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基于ETA物理認(rèn)知模型促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展

2024-12-20 00:00:00陳綠茵彭朝陽(yáng)
物理之友 2024年9期
關(guān)鍵詞:物理教育機(jī)械能守恒定律核心素養(yǎng)

摘 要:本文基于物理教育現(xiàn)況、目標(biāo)和本質(zhì),在“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)過(guò)程中利用ETA物理認(rèn)知模型幫助學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)物理、理論物理、應(yīng)用物理三個(gè)認(rèn)知階段,傳授相應(yīng)的物理方法,滲透相應(yīng)的物理精神,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:物理教育;物理認(rèn)知模型;核心素養(yǎng);機(jī)械能守恒定律

1 我國(guó)物理教育現(xiàn)況及教育目標(biāo)

1.1 我國(guó)物理教育現(xiàn)況

1949年中華人民共和國(guó)成立初期,我國(guó)亟需發(fā)展科學(xué)技術(shù)。為追求快捷高效,物理教育更多強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力,忽視了知識(shí)背后所蘊(yùn)含的物理方法和物理精神,導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生難以進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。在現(xiàn)今教學(xué)中,從情境中抽象出模型并尋求問(wèn)題解決路徑這一關(guān)鍵能力也常被忽略。這導(dǎo)致學(xué)生不能深刻理解所學(xué)知識(shí)、不能活學(xué)活用,使得他們的問(wèn)題解決能力得不到有效提升。穆良柱教授對(duì)此進(jìn)行研究分析,指出出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因之一便是學(xué)生的關(guān)鍵能力未得到應(yīng)有的鍛煉和培養(yǎng),這也是“錢(qián)學(xué)森之問(wèn)”的部分原因。[1]

1.2 我國(guó)物理教育目標(biāo)

習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中指出要以中國(guó)式現(xiàn)代化全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興。中國(guó)式現(xiàn)代化是經(jīng)濟(jì)、政治、教育等多領(lǐng)域的現(xiàn)代化,涵蓋著人的現(xiàn)代化。[2]這決定了新時(shí)代的人才應(yīng)既有知識(shí)儲(chǔ)備,還具備關(guān)鍵能力。而物理教育擔(dān)當(dāng)著培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的重任。因此,新時(shí)代的新征程無(wú)疑對(duì)物理教育提出了更高的要求。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中,高中物理課程的目標(biāo)由原來(lái)的三維目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),對(duì)學(xué)生的關(guān)鍵能力提出了更明確的要求。例如,在三維目標(biāo)中并未提及學(xué)生經(jīng)過(guò)高中階段的學(xué)習(xí)應(yīng)掌握哪些科學(xué)思維的方法;但在物理學(xué)科核心素養(yǎng)中,明確了應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等品格與能力以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。[3]在顯化科學(xué)方法后,物理教學(xué)目標(biāo)變得更為具體、清晰,對(duì)指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐具有更強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。該課程目標(biāo)的確定,對(duì)改變灌輸式教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力、促進(jìn)物理教育問(wèn)題的解決具有重要意義。

2 物理教育的本質(zhì):傳承物理文化

相較于知識(shí)灌輸,穆良柱教授認(rèn)為,物理教育本質(zhì)是物理文化的傳承。這一過(guò)程的核心便是物理認(rèn)知模型的建構(gòu)(如何思考)、有效的物理方法的訓(xùn)練(如何做事)和物理精神的培養(yǎng)(如何做人)。[4]

2.1 ETA物理認(rèn)知模型

物理是物理學(xué)家利用實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式,對(duì)自然界的客觀現(xiàn)象進(jìn)行有效認(rèn)知的積累。這些認(rèn)知具備可證偽性,即在人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中,錯(cuò)誤的理論將會(huì)在未來(lái)實(shí)踐中被證明并被剔除。[5]而具備關(guān)鍵能力是證偽的重要前提之一。穆良柱教授通過(guò)對(duì)物理學(xué)家探索實(shí)踐的規(guī)律進(jìn)行總結(jié),歸納出了ETA物理認(rèn)知模型。[6]該模型由實(shí)驗(yàn)物理認(rèn)知、理論物理認(rèn)知、應(yīng)用物理認(rèn)知三個(gè)階段構(gòu)成,分別涵蓋了不同的認(rèn)知過(guò)程及常用的物理方法(見(jiàn)圖1)。

