基于学习进阶的初中科学复习教学研究——以“浮力”为例

罗小飞，毛国永

1.慈溪市新世纪实验学校，浙江 宁波 315301

2.慈溪市教育局教研室，浙江 宁波 315300

当前，初中科学复习教学普遍存在学习进阶不明、目标定位不准、学习活动浅表等问题，从而导致复习教学不能很好地调动学生的主观能动性，满足学生的认知进阶需求，不能很好地达成学生的阶段学习目标，整体复习教学与新课程改革严重脱节。为此，从规划进阶路径、确定进阶目标、探索设计方法三个层面着手，希望从根源上突破困境，更新教师理念，提升教师复习课教学设计水平，改变目前初中科学复习教学现状。

1 规划初中科学复习教学进阶路径

学习进阶是描述学生一系列基于学科知识，连续又逐步深入的思维活动，旨在刻画学生科学认知水平的发展过程［1］。在复习教学的不同阶段，教师应该正确选取进阶变量，规划进阶路径，对学生在不同复习阶段的认识水平进行具体描述。

1.1 进阶变量的选取

初中科学复习教学的过程可以从多个维度进行描述，这些维度便是进阶变量。进阶变量的选取虽然没有固定的模式可依，但是所选取的进阶变量应能够从不同角度对学生的认知特征进行阐述，为教学提供更丰富的信息［1］。

初中科学复习教学过程是围绕着科学知识展开的，在知识逐步形成清晰科学观念的过程中，学生的科学思维得到发展，探究实践能力得到提升，态度责任得到培养，从而使得学生的认知水平逐步提高。基于此，选取科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面作为进阶变量，来区分学生认知水平的不同层级。

1.2 进阶路径的规划

为了能更全面地描述和解释不同复习阶段学生的认识水平，应首先确定最低和最高层级：复习教学的最高层级是学生能够达到的最高素养水平（达成），最低层级是学生新课素养水平（起步）。然后再确定中间层级，中间层级应覆盖学生从最低层级向最高层级过渡的主要阶段。

2 确定初中科学复习教学进阶目标

根据确定的进阶变量和进阶路径，对照《义务教育科学课程标准（2022年版）》的要求（“内容要求”和“学业要求”）［2］，结合教学实践和经验，以进阶变量为抓手，确定了由浅入深、由易到难、由表及里的复习教学进阶目标（表1）。

表1 初中科学复习教学的进阶目标

在“不同阶段复习教学进阶目标”的指引下，参照《义务教育科学课程标准（2022年版）》中有关“浮力”的具体要求（内容要求：通过实验认识阿基米德原理和沉浮条件，并解释生产生活中的有关现象。学业要求：能用等效替换的方法理解阿基米德原理；能用实验探究阿基米德原理；能用压强原理解释阿基米德原理），结合学生认识、理解和应用浮力知识的实际情况，确定了“浮力”在这三个复习阶段的教学进阶目标（图1）。

图1 “浮力”在不同复习阶段的进阶目标

3 探索初中科学复习教学设计方法

参照不同阶段复习教学进阶目标，探索达成各阶段目标的教学设计方法，注重设计方法的针对性、适切性和有效性。

3.1 单元复习教学设计方法

初中科学单元复习课应创设良好的教学情境，并由情境引发问题，在问题解决的过程中引导学生进行知识建构、模型建构、变式训练，从而使知识更加系统、方法更加灵活、思维更加活跃。因此，单元复习课可分成知识建构型（图2）、模型建构型（图3）和变式训练型（图4）三类。在实际教学中，根据学生的实际情况，既可以只选择其中一个类型，也可以在一节复习课中选择其中两个或三个类型进行组合。

图2 知识建构型

图3 模型建构型

图4 变式训练型

本案例采用“知识建构型”和“模型建构型”相结合的方式进行“浮力”单元复习教学。其中，就“模型建构”而言，先以仿真“潜艇”为载体创设教学情境，并由情境引发有关浮力的三种“雏模”。甲：“潜艇”在密度不同的海面漂浮——液体密度不同，物体质量相同且漂浮；乙：“潜艇”下潜但未完全没入海面——液体密度相同，物体质量不同且漂浮；丙：“潜艇”遭遇深海断崖——液体密度不同，V排相同（图5）。

图5 利用仿真“潜艇”创设教学情境

有了“雏模”之后，再利用系列问题（问题群）来驱动学生思维，逐步建构模型。针对“液体密度不同，物体质量相同且漂浮”，可以设计如表2所示的系列问题。

表2 建构模型系列问题

模型建构的一般流程为“情境创设—雏模勾勒—问题驱动—模型建构”。参照该流程，“浮力”的单元复习教学建构了四个模型（图6）。在此基础上，追问1：这四个模型中哪两个比较接近，请说明理由？追问2：这四个模型在计算浮力大小时，都用到了哪些基本方法？通过追加的这两个问题，让学生在模型建构的基础上发现“受力分析法”和“阿基米德原理法”是四个模型共用的基本方法，从而加深对科学本质的认识。

