基于“學習進階”的初中物理專題復習教學設計

謝敏云

摘 要：一個專題包含很多知識點，基于“學習進階”理論的教學設計，以核心概念為出發點，設置腳踏點構建進階路徑，設計測量工具促進學生跨“階”，經過實踐論證，此設計流程可以大大提高專題復習效率和效果.

關鍵詞：學習進階;核心概念;教學設計;運動和力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）12-0040-04

如何提高物理中考復習效率是一個永恒的話題，將知識結構化、思維可視化是有效的方法，而知識間的有效聯系、思維邏輯的合理建構是關鍵所在，依據“學習進階”理論，巧設“腳踏點”，構建進階路徑，逐步完成進階，從而達成目標.“運動和力”是經典物理的基礎內容，也是重要內容，是學生學好經典物理的基石.初中部分的“運動和力”主要是勻速直線運動和靜止狀態兩種平衡狀態與受力情況之間的關系，是高中深入研究變速運動與力關系的基礎.

1 辨明核心概念，建構知識框架

初中物理知識是一個以核心概念為支撐，具有一定邏輯關系的結構體系.北京教育學院依據美國教育專家肖瓦特的理論，繪制出知識結構體系圖，如圖1所示.

初中“運動和力”中涉及的概念有運動和靜止的相對性（參照物），運動快慢的描述（速度），運動種類，力的定義，力的作用效果，力的三要素，力的示意圖，重力、彈力、摩擦力的成因及三要素，牛頓第一定律，平衡力等.

通過概念圖（如圖2所示）可以看出，“運動和力”的內容是圍繞運動、力、運動和力的關系展開的，根據課標要求，可以確定其核心概念是“運動”“力”“運動和力”，學生只要掌握這三個核心概念，就能將運動和力的概念、規律組織起來，構建邏輯嚴密的結構.三個核心概念的關聯如圖3所示，復習時這樣呈現在學生面前的是條理清楚、脈絡分明的知識網絡，有利于學生對這三個核心概念的理解，從而促進圍繞核心概念知識體系的形成.

2 巧設“腳踏點”，構建進階路徑

任何核心概念，都必須設置一些用于支撐的下位概念，使學生逐個掌握下位概念，循序漸進，最終掌握核心概念.因而，基于學習進階的教學設計的主要任務就是探索連接進階始端到終端的路徑以及設計進階的“腳踏點”.連續的課堂活動是一種學習路徑，而每一個活動，就相當于“腳踏點”，只有找到學生每一次進步的“腳踏點”，才能幫助學生在原有的基礎上對認知結構進行發展和完善，使認知構建更快、更有意義.教師就要善于發現學生認知發展過程中能用以“踏腳”的具體的“腳踏點”，這種“腳踏點”就是我們復習教學設計的重點.

2.1 “運動”的進階設置（如圖4所示）

運動對學生來說，既熟悉又陌生，無論從平時生活的接觸還是課堂的學習，對運動都有所了解，比如動與靜的判斷，運動有快慢，直線運動和曲線運動等，但對于如何比較運動的快慢，直線運動和曲線運動的原因等都不甚了解.初中就以參照物來分析物體運動和靜止的相對性，用路程與時間之比定義速度來描述物體運動的快慢.復習時就從具體事例入手，坐在行駛的輪船上的人看岸是動的，看船上的物是靜止的，讓學生體會參照物的選擇帶來的不同.再選用中國傳統文化詩句讓學生深入理解運動和參照物選擇的關系，如“兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來”.兩岸青山相對出，誰出，誰在動，要明確研究對象.青山在出在動，那青山相對于誰在動，誰就是參照物，青山相對于孤帆在動，所以參照物就是船.再到百米比賽裁判和觀眾判斷輸贏的不同，引出比較運動快慢的速度，再到勻速直線運動、變速直線運動、曲線運動.最后提出問題為什么物體的運動情況會不同呢，到底是什么原因讓他們做勻速直線運動或變速直線運動呢？為后面的復習留下思考回憶的問題.

