摘 要：利用學(xué)習(xí)進階理念，以思維為中心，把“稱重法測浮力進階”“浮力法測密度進階”轉(zhuǎn)化為思維導(dǎo)圖.以實驗圖像為一級節(jié)點，以圖像類比、模型類比、運動狀態(tài)類比為分支要點，設(shè)計浮力復(fù)習(xí)進階思維導(dǎo)圖.以思維導(dǎo)圖顯示的進階為載體，實現(xiàn)思維可視化，應(yīng)用于九年級浮力復(fù)習(xí)教學(xué)，提高學(xué)生對進階的自我管理水平，最終達(dá)到學(xué)生有效地實現(xiàn)知識的意義建構(gòu).

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進階;浮力;思維導(dǎo)圖;復(fù)習(xí);設(shè)計;類比

文章編號：1008-4134（2019）14-0029中圖分類號：G633.7文獻標(biāo)識碼：B

基金項目：浙江省教科院2017年度規(guī)劃課題“學(xué)習(xí)進階在初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用研究”（項目編號：2017sc291）.

作者簡介：顏偉云（1966-），男，浙江溫嶺人，本科，中學(xué)高級教師，中學(xué)特級教師，研究方向：初中科學(xué)課堂教學(xué).

思維是一種基于某種目的而進行的有意識的探索行為[1].在復(fù)習(xí)教學(xué)中，以思維為中心的教學(xué)，強調(diào)學(xué)生是認(rèn)知的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者，通過對具有活動性的科學(xué)問題的解決，在問題的解決中幫助和促進學(xué)生思維的生成，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)的目的[2].這種“具有活動性的科學(xué)問題”，可以是“思維導(dǎo)圖顯示的進階”.因為思維導(dǎo)圖的核心目標(biāo)是呈現(xiàn)合理自然的知識結(jié)構(gòu)，思維導(dǎo)圖的核心工作是理順基本的思維過程，確定基本順序思想，這與復(fù)習(xí)中學(xué)生實現(xiàn)知識有效建構(gòu)的目標(biāo)是一致的.

1 原有知識思維導(dǎo)圖化

無論是為了知識結(jié)構(gòu)，還是思維過程，復(fù)習(xí)都應(yīng)從學(xué)生自身原有知識圖式、新的知識結(jié)構(gòu)和新舊知識聯(lián)結(jié)方式三個方面去考慮，形成知識的自然結(jié)構(gòu).與一般的科學(xué)知識結(jié)構(gòu)相似，浮力內(nèi)容也包括概念、原理（產(chǎn)生原因）、規(guī)律（阿基米德原理）、條件（浮沉條件）、應(yīng)用，不同的學(xué)生，思維受阻的內(nèi)容節(jié)點不同，思維受激發(fā)的進階節(jié)點也有差異.根據(jù)2011年——2017年間的實踐調(diào)查及2015年來的班集體復(fù)習(xí)經(jīng)驗，“稱重法測浮力進階”“浮力法測密度進階”應(yīng)該是學(xué)生集體學(xué)習(xí)中重要的原有知識，以思維為中心的復(fù)習(xí)，應(yīng)以這些原有知識圖式為基礎(chǔ)，努力讓學(xué)生內(nèi)在個體的思維過程外顯為共享的思維過程.

1.1 稱重法測浮力進階的思維導(dǎo)圖

“稱重法測浮力進階”有條目式、思維導(dǎo)圖式二個版本.條目式的人人都已習(xí)慣，而思維導(dǎo)圖式的（如圖1右），在班集體里，只有部分優(yōu)秀學(xué)生心中有這個圖式，能完整描述其中清晰的“階”.對大部分學(xué)生而言，卻是一種新的知識結(jié)構(gòu)，需要引導(dǎo)與學(xué)習(xí).

思維導(dǎo)圖是一種以可視化手段支持思維激發(fā)和思維整理的工具，但它并沒有提供“如何激發(fā)”和“如何整理”的思維框架.不同的人使用思維導(dǎo)圖的效果不一樣，就是因為不同人的思維模式不同[3].如圖1所示的思維導(dǎo)圖，作為新舊知識的聯(lián)結(jié)方式，可以是課前預(yù)發(fā)、課堂交流、個性修正，也可以課堂中媒體呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生快速回憶.