2.2 物理方法與物理精神

在物理學(xué)發(fā)展史上,物理學(xué)家在實(shí)踐中總結(jié)出了多種問(wèn)題解決方法,如推理與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、等效替代法等,為進(jìn)一步的科學(xué)研究奠定了方法論基礎(chǔ)。在科學(xué)探究中,物理學(xué)家們逐漸形成了實(shí)事求是、堅(jiān)持不懈等品質(zhì)。這些品質(zhì)共同構(gòu)成了內(nèi)涵豐富的物理精神。它激勵(lì)著后人不斷探索、追求真理,推動(dòng)著物理大廈的進(jìn)一步建構(gòu)和完善。

學(xué)生接受的物理教育應(yīng)有機(jī)結(jié)合物理認(rèn)知、物理方法和物理精神。即學(xué)生要通過(guò)一定的認(rèn)知方式建構(gòu)對(duì)世界的客觀理解,結(jié)合習(xí)得的物理方法形成關(guān)鍵能力解決實(shí)際問(wèn)題和再探索,更要秉持物理精神,堅(jiān)持正確的發(fā)展方向。

2.3 物理文化與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

將物理文化與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵進(jìn)行比較,可以發(fā)現(xiàn)兩者有異曲同工之妙,其關(guān)系如圖2所示。實(shí)驗(yàn)物理認(rèn)知,即自真實(shí)情境中確定研究對(duì)象和問(wèn)題從而尋找實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它和科學(xué)探究的要素(問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流)基本一致。在理論物理認(rèn)知階段,習(xí)得物理概念和物理規(guī)律都將有助于學(xué)生物理觀念的形成。在物理方法方面,物理學(xué)家探索世界積累的科學(xué)方法便含有科學(xué)思維所強(qiáng)調(diào)的模型建構(gòu)、科學(xué)推理等要素。在物理精神方面,貫穿物理研究過(guò)程、追求科學(xué)本質(zhì)、形成科學(xué)態(tài)度和責(zé)任等理念和態(tài)度,至今仍被倡導(dǎo)。在完成實(shí)驗(yàn)物理和理論物理的認(rèn)知建構(gòu)、以及物理方法和物理精神的培養(yǎng)后,學(xué)生將能利用知識(shí)技能,秉持積極的態(tài)度進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新,達(dá)到物理教育的目的,促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

基于以上分析,利用ETA物理認(rèn)知模型能協(xié)助學(xué)生建構(gòu)由現(xiàn)象到本質(zhì)再到知識(shí)應(yīng)用的認(rèn)知路徑,形成關(guān)鍵能力,從而使學(xué)生能將相關(guān)方法和思想遷移至陌生情境,發(fā)展其核心素養(yǎng)。本文以人教版高中物理教材必修第二冊(cè)中第八章第4節(jié)“機(jī)械能守恒定律”的教學(xué)為例,利用ETA物理認(rèn)知模型進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

3 利用ETA物理認(rèn)知模型進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

3.1 教材分析及思考

教材在學(xué)生理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的基礎(chǔ)上進(jìn)行演繹推理,從而推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律,最后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然而,定律是反映一定條件下的客觀事實(shí),應(yīng)當(dāng)由大量事實(shí)經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)、以及科學(xué)猜想證實(shí)得到;而定理是邏輯證明下的陳述,是在定律的基礎(chǔ)上,借由數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)得來(lái)的。因此,教材所安排的教學(xué)路徑下所得到的應(yīng)是“機(jī)械能守恒定理”,而非“機(jī)械能守恒定律”。[7]另外,相對(duì)于探究實(shí)驗(yàn),先進(jìn)行邏輯推理再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在一定程度上限制了學(xué)生思考的廣度和深度,也不利于培養(yǎng)學(xué)生由現(xiàn)象探索事物本質(zhì)、解決問(wèn)題的能力。

