基于原有經驗的物理學習探究

[摘? ?要]高效的物理學習需要找到適合的學習路徑。實際教學中，教師應從學生已有知識經驗、思維過程和表征方式三個方面對學生進行分析，找到以學生知識經驗為起點，以思維發展為核心，符合學生認知發展規律的學習路徑，幫助學生突破學習難點，引導學生深度思考，培養學生的學科素養。

[關鍵詞]學習路徑;原有經驗;思維品質

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）14-0048-02

學生從已有的知識經驗出發，沿著某條道路不斷挑戰未知，并逐漸形成自己的科學思維。學習路徑是指圍繞學科領域的核心內容，通過設計合適的情境提出需要解決的學科問題，在有效參與過程中，引導學生深度思考并培養學生學科素養的教與學的途徑。

物理教學旨在培養學生的物理學科素養，物理學科素養的培養需以物理課程為載體，并在具體的學習過程中得到不斷發展。教師在教學過程中，應對學生的“已有經驗”“思維過程”和“表征方式”進行分析，探索并尋找“學科知識”“學生經驗”與“學習路徑”之間的相互關聯和促進機制，優化物理教學，提升學生的學科素養。

一、立足經驗起點，突破學生學習的難點

學生是帶著自己的原有經驗進入課堂的，把握和分析學生的已有經驗是一切教學活動的基礎，物理學習應始于原有經驗，指向經驗生長。充分了解學生的知識儲備及認知水平，將學習活動建立在學生原有經驗的基礎上，并通過一系列活動幫助學生找到新舊知識間的關聯，這樣有助于學生在學習時突破難點、提升效率。

如在幫助學生建構“電阻”的概念時，雖然他們對“電阻”這個概念比較陌生，但大多數學生對常見的導體和絕緣體還是有一定認識的，所以在課堂教學的開始，教師先連接如圖1所示的電路，然后問學生：如果我在AB間再接入一個常見物品（如“鋼尺”“橡皮”“圓珠筆”“銅絲”等），大家覺得接入哪些物品并閉合開關后小燈泡能夠發光，接入哪些物品不能發光呢？當學生根據自己的經驗提出猜想并驗證后，再讓他們根據“是否容易導電”進行分類，提出“導體”和“絕緣體”的概念，并讓學生再列舉一些自己知道的導體或絕緣體。接著，教師又拿出了一根鉛筆芯（直徑2 mm，長度約為12 cm）問學生：你們覺得鉛筆芯屬于導體還是絕緣體呢？這時大家的意見就不太統一了。接入電路實驗后，大家發現將鉛筆芯接入剛才的電路，小燈泡能夠發光，但亮度明顯比接入鋼尺、銅絲時暗，且電流表的示數明顯變小，這時再讓學生將自己的鉛筆芯（比較短且比較細）接入演示電路，學生會發現小燈泡的亮度和電流表的示數又發生了變化，由此提出了“電阻”的概念，并為后續猜想“影響電阻大小的因素”做好了鋪墊。

有效的物理學習必須建立在學生經驗起點之上，但由于不同學生的成長過程和思維模式并不完全相同，他們的經驗起點也不完全相同，有時教師認為的“學生已有經驗”和真實的“學生已有經驗”并不相同，需要教師加以關注。為了精準把握學生的已有經驗，了解學生在開始初中物理學習之前，究竟已經具備了哪些物理方面的知識經驗和生活經驗，哪些是正確的經驗，哪些是錯誤的經驗，還有哪些方面根本沒有經驗，教師可以根據即將學習的相關內容，設計調查問卷對學生進行經驗前測，并對學生問卷結果進行分析，結合教學內容更加精準地把握學生學習的重難點，從而制訂相應的教與學的策略。

二、關注思維進階，促進深度學習

學生在學習過程中不斷形成自己的思維，物理學習要以科學思維為中心，教師在教學過程中應結合教學內容和學生的認知特點，引導學生在解決問題的過程中，逐步培養學生的科學思維。因此，教師不僅要關注學生學到多少知識，更應該關注學生獲得知識的過程，幫助學生在這個過程中改造經驗、增強意識、掌握方法、發展思維。

