指向学习进阶的问题链教学

李晓格　林钦

【摘要】教学要遵循循序渐进的原则，由浅到深地逐渐将知识传授给学生.学习进阶就是以学生的思维为路径，构建由进阶起点指向进阶终点、逐级上升的认知发展过程.由于学习进阶从学生的思维水平出发，将其运用到实际教学上可能会提高教学效果.但是将学习进阶应用到实际教学上的最大问题就是怎样促进学生进阶.而问题链具有“由易到难”的阶梯式引导机制，这与学习进阶不谋而合.本文将问题链作为进阶策略，论述学习进阶与问题链结合的可行性，提供可行的应用模式和案例.

【关键词】学习进阶;问题链;高中物理

1 學习进阶与问题链结合的可行性

2005年和2007年美国国家研究委员会（NRC）在报告中首次提出“学习进阶”，报告指出学习进阶是联结教育研究和教学实践的有力工具.在此基础上，2012年美国国家研究委员会（NRC）颁布的《K-12科学教育框架》基于学习进阶阐述了基础科学教育措施，美国国家研究委员会将其定义为“描述学生长时间学习和研究一个主题时，遵循的连贯和进阶的思维路径”.学习进阶从学生出发，以学生为本，描绘出学生从低级认知水平和低阶思维水平到达高级认知水平和高阶思维水平所需的路径.

2012年后，有关学习进阶的研究呈井喷式爆发，国内外越来越多的科学教育研究者致力于将其运用到实际教学上.我国的郭玉英和姚建欣在层级复杂度和知识整合等认知理论的基础上，提出了科学概念理解发展的层级模型，将科学概念理解的发展分为了经验、映射、关联、系统、整合五个层级，对每个层级进行了相应的描述[1].但是在将学习进阶的相关理论运用到实际教学时，发现一线教师将精力长时间花费到寻找进阶策略上.由于问题链以知识逻辑结构为主线，与学习进阶以学生的思维为主线相辅相成，在课堂上运用问题链不仅可以使得教学过程更加严谨有层次，还能增加课堂上学生与老师之间的互动，促进学生对所学知识的内化.正是由于问题链的阶梯式引导特性，使其成为行之有效地促进学生学习进阶的策略.

2 学习进阶视域下问题链的应用模式

本文采用的学习进阶理论模型为上文所述郭玉英和姚建欣的科学概念理解发展层级模型，每两个层级之间的进阶围绕一个核心问题进行，每个核心问题又包括若干个进阶问题，进阶问题的设计指向核心问题.所以每一阶段的进阶问题就组成了小问题链，各个核心问题就构成了这堂课的大问题链，当然各个核心问题也是从简单到复杂逐渐进阶的，这里的简单和复杂对应的是学生理解相应物理概念的难易程度.此应用模型如图1所示.

3 学习进阶视域下问题链模式的教学应用——以“弹力”为例

本文选取人教版高中物理必修一第三章第一节的《弹力》，学生在初中阶段对弹力已经有浅显的认识，在高中阶段对弹力的学习需更加深入.弹力作为三大性质力之一，是此章节教学的重难点之一.特别的，弹力在学生学习摩擦力时将起到至关重要的作用，所以学生此时一定要打下坚实的基础.基于问题链的学习进阶有关“弹力”的教学设计应在对教学内容分析和学生情况分析的基础上预设相应的进阶路径（表1），并且进行相应的问题链设计（包括核心问题和进阶问题），已在下文“弹力”的教学设计中体现，主要教学活动的设计以解决进阶问题为导向.

4 进阶过程与主要教学活动设计

4.1 经验层级——映射层级：引导学生回忆初中所学弹力定义，通过创设情景和实验探究弹力与形变的关系.

核心问题1 弹力是怎么产生的？

进阶问题1.1 我们在初中阶段是怎么定义弹力的？

回顾 首先展示几张蹦床的照片，如果人站在蹦床上，让学生对人进行受力分析，其可以轻松分析出人受到重力和弹力;提出问题初中阶段是怎么定义弹力的，学生可以回答出弹力是由物体发生形变产生的.形变又分为塑性形变和弹性形变.