因此,本次教學(xué)設(shè)計(jì)將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)改成探究實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生建立起由現(xiàn)象到本質(zhì)再到問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)路徑,培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力。

3.2 建構(gòu)實(shí)驗(yàn)物理認(rèn)知,培養(yǎng)科學(xué)探究能力

3.2.1 觀察物理現(xiàn)象,把握認(rèn)知起點(diǎn)

教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖3)。

演示實(shí)驗(yàn)A:將小球于圓弧狀軌道內(nèi)某點(diǎn)釋放,讓學(xué)生觀察小球的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),并多次改變起點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)B:將系有小球的細(xì)線固定至O點(diǎn),使小球做單擺運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生觀察小球的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn),思考生活中是否有類(lèi)似情景;再多次在豎直方向改變O點(diǎn)的位置,保持起始高度不變,引導(dǎo)學(xué)生猜想小球運(yùn)動(dòng)軌跡是否相同。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生觀察到各情境下小球都能回到起點(diǎn),聯(lián)想到生活中的類(lèi)似情景,可以激發(fā)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)與重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的自由落體運(yùn)動(dòng)不同,它們還涉及動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的過(guò)程,更具說(shuō)服力。演示實(shí)驗(yàn)B通過(guò)改變O點(diǎn)位置,制造懸念,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2.2 挑選研究對(duì)象,進(jìn)行抽象概括

實(shí)際情境中涉及的對(duì)象往往較多,一般采取簡(jiǎn)化法挑選研究對(duì)象。通過(guò)實(shí)驗(yàn),能直觀地看到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的特殊表現(xiàn);因此,確定小球?yàn)樵撉榫车难芯繉?duì)象,在研究過(guò)程中可進(jìn)一步將其抽象為質(zhì)點(diǎn)。

3.2.3 明確研究問(wèn)題,確定研究方向

確定研究對(duì)象后,教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,確定研究問(wèn)題:為何小球能回到起點(diǎn)?運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在一個(gè)不變的物理量?

3.2.4 量化描述性質(zhì),確定研究角度

在本節(jié)課前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及勢(shì)能、動(dòng)能等概念。接下來(lái),學(xué)生將會(huì)利用已學(xué)知識(shí)嘗試解釋該特殊現(xiàn)象。

此時(shí)教師可將學(xué)生分為兩小組,分別討論能否從動(dòng)力學(xué)角度、能量角度解決該問(wèn)題。從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行分析時(shí),學(xué)生可以發(fā)現(xiàn),由于小球受力不斷變化,加速度也在不斷改變,問(wèn)題分析難度較大。從能量角度思考時(shí),學(xué)生會(huì)聯(lián)想到學(xué)習(xí)過(guò)的動(dòng)能定理。由于動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度等因素。因此,或許能從能量角度解釋該特殊現(xiàn)象。在不計(jì)空氣阻力時(shí),該過(guò)程涉及的能量包括動(dòng)能和重力勢(shì)能。

相對(duì)于直接引導(dǎo)學(xué)生從能量角度分析問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生由現(xiàn)象及研究問(wèn)題進(jìn)行思考,更能幫助學(xué)生調(diào)動(dòng)學(xué)過(guò)的知識(shí)技能?chē)L試解決問(wèn)題。這使得學(xué)生在未來(lái)遇到陌生情境時(shí),也能通過(guò)自主思考尋找解決問(wèn)題的路徑。

3.2.5 尋找實(shí)驗(yàn)規(guī)律,探尋現(xiàn)象本質(zhì)

依據(jù)研究問(wèn)題,基于問(wèn)題引導(dǎo),本文設(shè)計(jì)的探究實(shí)驗(yàn)如下。

【形成猜想與假設(shè)】

問(wèn)題1:演示實(shí)驗(yàn)A中小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中能量有怎樣的變化?

問(wèn)題2:根據(jù)對(duì)能量轉(zhuǎn)化的分析,結(jié)合研究問(wèn)題,你會(huì)做何猜想?

