歐燕秋

(太倉市明德初級中學(xué) 江蘇 蘇州 215431)

學(xué)習(xí)進階理論是近十幾年來國內(nèi)外教育研究的熱點話題,對促進基礎(chǔ)教育課程改革和創(chuàng)新具有重要的指導(dǎo)作用.應(yīng)用學(xué)習(xí)進階理論指導(dǎo)物理教學(xué)設(shè)計,有助于教師規(guī)劃和設(shè)計符合學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律的教學(xué)過程,有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展,體現(xiàn)物理課程的育人價值.

1 學(xué)習(xí)進階理論要義

2004年,史密斯(Carol Smith)等學(xué)者向美國國家研究理事會(National Research Council簡稱NRC)提交的一份研究報告中,首次提出學(xué)習(xí)進階(Learning Progressions)的概念.報告中,史密斯將學(xué)習(xí)進階定義為“學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)某一核心概念的過程中,所遵循的一系列逐漸復(fù)雜的思維路徑”.隨后,教育界的學(xué)者們對這一理論進行了研究和界定.2007年,NRC將學(xué)習(xí)進階定義為“對學(xué)生在一個時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時,依次進階、逐級深化的思維方式的描述”,這是多數(shù)研究者認同的概念界定.該理論認為學(xué)生的思維發(fā)展具有“進階”的特點,即思維從簡單到復(fù)雜的連續(xù)發(fā)展的過程.“階”代表了學(xué)生思維的不同水平,是學(xué)生認知發(fā)展的“腳踏點”,正是這些連續(xù)的“階”將學(xué)習(xí)的起點和終點連接起來.布魯納提出的“螺旋式課程設(shè)計”、維果斯基提出的“最近發(fā)展區(qū)理論”、布朗和坎皮奧內(nèi)提出的“發(fā)展階梯”等都為學(xué)習(xí)進階的研究奠定了理論基礎(chǔ).[1]

將學(xué)習(xí)進階理論應(yīng)用于物理教學(xué)設(shè)計可以幫助教師有效地把握學(xué)情,了解學(xué)生的元認知及迷思概念,選擇合理的教學(xué)方法,設(shè)計出符合學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律的教學(xué)過程,避免因?qū)W習(xí)目標的不具體而影響教學(xué)效果,甚至影響教學(xué)目標的達成.學(xué)習(xí)進階理論的教學(xué)設(shè)計包括:(1)確定學(xué)習(xí)進階的起點和終點;(2)設(shè)置階層級;(3)規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑.進階起點是指學(xué)生在學(xué)習(xí)某一新概念之前就應(yīng)該掌握的知識和能力;進階終點是整個教學(xué)活動最終所要達到的目標,即最終被期望獲得的知識或技能[1].在進階起點和終點之間存在著許多不同的中間水平,這些中間水平,我們稱之為“階”.“階”代表學(xué)生在學(xué)習(xí)進程中的學(xué)習(xí)層級,是知識、能力和思維發(fā)展水平的短期發(fā)展目標[2].將學(xué)習(xí)進階理論應(yīng)用于物理教學(xué)設(shè)計,關(guān)鍵在于在起點和終點之間設(shè)計符合學(xué)生認知發(fā)展的有效學(xué)習(xí)路徑,并且在認知發(fā)展的關(guān)鍵處提供可靠的腳踏點和支撐點[3].

2 基于學(xué)習(xí)進階理論的“透鏡”教學(xué)實踐分析

本文以蘇科版物理八年級上冊第四章第2節(jié)“透鏡”為例,應(yīng)用學(xué)習(xí)進階理論來設(shè)計教學(xué)過程并進行了實踐分析.

2.1 “透鏡”進階起點分析

學(xué)生已有的知識與事實經(jīng)驗:(1)光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播;(2)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,傳播方向會發(fā)生改變;(3)光路具有可逆性;(4)放大鏡能將物體放大;(5)放大鏡可以會聚太陽光.

