提高學(xué)生的認(rèn)知水平，避免次要因素干擾學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)過程，深化學(xué)生對物理概念的理解，教師引入模型構(gòu)建思想，引導(dǎo)學(xué)生將實驗結(jié)果轉(zhuǎn)化為物理模型，緊抓主要因素分析客觀事物的變化特征，構(gòu)建物理模型，促進學(xué)生成長[5]。

以人教版高一物理必修第二冊第六章《圓周運動》為例，本節(jié)課主要學(xué)習(xí)圓周運動特點以及線速度、角速度、轉(zhuǎn)速與周期的關(guān)系。學(xué)生此前經(jīng)過學(xué)習(xí)，掌握描述直線運動快慢的概念。

教師提問引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)進行類比推理：如何描述圓周運動速度的快慢？學(xué)生聯(lián)系已有基礎(chǔ)提出猜想：圓盤上任意位置點一點，點的運動速度等于圓周運動速度。教師提問：任意一點均可嗎？是否存在反例？學(xué)生就問題自發(fā)展開討論，提出反例：當(dāng)點位于原點時，圓盤仍然轉(zhuǎn)動，但無法表示圓周運動。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后按照教師要求重新總結(jié)圓周運動規(guī)律，部分學(xué)生提出物體在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度代表“距離”，所用時間代表“時間”，距離除以時間的結(jié)果就是圓周運動的速度，部分學(xué)生提出不同意見，認(rèn)為物體做圓周運動時走過的圓的周長是圓周運動的“距離”，行走所用時間是圓周運動“時間”，距離除以時間代表速度。

為解決疑惑，教師設(shè)置任務(wù)，要求學(xué)生運用實驗法驗證猜想，用實驗結(jié)果驗證猜想，學(xué)生自設(shè)實驗，發(fā)現(xiàn)二者均能代表圓周運動速度，且過程可證，教師引導(dǎo)學(xué)生細分圓周運動速度特點，構(gòu)建概念“線速度”“角速度”，以此描述物體做圓周運動時的快慢，深化學(xué)生對圓周運動特征的理解。

結(jié)束語

綜上所述，依托學(xué)習(xí)進階理論開展高中物理概念教學(xué)，真正做到從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律入手設(shè)計教學(xué)活動，促進學(xué)生邏輯思維能力和探究能力發(fā)展。為讓學(xué)習(xí)進階理論真正融入高中物理概念教學(xué)中，保證物理概念教學(xué)質(zhì)量，教師從物理概念的形成過程出發(fā)，細分認(rèn)知層級，在把握學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，分階段引領(lǐng)學(xué)生感知物理概念，助力學(xué)生成長。

參考文獻

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