2.2 “力”的進階設置（如圖5所示）

生活中的“推”“拉”“吸引”等問題都概括為“作用”，力是物體對物體的作用，一個是施力物體，另一個是受力物體，且這種作用是相互的.可以通過力的作用效果來感知力的存在，力的三要素會影響力的作用效果，可以用力的示意圖來表示力的三要素，用彈簧測力計來測量力的大小，終極進階是認識常見的力——重力、彈力、摩擦力和浮力，知道它們產生的原因，以及它們的三要素，會對物體進行受力分析.

2.3 “運動和力”的進階設置（如圖6所示）

教材中研究了阻力對物體運動的影響，推測出物體在不受力時將保持靜止或勻速直線運動狀態，在學習了平衡力后，綜合得出物體不受力或受平衡力時總保持靜止或勻速直線運動狀態，由受力情況推導運動情況成立，則由運動情況逆推受力情況也成立，即物體一直保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，則物體不受力或受平衡力的作用.再結合讓高處的物體自由下落會做加速直線運動，逐步分析出非平衡運動狀態時的受力情況，最后綜合得出平衡態和非平衡態時受力的特點，達到運動和力的最高階.由受力情況推導運動情況，由運動情況推導受力情況，即受力情況和運動情況可以互推.物體受平衡力或不受力與保持勻速直線運動狀態或靜止互推，物體受非平衡力與加速直線運動、減速直線運動或曲線運動互推.

3 開發測量工具，剖析思維過程

在中考復習中，解題及其評價的重要性是不言而喻的.精選歷年中考真題，根據核心概念中的“階”，通過練習可以反映有些同學對概念的理解未達進階終端，有些甚至停留在較低水平層次，學生邁過這個“階”意味著他的認知發生了變化，而如果沒有邁過這個“階”，則意味著他的認知被“階”所束縛.這個“階”是學生進一步發展的“腳踏點”，也是制約學生認知發展的臺階.解除被“階”所束縛的學生，在評價解題過程中，如何設計教學剖析其思維過程，需要教師運用學習進階，做基于過程性的評價診斷，突破對某一“階”的理解，促進學生跨“階”，從而促進學生的發展，成為教學中能體現教師個人教學智慧的地方.

在中考說明中，力學的最高進階是應用力的知識解釋相關現象，是C級要求，為達到進階終端，就要為學生鋪設“腳踏點”，創建通往進階終端的路徑，此進階的起點為牛頓第一定律，物體不受外力作用時總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態.此定律學生記得比較熟，也用得很順手，原來靜止的物體在不受外力作用時，將一直保持靜止.原來運動的物體在不受外力作用時，將一直保持勻速直線運動.

情景1：如圖7所示，一個小球在一段光滑弧形斜槽AB上運動，當小球從A運動到B時，所受的外力突然全部消失，那么小球將

A.做勻速直線運動

B.立即停止運動

C.運動越來越慢

D.運動越來越快

物體做勻速直線運動或靜止時一定不受力嗎？在學生學了平衡力后，知道二力平衡的條件是大小相等，方向相反，作用在同一物體、同一直線上，物體在這樣兩個力作用下，兩力的效果抵消，相當于不受力，所以得出，物體受平衡力作用時，也將一直保持靜止狀態或勻速直線運動狀態.

情景2：如圖8所示，上表面光滑且足夠長的小車上放著質量分別為m1和m2的甲乙兩個物體，以相同的速度一起隨小車向右做勻速直線運動.當小車突然停止時，兩個物體將

A.若m1

B.只有當m1=m2時，甲、乙才不會碰撞

C.若m1>m2，甲將與乙發生碰撞

D.甲與乙的質量無論怎樣的關系，它們始終不會碰撞

對于物體不受力或受平衡力可以推導出其運動狀態為靜止或勻速直線運動，原來靜止的將一直靜止，原來運動的將一直做勻速直線運動，反之逆推也成立，即一直靜止或一直做勻速直線運動的物體要不不受力，要不受平衡力.如果受平衡力，結合二力平衡條件可以從已知力推導出未知力，進階過程可以用思維導圖（如圖9所示）表示.

