“体验学习圈”在物理概念教学中的应用——以“压强”教学为例

美国教育家大卫·库伯在综合各种经验学习模式的基础上，创造性地提出“体验学习圈”理论，认为体验学习过程是由4个学习阶段构成的环形结构，包括具体体验、观察反思、抽象概括和主动检验［1］，如图 1。“具体体验”是让学习者经历一种新的体验，“观察反思”是学习者基于体验和观察进行反思内省，“抽象概括”是学习者内化所观察的内容并使之成为合乎逻辑的概念，“主动检验”是学习者验证这些概念并运用它们解决具体问题，从而形成进一步“具体体验”所需的经验。体验学习圈不是一个平面的循环过程，而是一个螺旋上升的过程。运用体验学习圈理论能有效避免只有体验而缺乏思维活动的教学现状。

图1 库伯的体验学习圈模型

“压强”是初中物理的核心概念，是“液体的压强”“气体的压强”等后续学习的基础，学习重点是探究压力作用效果与压力大小和受力面积的关系，理解压强概念，学会用压强知识解释生活现象或解决物理问题。“压强”知识与学生生活联系紧密，体验学习圈又是一种有效的经验学习模式，故可用体验学习圈理论指导“压强”的教学。

一、体验学习圈在物理概念教学中的应用

1.创设实践活动，丰富具体体验。

学习的起点来自学习者的经验，具体体验阶段是整个学习圈的基础，是学生反思、概括的源泉。此阶段要设计主体实践活动，使学生主动参与，获得直接经验。主体实践活动包括体验性活动、探究性实验等，其教学功能或是激发学生学习兴趣，或是让学生产生认知冲突，或是使学生经历物理概念规律产生的过程。

【教学环节1】“压强”导入。

体验活动：（1）学生尝试弄爆气球的方法，体会到一个气球很容易被弄爆；（2）约30个气球紧密地、呈方形地排列在地面上，在气球上平放一木板，刚好遮住所有气球，问：如果一位学生站在木板上，气球会爆掉吗？学生几乎异口同声地肯定。让一位学生慢慢站上木板，结果板下气球完好。［2］

（设计意图：让学生参与一些出乎意料、扣人心弦的体验活动，能激起学生强烈的认知冲突，产生探究原因的内驱力。）

【教学环节2】猜想压力作用效果与哪些因素有关。

体验活动：（1）如图2，一只手的手掌顶住气球，另一只手的食指按压气球，观察气球形变程度。逐渐加大压力，观察气球的形变有何变化。（2）如图3，将铅笔一端削尖，用两只手的食指分别压住铅笔两端，体验两个手指的感觉。逐渐加大压力，再体验手指的感觉。

图2 按压气球

图3 按压铅笔

（设计意图：这两个体验活动取材简单，效果显著，分别从视觉和触觉两个维度丰富学生体验，引导学生猜想，使猜想有理有据。）

【教学环节3】探究压力作用效果与压力大小、受力面积的关系。

探究活动：提供器材如小钉板、装有沙的水槽、钩码、矿泉水瓶、海绵、橡皮泥、粗细不同的棉线等，学生设计方案开展自主探究，按小组汇报探究过程与结论。

（设计意图：通过开放性的探究活动，培养学生的发散思维和动手能力，让学生汇报实验过程，增强学生的逻辑思维能力和口语表达能力，有效促进学生物理学科核心素养的发展。）

2.借助问题串，引导观察反思的方向。

由于学生的体验往往是立体的，所获得的信息复杂且是非结构化的，因此教师需要以问题为引导，让学生有目的地观察活动过程与结果，并对体验过程中的情境碎片进行回忆、整合与反思，为学生抽象概括出物理概念积累经验。

比如，教学环节2中图2的活动，学生体验的同时应结合以下问题组织学生观察思考：气球左右两边形变的程度有何不同？加大用力后又有什么变化？说明了什么问题？教学环节3中，探究时应让学生思考：采用什么研究方法？如何判断压力的作用效果？还有其他方案吗？

3.激起思维碰撞，构建物理概念。

库伯认为，“知识的获取源于对经验的升华和理论化”。抽象概括阶段应注意给学生足够的时间和空间，让他们自由表达对问题的理解和认识，甚至展开激烈的辩论，这样有助于学生领悟引入物理概念的必要性。

教学环节3中，学生已形成了对压强概念的初步感知，归纳出结论：（1）当压力大小相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显；（2）当受力面积相同时，压力越大，压力作用效果越明显。这些结论虽然是定性的，但为压强概念的构建做好了铺垫，学生对这些结论需进一步抽象，以形成一般性的概念。

【教学环节4】构建压强概念。

游戏活动：两位学生一组，提供三块大的方形橡皮，一位学生通过摆放橡皮（单块或组合均可）创设不同的情境，让另一位学生比较不同情境下橡皮对桌面的压力作用效果，并说明道理，然后交换角色。请学生汇报相互“考查”的过程，并说明遇到的问题或困难。

（设计意图：游戏环节实际上是对教学环节3的结论的运用。橡皮摆放情境分以下四类：压力大小相同，受力面积不同；受力面积相同，压力大小不同；压力大小和受力面积都不同，压力小的受力面积大或者情况相反；压力大小和受力面积都不同，压力大的受力面积也大或者两者都小。前三类不难比较，第四类怎么判断？教师应给学生充分的发言权，可先让学生猜测，再探究比较。引导学生类比“比较物体运动快慢”的方法，将陌生情境转化为熟悉的问题，如比较单位面积上承受压力的大小，也就是比较压力与受力面积的比值，这样就引出了“压强”的概念。）