需要說明的是，這種有引導(dǎo)的“懂”，對部分學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，可能是假懂.思維導(dǎo)圖的發(fā)散相當(dāng)于路徑，其節(jié)點相當(dāng)于路標(biāo)，它提示一種思維整理的可能，而無論做多少習(xí)題，也許還是看不清這種路標(biāo)的存在，這就是它特殊的價值.有路標(biāo)會走道，并不表示自己能識途，脫離思維導(dǎo)圖，學(xué)生又會迷失的.僅有了路標(biāo)與路徑，并不足以提供學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的支撐，只有找到學(xué)生每一次進步的“腳踏臺階”，才能幫助學(xué)習(xí)者發(fā)展和完善原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，順利構(gòu)建有意義的認(rèn)知.所以，“‘階是建立在進階變量基礎(chǔ)上的、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的‘腳踏點”[4].

1.2 浮力法測密度進階的思維導(dǎo)圖

“浮力法測密度進階”也有二個版本，條目式與思維導(dǎo)圖式.在班集體復(fù)習(xí)中使用“浮力法測密度進階”，我們引導(dǎo)學(xué)生按科學(xué)探究的基本要求，從原理、

數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理、結(jié)論及外界環(huán)境等一級節(jié)點開始思考，在集體中互動交流，共同構(gòu)建思維導(dǎo)圖（如圖2所示）.

針對九年級學(xué)生設(shè)計的一個復(fù)習(xí)進階，要考慮它的提分點在哪？提能點在哪？核心素養(yǎng)又在哪？用思維導(dǎo)圖，把零散的點狀知識，整理成新的圖式，使新舊知識之間建立更多的溝通.

2 以思維為中心的浮力復(fù)習(xí)課進階設(shè)計

“學(xué)習(xí)進階”是對學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時所遵循連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列[5].這種概念序列可以用思維導(dǎo)圖展示出來.“以思維為中心的浮力課堂復(fù)習(xí)進階”，以實驗為基礎(chǔ)，按圖a稱重法測浮力、圖b浮力法測密度與坐標(biāo)、圖c浮力產(chǎn)生的原因、圖d浮沉條件與應(yīng)用等4個一級節(jié)點為概念序列，發(fā)散展開，呈現(xiàn)合理自然的知識結(jié)構(gòu)，理順基本的思維過程，確定基本順序思想.（如圖3所示）

2.1 浮力復(fù)習(xí)課的進階變量

復(fù)習(xí)承載著“回顧與整理、溝通與生長”的獨特功能，“要整理和積累原有知識圖式中的一些常用模式，要確定好新知識結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵詞的層次和類別，要用最為簡單、最為明顯的放射方式繪制思維導(dǎo)圖”，有了圖1、圖2的常用模式，還需要圍繞核心概念、關(guān)鍵能力，分解成最簡單、最明顯的“階”，繪制思維導(dǎo)圖.

2.2.1 對核心概念、關(guān)鍵能力構(gòu)建學(xué)習(xí)進階

浮力復(fù)習(xí)課的核心概念自然是力，以浮力為點，聯(lián)系二力平衡、重力、壓力、壓強、密度等，完善力學(xué)體系.從力的三要素出發(fā)，重點討論浮力大小的進階，如影響浮力大小的因素探究，及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方式，從重力與浮力的聯(lián)系角度，解決浮沉等現(xiàn)實應(yīng)用問題，與生產(chǎn)、生活聯(lián)系.

2.2.2 構(gòu)建基于學(xué)生視角且清晰的“階”

基于學(xué)生視角且清晰的“階”，要重人文積淀、人文情懷，根據(jù)學(xué)生的“痛點”設(shè)計學(xué)習(xí)進階.如圖3中的“圖d浮沉條件與應(yīng)用”一級節(jié)點下的展開，把“狀態(tài)”節(jié)點分解為“平衡狀態(tài)”與“變速過程”2個子節(jié)點，再細(xì)分為漂浮、懸浮、勻速下沉、勻速上浮、沉底、拉壓靜止和上浮、下沉等8種狀態(tài)，并配之以相應(yīng)的公式選擇.這種思維廣度的細(xì)分，源于學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗：浮力其實很簡單，只要搞清楚物體是漂浮、懸浮還是沉底就好.分清“狀態(tài)”就好，這是很重要的思維習(xí)慣.當(dāng)然，作為原理的使用條件，還得提示F浮=ρ液gV排在任何狀態(tài)下都適用.

