基于“ARCS”模型的初中物理问题解决的教学设计

王健 陈锋

摘   要：文章针对学习内容无趣湮灭了学生注意、教师过度追求分数泯灭了学生自信、过多过难的作业替代了学生满意等现象，理性选择“ARCS”动机设计模型，设计初中物理问题解决的课堂教学，提供了浙教版“电能”的教学设计范例。

关键词：“ARCS”动机设计模型;问题解决教学设计;激发动机

问题解决教学通过一系列真实的问题情境，以学生为主体，以问题为主线，吸引学生注意，激发学生积极思维，培养学生自信，主动建构物理知识，运用物理知识解决生活问题，达成学习满意。这与“ARCS”动机设计模型中的注意、相关性、自信、满足四个策略相通，也与新课程改革的理念相通，是培养学生实践和创新能力的一种教学策略。

1    当前初中物理教学的问题

1.1    学习内容无趣湮灭了学生注意

在真实情境的学习中引起注意，然后把这种注意转化为主动学习的过程，是一种有益的学习方式。然而，我们对150名7—9年级的学生进行了“物理教学调查问卷”，统计发现，高达76%的学生认为物理教学内容无趣或缺乏挑戰。教师不能创设新奇的、不合理的、不确定的情境来吸引学生的注意，不是问题太大，学生无法入手而失去了学习动力;就是问题太小，学生由于问题太简单而缺乏挑战的动力。课堂不能引起学生的注意，学生习惯于被动学习，习惯于做“记忆、理解、应用”低阶思维试题，缺乏“分析、评价、创新”等高阶思维能力的培养。

1.2    过度追求分数泯灭了学生自信

老师为了提高分数，选择和追求 “难、怪、异”的题目成了时髦，当然也成了学生的梦魇，过度的竞争让学生的学习充满焦虑和压力，常常是提高一分、干掉千人。在对7—9年级学生进行的“物理教学调查问卷”中，68%的学生感到学习有压力，这其中有61%的学生认为测试题目难度太大，使他们丧失了学习动力和自信。初中物理知识的难度已经让他们感到前途渺茫，在今后高中选课过程中，很少有学生选择物理。经调查，杭州的高中生选择物理学科的比例甚少，追究原因，主要问题是物理题目太难或脱节，不能让学生体验由成功而获得的自信。

1.3    过多过难的作业替代了学生满意

各种各样的课外辅导书、练习册、试卷、机械抄写等成为了学生作业的必备品。这些作业已经让学生失去了学习物理的乐趣，学生成了没有思想的学习机器。学生的努力和他们的期待不一致，不能用所学内容解决实际生活问题，体验不到所希望得到的东西，缺乏满意感。教师也不能在多种真实情境中创设运用新知识的机会，使学生体会不了学习的满意。在对7—9年级学生进行的“物理教学调查问卷”中，76%的学生认为物理学习没有任何满意感，其中33%的学生由于缺乏满意逐渐对物理学科产生了厌学情绪。

2    “ARCS”动机设计模型

“ARCS” （Attention、 Relevance、Confidence、 Satisfaction，即注意、相关性、自信、满意）动机设计模式，是科勒在1983年提出的一个激发与维持学习动机的模型[1]。“ARCS”动机设计模型第一要素是通过丰富多彩的教学活动激发和维持学生的注意力;第二要素是运用与学生动机特征一致的相关性教学策略;第三要素是保证学生都有成功的体验，建立学习自信;第四要素是使学生的努力和自身期望一致，创设满意感。

“ARCS”动机设计模型中的几个要素在教学过程中不仅能激发行为，而且还影响行为的持续时间。所以在教学设计中，首先要引起学生注意，激发学习兴趣;然后让学生聚焦目标指向，动机匹配;再次让学生在真实情境中主动探究，维持动机，产生自信;最后提供多种在真实情境中运用新知识的技能，创设满意感。

3    “ARCS”动机设计模型在教学设计中的作用

针对上述初中物理教学中存在的问题，我们选择“ARCS”动机设计模型作为教学设计的理论依据，再结合初中物理问题解决教学中的特点，通过激发动机、聚焦问题、维持兴趣、调节自我，将“ARCS”动机设计模型与四个教学策略紧密地结合在一起，凸显它在教学设计中的作用（图1）。

4    基于“ARCS”动机设计模型的“电能”问题解决的教学设计案例

【课标要求】

（1）说出用电器额定功率的含义，知道电能表的作用;

（2）观察家用电器的铭牌和电能表，调查家庭每月用电，并提出节约用电的措施;

（3）描述电功、电功率的概念，说出P与U、I的关系，进行简单计算。

【教材分析】

通过“电能”的学习，让学生知道电功是度量电能转化为其他形式能的物理量，电功率是度量电能转化快慢的物理量，清晰电功和电功率的单位，理解电能表的参数，应用电流表和电压表测量小灯泡的电功率，利用电功率公式进行简单计算。

【学情分析】

九年级学生已经有一定的生活常识，特别是通过课前资料的预习，对电能的来源和应用有了深入的了解，对电能表参数的意义以及使用有了一定的认识，并通过第三节《能量转化的量度》和第四节《简单机械》的学习，对后续电流做功的实质以及电功率的定义能进行一定的学习正向迁移。

【教学目标】

（1）了解核心概念“电功与电功率”的形成过程;

（2）通过科学探究学会转换法、控制变量法等科学方法;

