基于学习进阶的物理课堂驱动性问题设计

马慧佳

(广东省东莞市塘厦中学，广东 东莞 523710)

学习进阶(Learning progressions)是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定性描述,“在一个适当的时间跨度下，学生学习和探究某一重要的知识或者实践领域时,依次进阶,思维方式逐级深化”。进阶性的学习符合学生的认知特点,有助于激发学生的深入思考,提升学生分析和理解能力,提高学生的学科核心素养。

在物理课堂教学中如何通过进阶学习的方式达成教学目标？教师扮演着非常重要的角色。斯宾塞曾说: “应引导学生自己进行探讨,自己去推论,给他们讲的应该尽量少些,而引导他们去发现的应尽量多些。”在课堂中教师是引导者和把控者,通过语言描述、提问,促进课堂各个环节的顺利进行。利用驱动性问题激发学生学习兴趣和求知欲,从知识表征、模型建构、知识应用等方面入手,层层跃进获取知识，提升能力。

1 知识表征：设计驱动性问题,降低难度,促进物理观念的形成

知识表征主要解决“是什么”的问题,而如果直接告诉学生物理概念和规律,他们很难理解其本质,更无法将物理概念和规律进行升华,形成物理观念。因此设计驱动性问题,降低每一步骤的难度,引导学生一步步地理解知识,通过对比等方法完善头脑中对“是什么”的认识,进而理解物理概念和规律的本质,达到深度学习的目的。

例如，为引入“加速度”的概念,使学生建立有关运动的物理观念,可从以下角度设计驱动性问题(如图1)。

图1

2 模型建构：设计驱动性问题,从实际出发,删繁就简,建构物理模型

模型建构是一种重要的科学思维方法,是物理学赖以生存的基础。通过驱动性问题的设置,引导学生主动探究,寻找主要因素和次要因素,经历模型建构的过程,进而发展科学思维能力。例如关于三力平衡模型的建立，创设的生活情境如下：2018年10月24日，全长55公里的港珠澳大桥全线通车，港珠澳大桥因其超大的建筑规模、空前的施工难度以及顶尖的建造技术而闻名世界，其主跨为双塔式斜拉结构。那么其中蕴含着什么样的物理原理?据此设计的关于共点力平衡教学的驱动性问题如图2所示。

图2

3 知识应用：设计驱动性问题,循序渐进,促进思维进阶

“学以思为贵”,学生学习物理时要多思善思,才能增强思维的灵活性,促进思维能力的逐步进阶,将知识融会贯通、学以致用是学习的主要目的。在物理教学中,常常遇见这样的情况：学生对于知识点似乎全都懂,可是遇到题目,却是一头雾水。在这种情况下,教师的启发就非常重要,通过设置驱动性问题,循序渐进,引导学生寻找解决问题的方法,锻炼思维能力。

例如,利用半偏法测量电流表内阻,其电路图和操作步骤如表1，需分析实验测量的误差。

表1

当电阻箱电阻为零时,电流表读数为I0,并联部分的电压为U0。

问题1:分析电路中的电阻关系,当调节电阻箱后,电路中的总电阻如何变化呢?

电阻箱R与电流表串联，当并联支路的电阻增大，则电路中的总电阻增大。

问题2:当电阻变化之后,会引起电路中的哪些物理量发生变化?

由闭合电路欧姆定律可知：干路电流减小，由U并=E-Ir-IR滑左,并联部分的电压增大,U并>U0。

问题3:为分析电流表内阻的测量误差,需要确定电流表的电压、电流，还是电阻箱的电压、电流?为什么?

需要确定与电阻箱相关的电压、电流,因为实验中认为电阻箱的阻值与电流表内阻相等。

问题4:与电阻箱相关的电压、电流如何变化?

4 着眼大局：设计驱动性问题，承上启下，有效推进课堂进程

驱动性问题的设计,一方面从知识的角度,一步步引导学生深度学习、思维进阶,促进学生能力的发展；另一方面还要能够带动课堂气氛,在整节课的大局上,起到承上启下的作用,不要在一个点上原地踏步,能够推动课堂进程。

例如“平抛运动”一节的教学框架如图3所示，设计驱动性问题如下。

图3

(1) 平抛运动的运动轨迹为曲线,如何处理这种复杂运动?

学生回答：用化曲为直的方法。

(2) 如何利用实验验证你的猜想?用平抛运动演示仪进行实验验证,有哪些不尽如人意的地方?

(3) 将平抛运动应用到实践中,我们还需要进行定量计算,你能够根据所学知识,总结出平抛运动的规律吗?

(4) 现在你能解决有关平抛运动的实际问题吗?纸上谈兵不如实际操练,让我们来试一下吧!通过本节课的学习,知道了处理曲线运动的基本方法:运动的合成与分解,那么对于斜抛运动,又如何解决呢?

5 结语

在课堂教学中,学生是学习主体,教师可利用驱动性问题,发挥教师引导、启发、宏观把控的作用,通过点拨,使学生顺利完成物理知识的总结、方法的应用,使学生分析、应用等能力得到提升,知识认知不断完善,促进思维能力向更高层次进阶。