“學(xué)習(xí)進階”理論視域下的課堂教學(xué)設(shè)計與實踐

蘇愛娣

摘 要：為了使概念的建構(gòu)有一個循序漸進的合理順序，“學(xué)習(xí)進階”成為科學(xué)教育研究的新領(lǐng)域。在學(xué)習(xí)進階理論下開展教學(xué)，有助于教師依據(jù)學(xué)生思維的進階發(fā)展，設(shè)計進階發(fā)展的學(xué)習(xí)活動，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)核心概念體系，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進階；科學(xué)核心概念；大氣壓強；課例研究

提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)課程的宗旨，以核心概念來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容是科學(xué)課程改革的一大特點。為了使概念的建構(gòu)有一個循序漸進的合理順序，使其不斷深入，近年來，“學(xué)習(xí)進階”成為科學(xué)教育研究的新領(lǐng)域。目前，科學(xué)教育界對學(xué)習(xí)進階的概念界定呈現(xiàn)多樣化，比較典型的為“學(xué)習(xí)進階是對一段時期內(nèi)，兒童學(xué)習(xí)或者探究某主題時，其思維方式的連續(xù)且不斷精致發(fā)展的描述”[1]。本文以浙教版《科學(xué)》八年級上冊《大氣壓強》一課為例，嘗試應(yīng)用進階理論分析該部分內(nèi)容知識和能力的層次階段，并通過相應(yīng)的實踐研究，期望對“學(xué)習(xí)進階”理論在初中科學(xué)課堂教學(xué)的應(yīng)用開發(fā)上有一定啟發(fā)。

一、教材特點與教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教材編寫突出主題 弱化了核心概念的產(chǎn)生或復(fù)合

浙教版初中科學(xué)教材將生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與空間科學(xué)作為一個整體來設(shè)計，教材的章節(jié)編寫采用主題形式將各領(lǐng)域知識進行融合。“大氣壓強”概念屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，但由于天氣變化與大氣壓有關(guān)，因此被安排在八年級上冊第二章《天氣與氣候》第三節(jié)《大氣的壓強》，編者試圖打通各領(lǐng)域概念“隔閡”，實現(xiàn)從“大氣壓強”到“天氣與氣候變化”的概念進階。

與大氣壓強相關(guān)的核心概念是“壓強”，“壓強”是物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域“運動和相互作用”的核心概念之一，固體壓強、液體壓強、大氣壓強、浮力等概念都由這個核心概念衍生，其中固體壓強和液體壓強的內(nèi)容被教材編入七年級下冊第三章《運動和力》。

（二）教師缺乏核心概念意識 忽視了學(xué)生思維的進階發(fā)展

《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對該節(jié)的內(nèi)容目標(biāo)設(shè)計為：通過實驗認(rèn)識大氣壓的大小和方向，知道大氣壓的變化及其對生活的影響；活動建議為：用實驗估測大氣壓的大小，顯示大氣壓的方向。《科學(xué)教學(xué)參考書》中，該部分的教學(xué)目標(biāo)為：1.能列舉證明大氣壓存在的實驗現(xiàn)象和生活現(xiàn)象，并能用大氣壓解釋有關(guān)現(xiàn)象。2.能說出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值，說出測量大氣壓的工具：水銀氣壓計和空盒氣壓計。比較課程標(biāo)準(zhǔn)和教參對該部分內(nèi)容的要求，發(fā)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于實驗在建構(gòu)這部分概念中的作用，而浙教版《科學(xué)》則更側(cè)重于對現(xiàn)象的認(rèn)識和解釋，在大氣壓這一概念的深度上要求稍低，廣度上要求更高。

通過教學(xué)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)許多教師普遍存在如下問題：教學(xué)形式采用的大量實驗缺乏層次性，學(xué)習(xí)內(nèi)容缺乏梯度設(shè)計，沒有按照邏輯順序呈現(xiàn)，對以核心概念來組織學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)識不足，忽視學(xué)生思維的進階發(fā)展，不能生成系統(tǒng)的知識和技能。

二、學(xué)習(xí)進階分析

浙教版《科學(xué)》八年級上冊第二章《大氣壓強》之第一課時學(xué)習(xí)進階全景圖見圖1。

學(xué)習(xí)進階并非是每一名學(xué)生都遵循的同一認(rèn)知進程，不同的學(xué)生以不同的思維路徑抵達終點。構(gòu)建學(xué)習(xí)進階圖可以讓教學(xué)定位一目了然，讓學(xué)生對核心概念的相關(guān)學(xué)習(xí)更加深入、更加貫通、更有關(guān)聯(lián)性，減少對孤立事實和概念的記憶。