图6 四个模型

课堂从知识回顾和梳理开始，再联系浮力的应用来建构模型，最后利用思维导图建构知识体系（图7）。

图7 用思维导图来梳理“浮力”知识体系

3.2 探索中考第一轮复习教学设计方法

在初中科学复习教学中，中考第一轮复习教学的素养培养目标较单元复习教学明显进阶。以趣味情境主线（明线）对应中考核心考点主线（暗线）来贯穿课堂始终，并利用“任务”和“问题”双重驱动学生思维［3］，用“主线贯穿，思维奔驰”的“主线型”中考复习课来开启中考高效复习之门（图8）［4］。

图8 中考第一轮“主线型”复习教学的模式示意图

在中考第一轮复习教学中，以“冲鸭”作为载体，一则它是“激励语”“表情包”，二则它又表示朝气蓬勃的“各种鸭子”。它远比惯用的“小球”“木块”更具吸引力，能在复习课中瞬间激起学生的兴趣。然后创设“‘冲鸭’漂浮在水面（通过观察和探究实验认识阿基米德原理）”“‘冲鸭’掉落在水中（运用阿基米德原理和受力分析进行计算）”“‘冲鸭’上升或下沉（应用阿基米德原理和沉浮条件解释现象）”这三个趣味情境，形成一条以“冲鸭”为载体的情境主线（图9）。

图9 从浮力的“核心考点主线”来创设“趣味情境主线”

三大趣味情境的设置不仅对应中考核心考点，还借此引发三大真实任务：“探究浮力的原理”“计算浮力的大小”和“巩固浮力的应用”。三大任务内含若干子任务，每个子任务又通过问题链来驱动。总之，“任务”和“问题”由易到难、层层展开、持续推进，最大限度地发展学生的核心素养。

“计算浮力的大小”由“议一议”“比一比”“算一算”“变一变”四个子任务组成，其中“变一变”子任务在“‘冲鸭’掉落在水中”的情境中（图10），让学生综合运用阿基米德原理、受力分析和沉浮条件来解决较难问题，提升学生思维品质（思维的深刻性、逻辑性、广阔性、灵活性、独创性等［5］），具体的问题链设计如表3所示。

图10 “冲鸭”掉落在水中前、中、后的三个情境

表3 “变一变”问题链及设计意图

3.3 中考第二轮复习教学设计方法

中考第二轮复习是针对学生的实际情况进行查漏补缺的一轮复习，它在中考复习中起着举足轻重的作用。然而，我们的教师往往会用大量各地的模拟试卷进行撒网式演练，并没有达到实质性地进行查漏补缺的目的。所以，教师必须再次研究课程标准、教材、近几年中考试题，同时根据学生的心智特点、复习情况，针对高频考点、疑难点、易错点、遗漏点等先进行梳理，再进行合理分割，最后巧妙地设计“专题型复习课”（包括知识专题型、技能专题型、方法专题型）来突破瓶颈、增效提分。此外，我们还可以开展“综合型复习课”（“微项目学习”或“研究性学习”等），具体模式如图11所示。

图11 中考第二轮复习教学的模式示意图

在浮力第二轮复习教学中，采用了研究性学习——基于情境，提出自己感兴趣的问题，在教师的辅助下由学生策划、执行和评价。创设“曹冲称象”故事情境，先让学生阐述原理，并提炼其中的科学方法（等量替换法等），再让学生说说受到的启发，以及最想研制什么？然后，学生围绕自己最想研制的“浮力秤”，通过设计方案、加工制作、评价作品、修改迭代、交流反思等进行一系列研究性学习。

在设计初始方案时，学生主要就“如何标定0 刻度线”“如何标定其他刻度”“如何使得刻度均匀”等问题展开讨论。在此基础上，学生设计、制作了第一代浮力秤，并用它来称鸡蛋。但是鸡蛋总是滚向一边（图12 甲），称量很不方便。部分机灵的学生将鸡蛋放入一次性塑料杯，然后将整体放在浮力秤上，的确稳定了许多（图12 乙），但有学生质疑塑料杯的质量会影响测量的准确程度，且较大的物体很难装入塑料杯中。此外，学生还发现透过水槽读数不是很清楚。

图12 第一代浮力秤

在作品评价的基础上，学生就“如何提高稳定度”“如何方便读数”等问题展开讨论。在此基础上，学生设计制作了第二代浮力秤（图13），浮筒底部装锌粒增加稳定度，盛水容器是薄壁玻璃筒，上加秤盘方便放置物体。学生在交流反思的时候，又提出了新的设计要求，想设计出量程更大、准确度更高、搬运更方便的第三代浮力秤。

图13 第二代浮力秤

综上，在浮力的研究性学习中，学生善于与他人合作交流，灵活应用已有的思维方法共同解决科学、技术与工程问题，使学生科学思维、探究实践等素养再次得到发展。

4 结束语

基于学习进阶理论，以核心素养为抓手，规划从新课素养水平（起步）到最高素养水平（达成）的复习教学进阶路径，确定不同阶段复习教学的进阶目标，探索不同阶段复习教学的设计方法，从根本上突破目前复习教学的困境，让复习教学焕发蓬勃生机。