2.2 “透鏡”進階終點預(yù)設(shè)

《義務(wù)教育物理課程標準(2022年版)》中對“透鏡”的知識要求是:了解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用[4].因此,在教學(xué)中如何應(yīng)用學(xué)習(xí)進階理論在學(xué)生原有經(jīng)驗與學(xué)習(xí)目標之間構(gòu)建合理的“階”,讓學(xué)生能夠沿著階梯拾級而上,并最終理解透鏡對光的作用,是本節(jié)課的重中之重.結(jié)合進階路徑,本節(jié)課的進階終點預(yù)設(shè)為[1]:(1)能用多種方法辨別凸透鏡和凹透鏡;(2)理解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用.

2.3 “透鏡”進階層級分析

結(jié)合學(xué)習(xí)進階理論、課程標準及教學(xué)內(nèi)容,將“透鏡”的進階層級分為4個層級:

(1)層級一:通過“摸”,初步認識凸透鏡和凹透鏡在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別;

(2)層級二:通過“看”,再次觀察凸透鏡和凹透鏡在成像性質(zhì)上的區(qū)別;

(3)層級三:通過“照”,進一步探究凸透鏡和凹透鏡對光的作用;

(4)層級四:應(yīng)用規(guī)律,提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

2.4 “透鏡”進階流程圖

將學(xué)習(xí)進階理論有效地融入課堂教學(xué)設(shè)計流程,在學(xué)習(xí)的起點和終點之間設(shè)計符合學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律的進階路徑,讓學(xué)生沿“階”尋“徑”,最終達成學(xué)習(xí)目標.“透鏡”的進階流程圖如圖1所示.

圖1 進階流程圖

2.5 “透鏡”進階路徑的設(shè)計與實踐分析

2.5.1 從錨點到階一的教學(xué),實現(xiàn)層級一的進階

情境引入,任務(wù)驅(qū)動:星期天小明和爺爺一起做航模,看說明書時,爺爺讓小明到書房幫他把老花鏡拿來,小明發(fā)現(xiàn)書房有兩副眼鏡(一副老花鏡,一副近視眼鏡).請同學(xué)們來幫小明辨別哪一副眼鏡是老花鏡.

活動一:初識透鏡

讓學(xué)生隔著布摸一摸兩塊透鏡的中央和邊緣,感受中央和邊緣的厚薄有何不同,從而提出凸透鏡和凹透鏡的概念.通過對圖2中的透鏡進行分類,使學(xué)生從結(jié)構(gòu)特征上對凸透鏡和凹透鏡有本質(zhì)的認識.

圖2 凸透鏡和凹透鏡

設(shè)計意圖:該活動的目的是讓學(xué)生通過“摸”,真切地感受凸透鏡和凹透鏡在結(jié)構(gòu)特征上的區(qū)別——凸透鏡中央厚、邊緣薄;凹透鏡中央薄、邊緣厚.教學(xué)中采用學(xué)生親身體驗、比較得出透鏡的概念,而不是由教師直接告訴,體現(xiàn)了新課程以學(xué)生為本的理念,注重學(xué)生的真實體驗.通過對圖1中的雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡及雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡進行分類,使學(xué)生對凸透鏡和凹透鏡在結(jié)構(gòu)特征上的區(qū)別有了本質(zhì)的認識,有利于物理觀念的形成.

2.5.2 從階一到階二的教學(xué),實現(xiàn)層級二的進階

活動二:觀察透鏡

學(xué)生透過凸透鏡和凹透鏡近距離觀察書本上的字,發(fā)現(xiàn)凸透鏡能成正立、放大的像,凹透鏡能成正立、縮小的像.在實際教學(xué)的過程中,可能會有學(xué)生發(fā)現(xiàn)凸透鏡還能成倒立、縮小的像,這時教師可以詢問該生是如何觀察到倒立縮小像的,并告訴學(xué)生凸透鏡成不同像的原因我們將在第3節(jié)“探究凸透鏡成像規(guī)律”中學(xué)習(xí).這樣處理既肯定了學(xué)生的發(fā)現(xiàn),又不影響教學(xué)進度.