进阶问题1.2弹力是由于受力物体发生形变还是施力物体发生形变产生的？

实验探究 每人发放橡皮筋一个，要求学生用两个食指向外拉橡皮筋，体会弹力.在向外拉橡皮筋时，橡皮筋受到食指施加的拉力，食指发生形变，食指为施力物体，橡皮筋为受力物体.同时，食指受到橡皮筋施加的拉力，橡皮筋发生形变，橡皮筋为施力物体，食指为施力物体.学生根据这个小实验，能够轻松明白弹力是由于施力物体发生弹性形变产生的.

4.2 映射——关联：通过创设情景和实验探究，探究弹力的产生条件和方向

核心问题2 什么是弹力？

进阶问题2.1 两物体接触一定会产生弹力么？

创设情景 播放拉弓射箭、撑杆跳比赛、蹦床比赛等视频，学生通过大量生活实例可知，弹力首先是一个接触力，发生在两个接触的物体之间.并且仔细观察视频可发现其中蕴含的共同点——弓箭、撑杆和蹦床都发生了弹性形变.弹力正是因为物体发生了弹性形变后要恢复原状产生的.只有同时满足两物体接触和施力物体发生形变才能产生弹力.

进阶问题2.2 弹力方向与施力物体形变方向有什么关系？

实验探究 拿出一个装水的气球和长钢尺，将气球放在架好的钢尺上，学生仔细观察实验过程并且回答钢尺和气球的形变方向以及钢尺对气球的弹力方向和气球对钢尺的弹力方向;再拿出弹簧测力计，将气球挂在弹簧测力计上，学生仔细观察实验过程并且回答弹簧与气球的形变方向以及弹簧对气球的弹力方向和气球对弹簧的弹力方向.将这些回答整理列出，学生能够得出弹力方向与施力物体产生形变方向相反或者说与施力物体恢复形变方向相同.

4.3 关联——系统：通过实验探究，探究弹力的大小

核心问题3 怎么计算弹簧弹力的大小？

进阶问题3.1 弹簧弹力大小与伸长量有什么关系？

实验探究 学生通过能够猜想出弹力大小与伸长量成正比.通过实验验证猜想，拿出准备好的弹簧测力计和6个完全相同的钩码，并且在弹簧测力计旁固定一个刻度尺，首先测出弹簧的原长，然后将一个钩码挂到弹簧测力计上读出此时弹簧长度和拉力大小，后续依次增加一个钩码重复实验，记录所有数据.学生根据所得数据通过图像法得出在弹簧弹性限度内，弹力大小与伸长量成正比.

进阶问题3.2 弹力的计算公式是什么？

创设情景 展示不同材质、长度、形状的弹簧，学生通过生活经验知晓比起硬弹簧，软弹簧更容易被拉长.这其实因为弹簧的劲度系数不同，弹力大小与伸长量的比值就是弹簧劲度系数，受到弹簧材质、长度、形状等因素影响.进而得到胡克定律，明白弹力的计算公式.

4.4 系统——整合：通过创设情景，掌握判断弹力有无产生的方法

核心问题4 怎么判断不同情景下弹力是否产生？

创设情景 要求学生分析图2三个不同场景中物体的受力情况，让学生判断物体是否受到弹力.根据不同的情景特点采用不同的方法.假设法就是假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变.若运动状态不变，则此处不存在弹力;若运动状态改变，则此处一定存在弹力.替换法如图2就是用细绳替换装置中的轻杆，看能不能维持原来的力学状态.如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力;否则，提供的是支持力.状态法就是由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力.

5 不足与展望

有关学习进阶理论与问题链结合的相关文献几乎没有，本文通过理论分析，建构两者相结合的模型，将其应用在教学设计中，由于没有进行实践研究，无法对其应用效果进行最终评价，后续将不断改进细化，将其应用到实际教学中.

参考文献：

[1]郭玉英，姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程.教材.教法，2016，36（11）：64-70.

[2]陈丽彬，黄皓.基于学习进阶理论的弹力概念教学[J].新课程研究（上旬刊），2019（01）：29-31.

[3]李明丽，张鹏宇，龙欣.学习进阶视域下的物理教学——以“探究弹性势能的表达式”为例[J].湖南中学物理，2019，34（06）：43-46.