三、學(xué)習(xí)進階視域下的“大氣壓強”教學(xué)設(shè)計與實踐

環(huán)節(jié)一：重現(xiàn)原有知識經(jīng)驗 推測大氣壓強的存在

教師用礦泉水瓶演示如圖2實驗，問：看到了什么？這一現(xiàn)象說明什么？

教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上追問：液體壓強產(chǎn)生的原因是什么？

（通過簡單的演示實驗，喚醒學(xué)生原有知識經(jīng)驗，鞏固液體壓強的特點和產(chǎn)生的原因，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)作好鋪墊）

教師繼續(xù)問：有什么辦法可以讓小孔中的水不流出？

教師根據(jù)學(xué)生回答，分別演示用手堵住小孔和蓋上蓋子，引導(dǎo)學(xué)生思考：蓋上蓋子的效果可以與用手堵的效果相同，那么瓶子的周圍有什么存在呢？

（利用具體的演示實驗，造成學(xué)生視覺上的沖擊，引導(dǎo)學(xué)生進行抽象思維：在瓶的周圍有一種物質(zhì)像手一樣堵住了小孔，使學(xué)生感受大氣壓強的存在，順利踏上學(xué)習(xí)的階梯）

教師引導(dǎo)學(xué)生尋找論據(jù)，應(yīng)用科學(xué)思維進行推理：地球表面有大氣，大氣受重力作用且有流動性，則大氣應(yīng)該也有壓強。

環(huán)節(jié)二： 證明大氣壓強的存在

進階水平1：體會大氣壓強的存在。

教師用紙杯和紙片演示圖3至圖8所示的系列實驗。

（1）演示圖3，問：紙片為什么會掉？

（2）演示圖4，問：紙片為什么不掉下來？并對紙片進行受力分析。

（3）演示圖5，問：紙片為什么不掉下來？對紙片進行受力分析，得出推測：大氣對紙有向上的托力。（有學(xué)生提出是因為水把紙片吸住，教師用大頭針在杯底扎一小孔，空氣進入杯中后紙片迅速下落）

（4）演示圖6和圖7，問：紙片也不掉下來，說明什么？

（5）演示圖8，瓶吞雞蛋對比實驗。

（采用圖3～5系列實驗進行鋪墊，并輔以實時的紙片受力情況分析，通過層層深入的引導(dǎo)，給學(xué)生的思維構(gòu)建階梯，讓學(xué)生逐漸清晰地體會到大氣對處于其中的物體會產(chǎn)生壓強。再通過圖5～8實驗的組合，讓學(xué)生認(rèn)識到大氣會向各個方向?qū)μ幱谄渲械奈矬w產(chǎn)生力的作用，完善知識結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)思維的進階發(fā)展）

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么紙杯內(nèi)未裝水時紙會掉下，裝水后紙就不會掉下？為什么瓶內(nèi)空氣受熱后再冷卻雞蛋就掉入其中？

（師生共同分析實驗原理，提煉實驗中隱藏的科學(xué)方法，為下一活動的順利開展在思維上做好點撥，為更高水平的學(xué)習(xí)鋪好階梯）

進階水平2：設(shè)計實驗證明大氣壓的存在，應(yīng)用大氣壓知識解釋現(xiàn)象。

材料：針筒、吸盤、礦泉水瓶、吸管、紙杯（內(nèi)有礦泉水）、熱水等。

學(xué)生利用以上材料，通過小組合作，設(shè)計證明大氣壓強存在的實驗。

（利用生活用品進行實驗，消除科學(xué)的神秘感，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，鞏固“大氣壓存在”的概念）

趣味活動：教師組織兩個學(xué)生比賽用吸管吸相同體積的飲料，看誰吸得快（大個子學(xué)生用的吸管被剪了一個小孔）。

活動結(jié)果：大個子學(xué)生輸給小個子學(xué)生后，發(fā)現(xiàn)吸管上有小孔，認(rèn)為比賽作弊。

教師請大個子學(xué)生解釋為什么吸管上有小孔就是作弊。

（由進階水平1的觀察、分析、獲取概念，到進階水平2的設(shè)計并完成實驗驗證、解釋實驗現(xiàn)象，實現(xiàn)能應(yīng)用大氣壓知識對相關(guān)事物做出科學(xué)性的解釋，實現(xiàn)在能力水平方面的提升，在科學(xué)方法上的進一步滲透）