（3）体验科学知识的产生过程及科学本质。

【教学重点】

电功率概念以及电功率的大小与哪些因素有关。

【教学难点】

（1）理解电功、电功率概念;

（2）初步认识电功率与哪些因素有关。

【基于“ARCS”动机设计模型的教学设计】 （图2）

【教学过程】

4.1    注意策略——激发动机

播放美轮美奂的G20西湖音乐喷泉视频，西湖音乐喷泉的水柱最高可以达到20多米，有108个水泵，每场在15分钟左右，消耗电能大约12度。

问题1：用什么仪器测量音乐喷泉消耗的电能？

问题2：西湖音乐喷泉工作时电能转化为哪些形式的能？

问题3：西湖音乐喷泉工作时电能转化为其他形式的能用哪个物理量来度量？

学生回顾机械功的内容，并迁移出电功的概念。

设计意图：西湖音乐喷泉视频马上吸引了学生眼球，引起学生注意，一系列围绕音乐喷泉的问题串顺势导出，不但激活了学生已有的知识，更激发了学习动机。学生一旦有想解决问题的意愿，就会促使学生主动发现问题，通过系列化研究解决矛盾、建构知识。这样的策略会抓住学生的注意力，主动参与到学习中来，这是“ARCS”的注意策略环节。

4.2    相关策略——聚焦问题

问题1：在相同时间内，将相同质量的水按不同方法喷射，第一次喷射高度低，第二次喷射高度高（其他条件均相同），哪一次电能转化为水的重力势能多？哪一次电能转化为水的重力势能快？

学生通过有熟悉感的概念，进行目标指向和动机匹配[1]：因为在相同时间里，不同的用电器消耗电能不同，电流做功不同，与机械做功一样也有快慢之分（机械功率），所以科学上用“电功率”表示电流做功快慢（图3）。

设计意图：通过注意策略来激发学习动机，并顺利进入“ARCS”相关策略环节。通过熟悉化的机械功和机械功率的激活，进行电功和电功率的目标定向，学生回顾机械功（机械功率）旧知，并迁移电功（电功率）新知。这不仅让学生清晰机械功（机械功率）与电功（电功率）的异同点，而且也让学生体会了在概念迁移过程中如何让知识点间建立联系。通过相关策略，激活旧知，聚焦新知，有助于厘清物理概念、明晰概念间的区别、增进对知识的理解、激发学生的求知欲。

4.3    自信策略——维持兴趣

问题1：音乐喷泉中，有些灯亮，有些灯暗，说明什么？

设计意图：通过丰富多彩的教学活动来维持学生的学习兴趣，灯泡电功率大小可以通过亮暗来呈现，渗透转化法等科学方法，并为后续电功率影响因素的探究打好基础（图4）。

问题2：在音乐喷泉中，灯泡电功率的影响因素有哪些？

学生通过大胆猜想，方案设计，并进行讨论交流、修正完善、实验探究（图5）。

设计意图：对成功是否有期待是激励学生的关键，学生通过对实验方案的讨论、交流、修正、完善……真正成为课堂的主人。在评估分析中锻炼了思维能力和批判能力，在动手实验中获得了挑战，并得出了电功率的影响因素，培养主动探究能力，增加主动学习信心，这是“ARCS”自信策略环节（图6）。

4.4    滿意策略——调节自我

问题1：假设音乐喷泉每场消耗电能由如图7所示的电能表记录，转盘转动了1440 r， 求：

①这场音乐喷泉工作消耗的电能？

②同时又记录了如下数据：总电压为220 V，总电流为10 A，问音乐喷泉工作时的总电功率？

设计意图：进入“ARCS”满意策略环节，让学生运用所学知识解决实际生活问题。一方面让学生知道生活问题是可以通过物理知识来解释的，增加满足感;另一方面让学生明白不要局限于知识本身，要用科学的眼光去了解科学、技术、社会、环境之间的关系，初步形成对自然界的整体认识。                           问题2：音乐喷泉中有一些节能灯，工作时与白炽灯功率相同，但是节能灯比白炽灯亮得多，这是什么原因呢？

设计意图：通过对电功率的研究，又出现一个与现有认知相矛盾的现象，引起学生的又一轮注意。当然，这个问题对于大多数学生来说，是稍难的问题。学生如果没有思路，笔者会出示节能灯与白炽灯的信息，这是物理问题解决教学的策略之一，当然也是“ARCS”动机设计理论中的通过相关策略来聚焦自信策略。

5    结束语

笔者利用“ARCS”动机设计模型进行初中物理问题解决的教学设计，将“ARCS”动机设计模型的四个策略在“电能”的教学设计中充分体现，围绕初中物理的学科特点，将激发动机、聚焦问题、维持兴趣、调节自我等策略渗透到每一个教学设计中。培养了学生的高阶思维能力，提升了学生主动探究的能力和对知识的综合运用能力，拓展了学生创造性和批判性思维，同时也取得了良好的教学效果，所任教班级的各项指标在区统考中都遥遥领先，学生也喜欢笔者的教学方法。

然而，对于大部分教师而言，“ARCS”动机设计模型能否成功实施，很大程度取决于教师对该模型以及对教材本身的领悟、理解、参透和创造性，这一点值得我们物理教师去实践、探索和完善。

参考文献：

[1]陈锋.初中科学概念教学范式创新研究[M].上海：上海教育出版社，2017：27-29.

（栏目编辑    赵保钢）