設(shè)計意圖：本活動目的有二,一是讓學(xué)生知道我們還可以從成像性質(zhì)上辨別凸透鏡和凹透鏡,二是根據(jù)成像不同,推測可能是凸透鏡和凹透鏡對光的作用不同,從而引出活動三——探究透鏡對光的作用.該活動充分調(diào)動了學(xué)生的積極性,對于課堂中的意外生成,教師應(yīng)該巧妙處理,保護學(xué)生的好奇心和求知欲.蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過,“在人們心靈深處,都有一種根深蒂固的需要,這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者.而在青少年的精神世界中,這種需要特別強烈.”教師要學(xué)會尊重學(xué)生,善于傾聽學(xué)生,才有可能讓教學(xué)碰撞出思維的火花,生成精彩的課堂.

2.5.3 從階二到階三的教學(xué),實現(xiàn)層級三的進階

活動三:探究透鏡對光的作用

(1)學(xué)生實驗

學(xué)生分組實驗,利用三線光源發(fā)出兩束平行于透鏡主光軸的光束,觀察折射光線的方向并用鉛筆在紙上將光的傳播路徑畫出來,如圖3所示.在交流展示環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生通過比較光經(jīng)過透鏡之前和經(jīng)過透鏡之后的傳播路徑,發(fā)現(xiàn)平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后的出射光線偏向主光軸,經(jīng)凹透鏡折射后的出射光線偏離主光軸.從而初步得出“凸透鏡對光有會聚作用,凹透鏡對光有發(fā)散作用”的結(jié)論.

圖3 探究透鏡對光的作用

設(shè)計意圖：教學(xué)中只讓學(xué)生用上、下兩個激光源,避免了將過光心的光線牽扯進來,學(xué)生就更容易發(fā)現(xiàn)經(jīng)透鏡折射后的光線是偏向還是偏離主光軸.這里采用了理想模型法,即在研究物理問題時,為了突出研究對象某方面的特征,而有意識地忽略研究對象其他方面的特征.學(xué)生在科學(xué)探究的過程中,通過小組合作、收集證據(jù),并在教師的引導(dǎo)下準確地表達了折射光線的特征,培養(yǎng)了學(xué)生處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論以及交流合作的能力.

(2)教師演示實驗

教師演示:點燃一小段檀香,在瓶內(nèi)收集一些煙霧,然后將瓶口朝下倒扣在桌面上,將手電筒調(diào)至平行光束,從瓶底豎直向下照射,觀察到瓶內(nèi)仍然是平行光束.接著,將凸透鏡和凹透鏡分別放到表明平整的玻璃瓶底部,觀察到平行光束發(fā)生了變化,如圖4所示.此實驗進一步證實了凸透鏡和凹透鏡對光的作用.

圖4 演示透鏡對光的作用

設(shè)計意圖:在學(xué)生通過實驗初步得出凸透鏡和凹透鏡對光的作用的基礎(chǔ)上,教師再通過演示實驗,從平面光束變成立體光束,不僅給學(xué)生視覺上的沖擊和震撼,還使得出的結(jié)論更具有說服力,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的探究習(xí)慣.

2.5.4 從階三到終點的教學(xué),實現(xiàn)層級四的進階

活動四:小試牛刀

為了檢測學(xué)生對會聚作用和發(fā)散作用的理解程度,教學(xué)中設(shè)計了“小試牛刀”環(huán)節(jié),如圖5所示的暗箱題,幫助學(xué)生正確理解會聚作用和發(fā)散作用.