情景3：重為G的物體P系在氫氣球下，與氣球一起在空中做勻速直線運動.如不計空氣阻力和風力影響，物體恰能沿MN方向（如圖10中箭頭指向）斜線上升，圖中OO′為豎直方向，則下列物體P和氣球所處的狀態正確的是（選項如圖10）？

此題有些學生憑感覺會選C，引導學生自己分析題目，從狀態分析受力情況，抓住物體在空中做勻速直線運動，所以受平衡力的作用，物體本身受到豎直向下的重力，所以氣球對物體的拉力應與重力相反，所以氣球對物體的拉力方向為豎直向上，問題就迎刃而解了.

情景4：如圖11所示，甲、乙兩物體疊放在水平桌面上，水平力F作用于乙物體，使兩者相對靜止一起向右勻速運動，請分析甲、乙分別受到的摩擦力情況.

此題引導學生從狀態入手，甲物體向右做勻速直線運動，故其受到平衡力的作用，因豎直方向重力與乙對甲的支持力是一對平衡力，水平方向沒有其他力，故乙對甲沒有摩擦力.再對乙分析，因為乙也向右做勻速直線運動，故其也受平衡力的作用，豎直方向重力、甲對乙的壓力和地面對乙的支持力三力平衡，水平方向有已知力F，故存在地面對乙的摩擦力與F平衡，所以乙受到地面對其向左的摩擦力.

如果受到的不是平衡力，物體的運動將會怎么樣呢？我們以學生熟知的運動分析，物體在空中自由下落，速度為什么會越來越快？豎直往上拋，速度為什么會越來越慢，直至為零？在空中將一物體水平拋出，物體軌跡為何為一條曲線？分析這些例子得出，當受力方向與運動方向相同時，物體將做加速直線運動;當受力方向與運動方向相反時，物體將做減速直線運動;當受力方向與運動方向不在一直線上時，物體將做曲線運動.

情景5：如圖12所示，若小球在運動過程中始終只受一個保持不變（大小和方向都不變）的力F的作用，則小球虛線表示的運動軌跡不可能的是物體若受兩個力作用，但這兩個力不是平衡力，其運動情況又會如何呢？此時，可以適當增加一點合力的知識，初中階段只需要了解同一直線上的力的合成，若兩力方向相同，則兩力之和為合力大小，力的方向為原來兩力的方向;若兩力方向相反，則合力大小為兩力之差，方向與原來力大的方向相同.再根據合力的方向與運動方向關系判斷運動情況，則實現將多力變為單力，降低思維難度.

情景6：學生在做模擬“蹦極”的小實驗（如圖13所示）.一根彈性繩一端系一個小鐵球，另一端固定在a點，b點是彈性繩不系小鐵球自然下垂時下端所在的位置，c點是橡皮筋系上小鐵球靜止時下端所在的位置，d點是小鐵球從a點自由下落運動到的最低點，試分析在小鐵球從a點到d點運動的各階段其速度是如何變化的，并闡明理由？

4 啟示與反思

加德納有一句名言：“每個孩子都是一個潛在的天才兒童，只是經常表現為不同的形式，每個兒童都是一粒獨特的種子.”由于認知能力存在差異的學生對同一核心概念有著不同的學習路徑，因此，學習進階的路徑不是唯一的，我們所研究的學習進階只能是描述代表絕大部分學生的學習路徑.在教學中應該為不同層次的學生設置具體的“階”，設計教學策略來幫助學生跨越進階，使學生完成從進階起點到進階終點的演進，為不同的學生規劃不同的“進階”使他們獲得不同的發展，讓學生享受物理，讓物理課程成為學生獲得成功的一個支點.

參考文獻：

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[3]陳鋒.復習課的問題透視與增效策略——以初中科學課為例[J].上海教育科研，2014（05）：87-88.

（收稿日期：2021-02-16）