小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;從B點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。小球的重力勢(shì)能增加時(shí)動(dòng)能減少,重力勢(shì)能減少時(shí)動(dòng)能增加。依據(jù)研究問(wèn)題,學(xué)生可做猜想:小球增加的動(dòng)能(重力勢(shì)能)等于減少的重力勢(shì)能(動(dòng)能)。結(jié)合機(jī)械能定義,學(xué)生可以得出“小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒”的猜想與假設(shè)。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案】

問(wèn)題3:該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量哪些物理量?如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表?

問(wèn)題4:針對(duì)應(yīng)測(cè)量的物理量,應(yīng)選擇何種實(shí)驗(yàn)器材且如何組裝?

提供實(shí)驗(yàn)器材:半圓弧軌道、小球、光電門(mén)、天平、米尺、白板。

該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量小球在各點(diǎn)處的重力勢(shì)能及動(dòng)能。以B點(diǎn)所在的平面為零勢(shì)能面,則應(yīng)測(cè)量小球的質(zhì)量、A點(diǎn)和C點(diǎn)分別與B點(diǎn)的豎直高度差、小球經(jīng)過(guò)A、B、C點(diǎn)時(shí)的速度,設(shè)計(jì)以下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表(見(jiàn)表1)。

小球質(zhì)量m=""" kg。

【獲取和處理信息】

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得:從A點(diǎn)到B點(diǎn),小球重力勢(shì)能減少量近似等于動(dòng)能增加量;從B點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí),小球的重力勢(shì)能增加量近似等于動(dòng)能減少量;各點(diǎn)處小球的機(jī)械能近似相等,但呈現(xiàn)由A點(diǎn)到C點(diǎn)逐漸減小的趨勢(shì)。

【得出結(jié)論并作出解釋】

在忽略阻力的情況下,僅有重力做功時(shí),小球重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能且機(jī)械能守恒。

【交流、評(píng)估與反思】

問(wèn)題5:該實(shí)驗(yàn)的誤差主要源于哪些方面?

誤差主要源于小球克服各種阻力做功引起的系統(tǒng)誤差、測(cè)量各點(diǎn)間豎直高度差及測(cè)量小球速度時(shí)產(chǎn)生的偶然誤差。

教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究多種僅重力做功的運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能的變化情況,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具說(shuō)服力。

同時(shí),仿照以上程序,教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究系統(tǒng)內(nèi)只有彈力做功時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能的變化情況,為建立機(jī)械能守恒定律奠定完備的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

3.3 建構(gòu)理論物理認(rèn)知,促進(jìn)能量觀念的形成

3.3.1 建立物理模型,培養(yǎng)建模能力

提問(wèn)1:蹦極是一項(xiàng)非常刺激的戶(hù)外運(yùn)動(dòng),忽略空氣阻力,蹦極的整個(gè)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化是怎么樣的?人與彈力繩所構(gòu)成的系統(tǒng)是否滿(mǎn)足機(jī)械能守恒定律呢?

將人抽象為質(zhì)點(diǎn),其與一端固定的彈力繩相連。最初,彈力繩未被抻直,人做自由落體運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。隨著彈力繩被抻直并逐漸被拉長(zhǎng),重力勢(shì)能和部分動(dòng)能開(kāi)始轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。隨后,彈性勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和重力勢(shì)能。對(duì)于人與彈性繩所構(gòu)成的系統(tǒng),由于系統(tǒng)內(nèi)僅存在彈力和重力做功,因此該系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的。

模型建構(gòu)是科學(xué)思維的要素之一,是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一項(xiàng)關(guān)鍵能力。教師通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)例幫助學(xué)生建構(gòu)起滿(mǎn)足機(jī)械能守恒定律的模型,以期學(xué)生在遇到復(fù)雜情境時(shí)能進(jìn)行抽象概括、建構(gòu)模型,進(jìn)而解決問(wèn)題。

3.3.2 建立公理認(rèn)知,形成正確能量觀念

提問(wèn)2:蹦極過(guò)程中,人自身是否機(jī)械能守恒?