圖5 填入正確的透鏡

設(shè)計意圖:透鏡對光的作用是本節(jié)課的重點和難點,學(xué)生對會聚作用和發(fā)散作用往往簡單地理解為折射光線相交的就是會聚,不相交的是發(fā)散.該題很好地詮釋了會聚作用和發(fā)散作用不是看折射光線是否相交,而是觀察折射光線的方向與入射光線的方向相比,是偏向主光軸還是偏離主光軸.法拉第曾說過,“沒有觀察,就沒有科學(xué).”觀察是科學(xué)探究的基本方法之一.所以,解答此類題時,我們要引導(dǎo)學(xué)生先將入射光線延長,便于我們直觀地去觀察和比較入射光線與折射光線的傳播方向,從而判斷填入的是凸透鏡還是凹透鏡.

活動五:總結(jié)辨別凸透鏡和凹透鏡的方法

教師提問:“同學(xué)們現(xiàn)在有辦法辨別桌上的兩副眼鏡嗎?”

設(shè)計意圖:首尾呼應(yīng),學(xué)生想到了“摸”“看”“照”的方法,成功幫助小明找到爺爺需要的老花鏡.教師還可以組織學(xué)生簡單評價一下3種方法的優(yōu)劣,讓學(xué)生意識到“摸”不符合實驗操作的安全性和規(guī)范性,培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗操作習(xí)慣,提高實驗操作技能.

3 學(xué)習(xí)進階理論應(yīng)用于物理教學(xué)設(shè)計的一些思考

3.1 教學(xué)設(shè)計應(yīng)尊重學(xué)生原有的認知和經(jīng)驗

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào),學(xué)生不是空著腦袋走進教室的,他們在日常生活中及以往的經(jīng)驗中已經(jīng)形成了一定的元認知.教學(xué)也不再是簡單的傳遞現(xiàn)成的知識,而是為了激活學(xué)生原有的相關(guān)知識經(jīng)驗,促進新知識的“生長”,以實現(xiàn)知識經(jīng)驗的重組、轉(zhuǎn)換和改造.教師可以通過多種途徑(如問卷調(diào)查、訪談等)充分了解學(xué)生的學(xué)情,了解學(xué)生當(dāng)前所處的水平層級,從而確定進階的起點.

3.2 教學(xué)設(shè)計要構(gòu)建符合學(xué)生認知發(fā)展的“階”

學(xué)習(xí)進階中的“階”不單指學(xué)習(xí)內(nèi)容的層級進階,還包括學(xué)生思維發(fā)展、認知水平和關(guān)鍵能力的提升.基于學(xué)習(xí)進階的教學(xué)設(shè)計,主要特征是探索連接進階起點到目標終點之間的學(xué)習(xí)路徑以及進階的腳踏點[3].依據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論,教師在進階起點和終點之間尋找到最適合學(xué)生認知發(fā)展的學(xué)習(xí)路徑,并且在認知發(fā)展的關(guān)鍵處搭建好“腳手架”,幫助學(xué)生更好地學(xué),也有助于教師更好地教.葉圣陶說過,“教學(xué)有法,教無定法,貴在得法”.學(xué)習(xí)進階的路徑雖然不是唯一的,但可以是最合理的和最合適的.

3.3 教學(xué)設(shè)計應(yīng)有利于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)

基于學(xué)習(xí)進階理論的教學(xué)設(shè)計要注重學(xué)生的體驗和感受,讓學(xué)生在“做中學(xué)”.本案例中通過“摸”“看”“照”3個活動的實驗探究,學(xué)生從結(jié)構(gòu)上、成像性質(zhì)上以及對光的作用上對凸透鏡和凹透鏡的區(qū)別有了全面的認識;暗箱題有助于學(xué)生深度理解會聚作用和發(fā)散作用,達成教學(xué)目標.依據(jù)學(xué)習(xí)進階理論指導(dǎo)物理教學(xué)設(shè)計,體現(xiàn)了新課程以學(xué)生為本的科學(xué)發(fā)展觀,促進了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.