進階水平3：設(shè)計定量實驗，測量大氣壓強。

在完成馬德堡半球?qū)嶒灥慕虒W(xué)之后，教師問：大氣壓很大，究竟有多大？如果給你一個量程足夠大的測力計，你能否在現(xiàn)有材料（進階水平2中所使用的材料）的基礎(chǔ)上，完成對大氣壓大小的粗略測量？（提示：根據(jù)固體壓強的計算公式p=F/S）

學(xué)生小組討論：畫出粗略測量大氣壓值的設(shè)計圖，并說明實驗的思路和計算方法。

匯報設(shè)計結(jié)果如圖9或圖10。

教師組織學(xué)生對設(shè)計結(jié)果在科學(xué)性和測量精確性方面進行評價，介紹科學(xué)史上人們對大氣壓值測量的研究和1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值的大小。

（在進階水平2的鋪墊下，通過小組合作模式設(shè)計定量實驗，提升到運用文字、符號、模型、公式等解釋并概括探究過程和結(jié)果的進階）

環(huán)節(jié)三：拓展延伸

教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系液體壓強的影響因素，分析大氣壓值隨海拔高度的上升將會發(fā)生怎樣的變化？

布置課后探究任務(wù)：利用生活中的常見材料設(shè)計實驗證明大氣壓隨高度的變化而變化。

四、教學(xué)啟示

（一） 學(xué)習(xí)進階有助于學(xué)生構(gòu)建概念體系

國外研究者認(rèn)為，以整合的概念體系為核心、圍繞少數(shù)概念進行深入探究的進階學(xué)習(xí)，能夠有效改變其“廣而淺”的科學(xué)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，最終實現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展[2]。本課例圍繞“壓強”這一核心概念，在“液體壓強”的基礎(chǔ)上，通過組織多個活動，在完成對“液體壓強”概念重現(xiàn)的同時，引領(lǐng)學(xué)生深入探究“大氣壓強”，使學(xué)生形成完整的、系統(tǒng)的“壓強”概念，改變了原有教材中因相關(guān)概念分布零散而導(dǎo)致的學(xué)生核心知識零碎和孤立的現(xiàn)象。

（二） 學(xué)習(xí)進階有助于學(xué)生發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)教育應(yīng)該從學(xué)生感興趣并與他們生活相關(guān)的課題開始，逐步進展到掌握大概念。科學(xué)教育所有課程活動都應(yīng)該致力于深化學(xué)生對科學(xué)概念的理解，同時應(yīng)該考慮其他可能的目標(biāo)。例如，科學(xué)態(tài)度和能力的培養(yǎng)。本課例中，教師首先對該課的學(xué)習(xí)目標(biāo)進行分“階”分析，學(xué)生活動的材料（如紙杯、針筒、吸盤掛鉤等）均來自于學(xué)生熟悉的生活用品，從學(xué)生熟悉的事物、已有的知識經(jīng)驗出發(fā)，在完成對概念逐“階”建構(gòu)的同時，側(cè)重于對學(xué)生科學(xué)思維能力的逐漸提升。構(gòu)建學(xué)習(xí)進階，能較好地呈現(xiàn)概念發(fā)展進程，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，促進科學(xué)素養(yǎng)的連續(xù)一致發(fā)展。

（三） 學(xué)習(xí)進階有助于學(xué)生跨越概念之“階”

教學(xué)實踐表明，學(xué)生在系列概念認(rèn)知發(fā)展歷程中，存在著概念之“階”現(xiàn)象，從而成為教學(xué)難點。對課堂中“階”的理解以及如何設(shè)計教學(xué)以促進學(xué)生跨越“階”最能體現(xiàn)教師教學(xué)智慧。學(xué)生的經(jīng)驗概念是學(xué)生的一種“信念”，在教學(xué)中可以看作是活動的假設(shè)，教學(xué)過程則是不斷對這個信念提供證據(jù)以證實或證偽的過程[3]。圍繞“進階”設(shè)計核心活動，有助于學(xué)生實現(xiàn)“階”的跨越，也有助于教師在教學(xué)設(shè)計時找到抓手。

參考文獻：

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[3]翟小銘，郭玉英，李敏.構(gòu)建學(xué)習(xí)進階：本質(zhì)問題與教學(xué)實踐策略[J].教育科學(xué)，2015（2）：47-51.