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，必然指向明確的學(xué)習(xí)目標(biāo).“教學(xué)目標(biāo)的確立既要考慮進階終端，也要考慮進階始端.學(xué)習(xí)進階的始端即認(rèn)知的起點，而終端則是認(rèn)知的終點，即科學(xué)概念層次.”圖3思維導(dǎo)圖預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：對浮力概念的了解，阿基米德原理的分析計算、浮沉條件的分析，實驗設(shè)計、圖像類比、坐標(biāo)模型類比及數(shù)據(jù)處理能力.具體到一節(jié)課中，學(xué)生不可能完成由始端到終端的全部任務(wù)，而往往是完成從始端到終端的某個或某幾個階.因此，要針對不同的學(xué)生，偵測其經(jīng)驗概念層級在整個學(xué)習(xí)進階中的位置，并據(jù)此落實學(xué)習(xí)目標(biāo).

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，豐富核心知識的表象積累，培養(yǎng)學(xué)生解題的直覺能力.在圖3的學(xué)習(xí)進階中，表象積累分以下六類：一是對浮力測量、影響要素的表象積累;二是對阿基米德定律實驗的表象積累;三是從圖a節(jié)點展開的浮力關(guān)鍵實驗的圖像對比、從圖b節(jié)點展開的坐標(biāo)模型對比分析策略的表象積累;四是對浮力概念、浮力產(chǎn)生原因等抽象核心概念的表象積累;五是從圖d節(jié)點展開的各種運動狀態(tài)及相關(guān)公式描述的表象積累，有學(xué)生把這一部分內(nèi)容當(dāng)“字典”來查;六是隱藏的“浮力與密度”推理表象，圖a、圖b中分別隱藏著“稱重法測浮力進階”與“浮力法測密度進階”.

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，以思維為中心，思維可視化.在圖3中，從“圖a稱重法測浮力”節(jié)點展開的“圖1-1探究阿基米德定律”（彈簧測力計出現(xiàn)4次）、“圖1-2研究浮力大小與液體密度”（彈簧測力計出現(xiàn)3次）、“圖1-3研究浮力大小與浸沒深度”（彈簧測力計出現(xiàn)2次）及“圖b浮力法測密度與坐標(biāo)”節(jié)點（彈簧測力計出現(xiàn)1次），依彈簧測力計出現(xiàn)次數(shù)“4、3、2、1”遞減排列.這種排列不是浮力探究中使用彈簧測力計的本質(zhì).在浮力探究中，通常有三測，測物體重力、測物體在液體中的拉力、測排開液體所受的重力，常用的變式也是把“重力”改成測“質(zhì)量”或“體積”等.而學(xué)生為什么偏偏喜歡、認(rèn)同按“4、3、2、1”呈現(xiàn)的圖式呢？原因可能是，沒有哪一種圖式比“4、3、2、1”更熟悉的了，更容易被同化，也因此，“4、3、2、1”成為最為簡單、最為明顯的放射方式，從“彈簧測力計出現(xiàn)次數(shù)”中，學(xué)生可以推理出實驗原理、研究目的、操作方法等，所以，學(xué)習(xí)很有實效，這種圖像類比串聯(lián)起了浮力的主要實驗，使整個實驗體系思維可視化.另外，“圖b浮力法測密度與坐標(biāo)”節(jié)點展開的三個圖像，分別為“圖2-1拉力變化”“圖2-2浮力變化”“圖2-3拉力與浮力合一”，是以坐標(biāo)模型對比分析策略為主的展開.圖c、圖d節(jié)點是兩個相關(guān)的乒乓球?qū)嶒炃榫常来芜M階，由此引出的基于“狀態(tài)”分析為主的判斷、應(yīng)用及關(guān)聯(lián)的題型變式等.

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，關(guān)注方法提煉.在圖3中，一級節(jié)點各產(chǎn)生一個主分支，四個主分支按模型類比為主的要求，各自從上而下展開，代表思維的深度，思維導(dǎo)圖中每個下拉的層次，是進階水平層次的一種遞進.四個分支，都是以實驗為基礎(chǔ)展開，圖a為教材實驗，圖b實為圖a實驗加數(shù)據(jù)（坐標(biāo)）的推理，圖c為浮力本質(zhì)實驗，圖d為模擬水箱沖水問題情境實驗，指向浮沉狀態(tài)分析與應(yīng)用.選定圖a、圖b、圖c、圖d變式作為進階的基本模型，從簡單到復(fù)雜呈現(xiàn)問題連續(xù)體，按水平層次遞進分支，在解決問題的過程中，歸納、抽象、發(fā)散思維得到鍛煉.