學(xué)生思考:除自身重力外,人還受到彈力的作用,在該過(guò)程中不滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件。

許多物理定律有其自身的適用條件。如牛頓第二定律適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體;超出該條件,定律將不再適用。機(jī)械能守恒定律同樣如此。上述的實(shí)驗(yàn)探究、模型建構(gòu)、條件界定,使學(xué)生進(jìn)一步理解系統(tǒng)的概念,明確機(jī)械能守恒定律的適用條件,引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)表述機(jī)械能守恒定律。在只有重力或彈力做功的系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。根據(jù)表述,利用符號(hào)寫(xiě)出表達(dá)式Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或ΔEk=-ΔEp。

3.3.3 實(shí)驗(yàn)證偽檢驗(yàn),體驗(yàn)演繹推理

實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)和理論的反復(fù)檢驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)證偽檢驗(yàn)階段常用特例法,相較于單擺等,物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)僅受重力作用,它是否滿(mǎn)足機(jī)械能守恒定律?此時(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證偽檢驗(yàn)。

提問(wèn)3:能量為何發(fā)生轉(zhuǎn)化?能否利用物理語(yǔ)言推理論證機(jī)械能守恒定律呢?

3.4 建構(gòu)應(yīng)用物理認(rèn)知,提高解決問(wèn)題能力

3.4.1 預(yù)言可能事件,解釋已有現(xiàn)象

任務(wù)1:預(yù)言圖3中演示實(shí)驗(yàn)B中小球在改變O點(diǎn)位置后的運(yùn)動(dòng)軌跡,是否與之前的猜想一致?利用理論解釋該現(xiàn)象,再結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.4.2 技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造,發(fā)展創(chuàng)新精神

任務(wù)2:當(dāng)“悠悠球”的線纏繞好后將其自由釋放(見(jiàn)圖4),不施加額外的力(不計(jì)空氣阻力和摩擦力),機(jī)械能是否守恒?根據(jù)“悠悠球”原理制作“麥克斯韋滾擺”(見(jiàn)圖5)。

該環(huán)節(jié)旨在一方面促使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)預(yù)測(cè)并解決情境引入時(shí)提出的問(wèn)題,另一方面則引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性實(shí)踐,從而鍛煉學(xué)生的思考能力和動(dòng)手能力。

4 評(píng)價(jià)反思

在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),教師可以依托ETA物理認(rèn)知模型的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié),及時(shí)將過(guò)程性評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給學(xué)生。例如,在實(shí)驗(yàn)物理認(rèn)知階段,教師除了肯定學(xué)生較好的實(shí)驗(yàn)思路和操作外,還應(yīng)指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的不足并討論改進(jìn)策略;在理論物理認(rèn)知階段,若學(xué)生出現(xiàn)了科學(xué)性錯(cuò)誤,教師應(yīng)及時(shí)指出并以做實(shí)驗(yàn)或舉例子等方式幫助學(xué)生修正;在應(yīng)用物理認(rèn)知階段,除了設(shè)置固定的任務(wù),教師也可讓學(xué)生思考該定律的其他應(yīng)用,以對(duì)其遷移、創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

對(duì)于學(xué)生而言,認(rèn)知路徑的確定和關(guān)鍵能力的習(xí)得,有助于學(xué)生利用該模型完成其他新知識(shí)的建構(gòu)與形成核心素養(yǎng),能在一定程度上解決現(xiàn)有的物理教育問(wèn)題。同時(shí),通過(guò)這一過(guò)程,學(xué)生能夠深刻理解知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。這不僅有助于學(xué)生鞏固舊知識(shí)、內(nèi)化新知識(shí),還能促使他們建構(gòu)完整、系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),有效防止知識(shí)碎片化現(xiàn)象的發(fā)生。

教師在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中靈活運(yùn)用情境教學(xué)、問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)等多種教學(xué)策略,才能為學(xué)生創(chuàng)造更多深度思考和交流互動(dòng)的空間,從而更有效地實(shí)現(xiàn)物理教育的核心目標(biāo)。

因此,利用ETA物理認(rèn)知模型進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì),教師和學(xué)生都能在不同程度上發(fā)揮自身的長(zhǎng)處,共同成就理想的教學(xué)過(guò)程、傳承物理文化。

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