基于結(jié)構(gòu)中心模型建構(gòu)“力與運(yùn)動(dòng)”學(xué)習(xí)進(jìn)階

楊云霞 祁春春

(山西師范大學(xué)教育科學(xué)研究院，山西 臨汾 041000)

目前關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的開發(fā)模型有兩種：伯克利評(píng)價(jià)系統(tǒng)(四基石模型)[1]和結(jié)構(gòu)中心模型[2-3]。兩種開發(fā)模型各有特點(diǎn)，前者注重評(píng)價(jià)系統(tǒng)構(gòu)建的完整性，但忽視了對(duì)進(jìn)階變量的解構(gòu)，后者詳細(xì)說(shuō)明了如何對(duì)進(jìn)階變量進(jìn)行拆解，但對(duì)實(shí)證檢驗(yàn)部分介紹較少。本文基于結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型，從選擇并界定“結(jié)構(gòu)”、評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面建構(gòu)了“力與運(yùn)動(dòng)”的進(jìn)階假設(shè)。

一、選擇并界定“結(jié)構(gòu)”

首先，要識(shí)別出不同年級(jí)在某個(gè)領(lǐng)域影響學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，即區(qū)分出每個(gè)階段相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。參考《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[4]、《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[5]、《高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》[6]確定了各學(xué)段關(guān)于“力與運(yùn)動(dòng)”核心概念的學(xué)習(xí)目標(biāo)：小學(xué)階段，學(xué)生可以根據(jù)直觀經(jīng)驗(yàn)描述運(yùn)動(dòng)，形容力的作用效果；初中階段，學(xué)生理解力的概念、認(rèn)識(shí)力的作用效果，知道不同種類的力的產(chǎn)生條件以及計(jì)算方法，認(rèn)識(shí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，理解勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律；高中階段，理解不同機(jī)械運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，解決實(shí)際問題。

其次，要基于學(xué)科本體邏輯和相關(guān)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的已有研究將核心概念拆解為多個(gè)結(jié)構(gòu)。加速度是連接力與運(yùn)動(dòng)的橋梁，以“加速度”為中心，可以將“力與運(yùn)動(dòng)”核心概念解構(gòu)為5個(gè)結(jié)：結(jié)構(gòu)A，力是物體間的相互作用；結(jié)構(gòu)B，力是產(chǎn)生加速度的原因；結(jié)構(gòu)C，加速度和速度決定了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式；結(jié)構(gòu)D，描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各物理量的理解。

最后，劃分每個(gè)結(jié)構(gòu)的理解層次。學(xué)生對(duì)“力與運(yùn)動(dòng)”的迷思概念和先驗(yàn)知識(shí)的研究是層次劃分的基礎(chǔ)。通過對(duì)“力與運(yùn)動(dòng)”前概念的分析可以看出，學(xué)生的前概念主要集中在力學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分。所以在劃分進(jìn)階層次時(shí)，分為兩種：以概念修正為主，如結(jié)構(gòu)A、B、E或以概念的積累為主，如結(jié)構(gòu)C、D。基于此，提出“力與運(yùn)動(dòng)”的進(jìn)階假設(shè)(見表1)。

二、將證據(jù)與任務(wù)進(jìn)行匹配—評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

評(píng)價(jià)項(xiàng)目采用Briggs等介紹的有序的多層選擇項(xiàng)目[7-8]，可以根據(jù)學(xué)生的選擇確定學(xué)生當(dāng)前處于哪個(gè)水平。

根據(jù)“力與運(yùn)動(dòng)”的進(jìn)階假設(shè)，結(jié)構(gòu)A、B、E與結(jié)構(gòu)C、D的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)有所不同，下面分別介紹各類型評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)情況：

(一)結(jié)構(gòu)A、B、E的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)A、B、E是以學(xué)生的迷思概念為進(jìn)階起點(diǎn)，以科學(xué)概念為進(jìn)階終點(diǎn)。以結(jié)構(gòu)A為例：

結(jié)構(gòu)A是力學(xué)概念，處于水平1的學(xué)生認(rèn)為力是由有機(jī)體產(chǎn)生；處于水平2的學(xué)生知道了力是兩個(gè)物體之間的作用；處于水平3的學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體間的力是相互的，并與物體的重量等有關(guān)；處于水平4的學(xué)生能對(duì)牛頓第三定律達(dá)到正確理解，開發(fā)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目以第1題為例：

1、不考慮空氣阻力的情況下，下列說(shuō)法正確的是( )