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，關(guān)注中考真題的使用與改編.中考真題能部分代表概念學(xué)習(xí)的階段進階終端.如圖5中的圖1-2受寧波中考真題的啟發(fā)，但從設(shè)計特點來看，不是中考真題的分類練習(xí)、專題設(shè)計，也不是典型難題匯編，而是從問題情境的復(fù)雜性遞增入手，利用思維導(dǎo)圖的技術(shù)優(yōu)勢，分層、分類展示典型問題的特性，推理中考真題可能的實驗基礎(chǔ)與思維來源，引導(dǎo)學(xué)生自主推理出可能的變式，結(jié)合自身特點分析需要依賴專題彌補之所在，從而把握變化的規(guī)律，總結(jié)圖像類比、模型類比在實驗探究中的分析策略，達(dá)到事半功倍的效果.這種思路，也與學(xué)習(xí)進階關(guān)注方法提煉、以思維為中心相呼應(yīng).

基于學(xué)生視角且清晰的學(xué)習(xí)進階，方便學(xué)生的自我管理、自主發(fā)展.信心源于對知識的自我管理，學(xué)生可以在圖X基礎(chǔ)上結(jié)合自身的學(xué)習(xí)能力，對分支作必要的刪削述正、查條補目.

2.2 浮力復(fù)習(xí)課“階”的設(shè)計與使用

“階”的設(shè)計與使用，要充分考慮學(xué)生前期學(xué)習(xí)水平，關(guān)注共同的思維難點，以學(xué)生的原有圖式為基礎(chǔ)，關(guān)聯(lián)新舊知識間的聯(lián)結(jié)方式.

2.2.1 構(gòu)建區(qū)分學(xué)生水平層次的量規(guī)

水平1的設(shè)計與解釋.在復(fù)習(xí)階段，圖3中“圖a稱重法測浮力”節(jié)點，是水平1的起點.圖a作為水平1是合理的，實驗本身就是教材中的浮力啟蒙，每位同學(xué)都能以此測出浮力.在此基礎(chǔ)上，其展開包括“探究浮力大小的相關(guān)因素”[9]等實驗，是一條典型實驗系列，體現(xiàn)復(fù)習(xí)“以實驗為基礎(chǔ)”的觀點.科學(xué)強調(diào)以實驗為基礎(chǔ)，我們認(rèn)為，實驗也應(yīng)該是學(xué)習(xí)進階的基礎(chǔ).在習(xí)題選擇上，當(dāng)然以教材實驗為主，如阿基米德實驗的過程與操作注意事項等，而類似于“圖1-2研究浮力大小與液體密度”，可以在方法層面上拓展到方程組意識，如“已知兩液體密度，僅用圖1-2中的乙、丙兩圖數(shù)據(jù)，求物體的密度”.

水平2的設(shè)計與解釋.圖b是水平2的起點，表象上就是圖a的簡化版，即用圖b可以完成圖a的操作，但增加了數(shù)據(jù)的圖像處理.從任務(wù)角度來說，習(xí)題選擇主要有兩個方向，一是浮力法測密度的原理，二是數(shù)據(jù)與坐標(biāo).“圖2-3拉力與浮力合一”源于某年杭州市中考題，真題中問題：“在沉入過程中，其下表面到水面的距離為h，隨著h的增大，鋼絲繩拉力F、物體所受浮力F浮的變化如圖所示.圖中反映F隨h變化的圖線是①（填序號）.”這是一個水平2的要求.在課堂上，教師追問“此時，物體是否處于懸浮狀態(tài)？”學(xué)生集體回答“是”，回答的響度至少讓師生都誤以為“這是鐵定無疑的正確答案”.學(xué)生為什么會集體“掉坑里了”呢？畢竟圖2-3的外形很容易使人聯(lián)想到“兩者趨于平衡”，由“平衡”發(fā)散到“懸浮”，還是很符合浮力學(xué)習(xí)情境的.可見，在圖b分支的模型類比中，雖然有明顯相同的特性，但有的模型是形異而質(zhì)同，有的模型是形同而質(zhì)異，如不加分析，會引起負(fù)遷移.