4.提供新情境，检验与运用概念。

在主动检验阶段，教师指导学生将获得的新知识运用到新情境中，以检验新知的正确性，对教师而言这也是一次教学评价过程，用来反映学生对概念的理解程度。比如，创设以下情境让学生运用知识予以解决：（1）“磨刀不误砍柴工”有何物理原理？（2）小明的妈妈买了一条大鱼，用塑料袋提回家，没走多久手就被勒得很疼，请帮她解决这一问题，并说明道理。课堂导入中，为什么木板上站人而气球没有被压爆？（3）提供方格纸，估测自己站立时对地面的压强。前两类情境源于生活或课堂事实，分别对应增大、减少压强的方法，当用压强知识能解释这些现象和事实时，学生进一步确认了压强概念的合理性和正确性。第三个问题旨在锻炼学生运用压强公式，其中涉及面积的估测技巧和单位换算。

二、体验学习圈在物理概念教学实践中的思考

1.合理设计体验活动，让学生愉悦高效地体验。

（1）营造适度紧张的体验氛围。

参与体验活动是学生进行体验学习的第一步，教师要注意营造良好的体验氛围。心理学研究表明，学生在适度紧张的精神压力和焦虑状态下学习效果最佳。体验活动设计存在一个认识误区，觉得活动就要追求刺激、震撼的效果。诚然，这些体验活动能给学生留下深刻印象，对知识掌握有积极意义，但如果体验活动超出学生身心承受的“度”，就会给学生留下心理阴影，甚至带来心灵创伤。

（2）减少同质体验活动，避免对生活经验的简单重复。

要尽量减少同一类型的体验活动，比如在课堂导入环节，为了活跃教学气氛，笔者设计了气球上站人游戏和坐钉子板两个活动。这两者本质相同，在具体实施时可以舍弃一个。此外，还要避免仅仅是对生活经验的简单重复，只有当体验活动对学生有新鲜感，或者是对生活经验的重新认识和深入探究时，才能激发学生兴趣，才有助于物理概念的教学。

2.循环使用体验学习圈，让学生经验持续生长。

核心概念处于物理学科知识的中心位置，利用这些概念能解释、预测诸多物理现象。正因为核心概念的地位和特点，对于核心概念的教学往往需要循环使用体验学习圈，使学生对核心概念的内涵和外延得以深刻理解。

图4为基于体验学习圈理论的“压强”教学流程图，“压强”概念的教学就是将这些学习圈环环相扣，最终串联起来的过程。通过教学环节1的体验，引发学生认知冲突，继而产生疑问：气球为什么没爆？教学环节2的图2、图3体验活动，促使学生观察思考压力作用效果与哪些因素有关，学生体验后概括出与压力大小和受力面积有关。对这一经验的检验与运用发生在教学环节3的探究活动中。每一个学习圈所形成的知识经验，都将是进一步学习体验的基础，这正是经验具有连续性特征的表现。同样，教学环节3得到的结论在教学环节4的游戏活动中加以运用，但学生发现用现有知识不能解决第四类情境中压力的作用效果问题，从而产生学习新知的内在需求，自然引入压强概念，最后通过解释生活现象和解决具体物理问题来检验和运用压强知识，达成教学目标。

图4 “压强”体验学习圈螺旋式设计

3.科学应用体验学习圈，让教学指向学生思维发展。

课堂教学的结构从纵向看通常是由一个个相互关联的教学环节（或单元、模块）构成的，每一个“环节”又承载着一定的功能，指向学生的部分发展目标。［3］核心概念的重要教学环节应完整体现学习圈的四个阶段，如图4中的教学环节2、3、4。而对于核心概念的一般教学环节或普通概念的教学，则可视学生学情灵活使用体验学习圈，教学过程可适当简洁些，比如作为导入的教学环节1，具体体验的目的是让学生聚焦“气球没被压爆”这一反常现象，激发学生反思、探究的动机，所以此环节只涉及前两个阶段。

有研究表明，参与度最高的学习模式是学习体验与具体的现实事物相关联，学习者积极主动地参与到学习情境中，通过亲身体验，获得直接经验。［4］因为核心概念在物理学科中的特殊地位，故在核心概念教学的具体体验阶段应首选实践性活动。但在有限的教学时间内不可能让学生经历每一个物理事实，且有些体验活动具有危险性，所以在核心概念的一般教学环节或普通概念的教学时可以通过多媒体、教学模型等手段让学生进行间接体验，例如在“压强”的运用环节，教师可以播放“汽车过身”“腹上开石”等表演视频，丰富学生对这些现象的本质认识。

［1］严奕峰，谢利民.体验教学如何进行：基于体验学习圈的视角［J］.课程·教材·教法，2012（06）.

［2］王钰生.让学生在体验中享受学习物理的乐趣：以“压强”教学为例［J］.物理教师，2014（11）.

［3］孙红保.课堂“教学活动”与“目标”一致性模型的建构与实践［J］.全球教育展望，2017（03）.

［4］王吉康.试析体验学习双循环圈理论［J］.比较教育研究，2017（03）.