A.剛拋出去的籃球受到手所施加的力，隨著時(shí)間推移力慢慢消失。

B.籃球在空中不受到重力，只有與地面接觸才受到重力。

C.拋出去的籃球受到重力，同時(shí)地球也受到籃球施加的力，籃球受到的力大，地球受到力小。

D.拋出去的籃球受到重力，同時(shí)地球也受到籃球施加的力，二者受到的力大小相等，方向相反，同種性質(zhì)。

該題中選項(xiàng)A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)進(jìn)階假設(shè)結(jié)構(gòu)A的水平1、2、3、4，如果學(xué)生選擇A，那么就表示學(xué)生認(rèn)為力是由有機(jī)體產(chǎn)生的，處于水平1；如果學(xué)生選擇AB，防止過高估計(jì)學(xué)生的水平，判斷學(xué)生處于水平1，以此類推。

(二)結(jié)構(gòu)C的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)C是運(yùn)動(dòng)學(xué)概念，進(jìn)階過程從簡(jiǎn)單概念進(jìn)階到復(fù)雜概念的過程，該結(jié)構(gòu)共劃分了5個(gè)進(jìn)階水平，處于水平1的學(xué)生能正確區(qū)分機(jī)械運(yùn)動(dòng)和非機(jī)械運(yùn)動(dòng)；處于水平2的學(xué)生，了解勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；處于水平3的學(xué)生，了解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；處于水平4的學(xué)生，了解曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；處于水平5的學(xué)生，能利用加速度和速度區(qū)分不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以第7題為例：

2、下列說(shuō)法正確的是( )

A.煤燃燒的過程不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，神州5號(hào)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

B.勻速直線運(yùn)動(dòng)是速度不變的運(yùn)動(dòng)。

C.勻變速直線運(yùn)動(dòng)是加速度恒定(不為零)的直線運(yùn)動(dòng)。

D.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度和速度一定不在同一條直線上。

E.加速度是否為零是判斷物體做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。

該題的選項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)C的水平1、2、3、4、5，與結(jié)構(gòu)A不同，由于概念累加的進(jìn)階過程。如果學(xué)生選擇A，表示學(xué)生認(rèn)為只有A是正確的，其他選項(xiàng)都是錯(cuò)誤的，可以判斷能正確區(qū)分機(jī)械運(yùn)動(dòng)和非機(jī)械運(yùn)動(dòng)，但對(duì)其他的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并不理解，判定學(xué)生處于進(jìn)階的第1水平；如果學(xué)生選擇AC，表示學(xué)生能區(qū)分機(jī)械運(yùn)動(dòng)和非機(jī)械運(yùn)動(dòng)，知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，但學(xué)生認(rèn)為選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的，為了防止過高估計(jì)學(xué)生的水平，判定學(xué)生處于第1水平；以此類推。

(三)結(jié)構(gòu)D評(píng)價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)D屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)概念，進(jìn)階過程是概念累加的過。與結(jié)構(gòu)C不同，結(jié)構(gòu)D是學(xué)生關(guān)于5組描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物理量的辨析：時(shí)間與時(shí)刻、路程與位移、速度與速率、平均速度和瞬時(shí)速度、速度與加速度。劃分了5個(gè)進(jìn)階水平，處于水平1的學(xué)生，只能區(qū)分其中的1對(duì)概念；以此類推，學(xué)生對(duì)5對(duì)概念的理解都正確，學(xué)生才能處于進(jìn)階終點(diǎn)，以12題為例：

3、下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )

A.質(zhì)點(diǎn)位移的大小可能大于路程。

B.若物體在一段時(shí)間的瞬時(shí)速度為零，那么它在這段時(shí)間的平均速度一定為零。

C.物體有恒定的速度時(shí)，速率一定不變。

D.時(shí)間在時(shí)間軸上指一條線段，時(shí)刻在時(shí)間軸上指一個(gè)點(diǎn)。

E.圖6中20秒時(shí)，物體的速度和加速度都為零。

“力與運(yùn)動(dòng)”進(jìn)階假設(shè)和評(píng)價(jià)項(xiàng)目的開發(fā)是后期進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)的基礎(chǔ)。正如Shea & Duncan(2013)所說(shuō)，學(xué)習(xí)進(jìn)階必須通過迭代循環(huán)驗(yàn)證才能應(yīng)用于教學(xué)，否則其一直是一個(gè)假設(shè)模型。所以文章中所建構(gòu)的進(jìn)階假設(shè)以及設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目?jī)H是結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)模型的一個(gè)應(yīng)用案例，是進(jìn)行“力與運(yùn)動(dòng)”學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的基礎(chǔ)階段，后期必須通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證、修訂才能應(yīng)用于教學(xué)。

表1 “力與運(yùn)動(dòng)”進(jìn)階假設(shè)

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