水平3的設(shè)計與解釋.圖c是水平3的起點，“圖c浮力產(chǎn)生原因”是理解難點，所以，直接用實驗設(shè)計圖來引導(dǎo)，配之以“圖3-1浮力產(chǎn)生原因推理圖解”這一先行組織者，討論浮力“影響因素推理與實驗設(shè)計”，然后結(jié)合題型變式討論：如逆向思維，從把“物體浸入水中”到把“物體提出水面”，從“杯子里先有水”，到“往有物體的杯子里倒水”，還可以是漂浮物下壓、固液轉(zhuǎn)換、測力變式、浮力秤與物體浸沒高度h等，可視學(xué)情分類列舉、專題設(shè)計，進一步展開.

水平4的設(shè)計與解釋.圖d是水平4的起點，“圖d浮沉條件與應(yīng)用”，是一個實驗情境，但以“狀態(tài)”子節(jié)點為關(guān)鍵詞，一是直接描述物體的運動狀態(tài);二是浮沉條件判斷與應(yīng)用，其實質(zhì)也是對某一“狀態(tài)”的判斷與應(yīng)用.如密度計、輪船、氣艇，就是漂浮狀態(tài)的應(yīng)用，潛艇是漂浮、懸浮、上浮或下沉狀態(tài)的應(yīng)用;三是狀態(tài)變化的分析，可以直接關(guān)聯(lián)“題型變式”.在學(xué)習(xí)進階中建立“狀態(tài)”節(jié)點并細(xì)分，只要搞清楚“物體是漂浮、懸浮還是下沉就好”.

2.2.2 促進學(xué)生學(xué)習(xí)進階的教學(xué)

圖3進階在班集體復(fù)習(xí)教學(xué)中運用，要考慮學(xué)生原有的基礎(chǔ)知識，尤其是“浮力法測密度進階”“浮力法測密度進階”的自我管理與掌握水平.

課前，根據(jù)學(xué)情、結(jié)合課型考慮圖3的分支展開層次，預(yù)發(fā)學(xué)生.學(xué)生對其刪削述正、查條補目，并在相關(guān)課題學(xué)習(xí)中反復(fù)互動展示，以思維導(dǎo)圖顯示的進階為載體，揭示思維痕跡，堅信所有的學(xué)生都愿意學(xué)習(xí)并具備基本的分析綜合、比較等學(xué)習(xí)潛能.同時預(yù)發(fā)“浮力產(chǎn)生原因”閱讀材料，作為先行組織者.

課中，以思維導(dǎo)圖顯示的進階為載體.用圖c、圖d的相關(guān)實驗，呼應(yīng)先行組織者，視學(xué)情，重點引導(dǎo)到相關(guān)的節(jié)點，如“圖1-1探究阿基米德定律”等子節(jié)點.圖a、圖b節(jié)點的教學(xué)，憑借思維導(dǎo)圖，學(xué)生可以個人展示或小組討論，列舉呈現(xiàn)可能的變式.圖a、圖b還可以在圖像類比、模型類比的基礎(chǔ)上，匯編學(xué)生認(rèn)為最需要幫助的問題或題型，或者教師結(jié)合具體的學(xué)情精選體現(xiàn)進階要求的習(xí)題，作為測量的量規(guī).

課中或課后的量規(guī)要簡練、有針對性，改編自中考真題的一個體現(xiàn)水平2、水平3、水平4的量規(guī).作為一種學(xué)習(xí)進階，圖3的思維導(dǎo)圖可在不同的學(xué)習(xí)時期，反復(fù)展示、折疊、展開，在鞏固定向思維的基礎(chǔ)上作必要的發(fā)散、關(guān)聯(lián).

基于以實驗為基礎(chǔ)、以思維為中心的學(xué)習(xí)進階設(shè)計，無論是八年級上冊的“稱重法測浮力進階”“浮力法測密度進階”，還是圖3的結(jié)合思維導(dǎo)圖的課堂復(fù)習(xí)教學(xué)學(xué)習(xí)進階設(shè)計，從課堂實施來看，都有以下特點：結(jié)合教材，同步銜接;要求具體，便于自測;落點明確，持續(xù)漸進;辨析事實，運用規(guī)律;量規(guī)細(xì)致，方便反饋;梯度上升，層層遞進.

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