在學習了“測量小燈泡的電功率”的實驗之后，題目中常會出現“非常規測小燈泡功率”的題目，例如：“已知小燈泡的額定電壓為[U額]，[R0]為已知阻值的定值電阻，請利用如圖2所示的電路測出小燈泡的額定功率（結果用相關字母表示）”。這類題目對于大多數學生來說，思維難度較大，雖然教師通過反復講解和訓練可以讓學生在短時間內記住這道題怎么做，但一旦題目發生了變化，學生面對這類題目時，往往還是束手無策，所以教師在面對這些思維難度較大的題目時，應該放慢腳步，幫助學生搭建思維腳手架，促使學生進行深度思考。第一步，根據公式“[P=UI]”可知，要測出小燈泡的額定功率，需先測出小燈泡的額定電壓和額定電流，因為題目中提供了電流表，所以本題的關鍵是“如何保證小燈泡正常發光，即如何保證小燈泡兩端的電壓等于額定電壓”。第二步，教師引導學生發現：根據公式“[U=IR]”，我們可以將電流表和定值電阻[R0]組合使用替代電壓表（如圖3），并讓學生思考電流表該如何與定值電阻連接。第三步，教師提問：現在我們已經利用電流表和定值電阻組裝出“電壓表”了，這個“電壓表”又該如何與小燈泡連接？電路圖該怎么畫（如圖4）？如何保證小燈泡兩端的電壓等于額定電壓（當[I=U額/R0]時）？第四步，完成圖4的設計后，教師繼續提問：如何測量小燈泡的額定電流？此時能改變滑動變阻器滑片的位置嗎？針對這個問題，學生往往會提出“將與定值電阻串聯的電流表拆下來，再與小燈泡串聯”的方案（如圖5）。第五步，教師繼續加大思維難度：題目中的電流表不改變連接的位置，大家能通過開關的斷開和閉合完成“測量小燈泡額定電流的任務”嗎？

實際教學過程中，教師往往先不給學生提供圖2所示的電路圖，而是讓學生嘗試自己逐步完善電路圖的設計，在設計過程中會有學生設計出如圖6所示的電路，此時教師再趁機引導學生討論：利用這個電路能否完成“測量小燈泡額定電流”的任務？并說出理由。這樣的學習過程看似“很慢”，但在這個過程中給學生提供了充分發展思維的機會，同時教師可以在這個過程中發現學生的思維“錯點”并及時解決，有助于學生思維品質的提升。

三、鼓勵多元表征，培養學科素養

教學實踐中我們不難發現，由于學生在學習過程中容易對自己的理解形成思維定式，所以往往不容易找出自身的錯誤，但常常能找出別人的不足。教學中，教師應該提供讓學生對話交流的機會，鼓勵學生大膽表達自己的觀點，使之相互補充并加強彼此之間的理解，更好地促使他們融會貫通所學的知識。

筆者在一次公開課中，要給一批比較優秀的初二學生上一節“光學拓展”課，考慮了很久，選擇了《全反射》這節內容，希望通過這節課的學習，讓他們對“全反射”現象有一個初步的了解。其中有一個環節是通過實驗總結“產生全反射現象的條件”（1.光從光密介質射入光疏介質;2.入射角大于等于臨界角），但由于是借班上課，并不確定學生對“光密介質”和“光疏介質”有多少了解，如果換成其他的描述方式，又擔心表達不夠嚴謹，所以決定讓學生先說說自己的觀點，然后再根據實際情況進行調整。根據學生的表達，發現他們對“條件1”的描述大致可以分為四個思維層級，前面三個思維層級的描述分別是“光從水或玻璃射入空氣中”“折射角大于入射角”“光從光速慢的介質射入光速快的介質”;還有兩位學生說出了“光從光密介質射入光疏介質”。因為有學生提到了“光密介質”和“光疏介質”，所以筆者先請這兩位同學各自說說自己對這兩個概念的理解，然后再讓大家一起討論這幾種描述方式哪個更合理、更嚴謹，其他的描述方式有什么不足或不合理的地方，讓學生在“對話”的過程中實現對外部經驗和自我經驗的雙重建構。

課后，與其他聽課教師交流了處理這個環節時的困惑，大家覺得“光從光速慢的介質射入光速快的介質”這種描述方式是比較符合初中學生的認知水平且比較合理的表達，如果沒人說出“光從光密介質射入光疏介質”也不要緊，學習的過程本來就是不斷完善經驗、改造經驗的過程。學生個人的學習路徑實際上也是個人建構的過程，不同思維層級在知識的建構中起到不同的作用，不同學習路徑之間的碰撞，有助于學生從不同的角度看待問題，從而完善對事物的認知與理解。

不同學生之間的原有經驗和認知水平存在著一定的差異，即便是面對相同的知識，他們的思維過程和表征方式也是有所不同的。教師在備課時不僅要從知識分類的角度去分析教材，還要從學生經驗的起點出發，以合適的教學活動為載體，設計出符合學生認知發展特點的學習路徑，促進深度學習的發生。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 張春莉，劉怡.基于學生學習路徑分析的教學路徑研究[J].中小學教師培訓，2015（9）：39-43.

[2]? 盛建國.學生經驗為主線的學習路徑設計：以“物體的浮與沉”教學為例[J].中學物理教學參考，2018（21）：10-12.

[3]? 黃冠.以“對話”促“經驗”：《二力平衡》教學探索[J]. 教育研究與評論（中學教育教學），2020（9）：88-91.

（責任編輯 易志毅）