基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)研究
——以“浮力”為例

羅小飛，毛國(guó)永

1.慈溪市新世紀(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，浙江 寧波 315301

2.慈溪市教育局教研室，浙江 寧波 315300

當(dāng)前，初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)普遍存在學(xué)習(xí)進(jìn)階不明、目標(biāo)定位不準(zhǔn)、學(xué)習(xí)活動(dòng)淺表等問題，從而導(dǎo)致復(fù)習(xí)教學(xué)不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，滿足學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)階需求，不能很好地達(dá)成學(xué)生的階段學(xué)習(xí)目標(biāo)，整體復(fù)習(xí)教學(xué)與新課程改革嚴(yán)重脫節(jié)。為此，從規(guī)劃進(jìn)階路徑、確定進(jìn)階目標(biāo)、探索設(shè)計(jì)方法三個(gè)層面著手，希望從根源上突破困境，更新教師理念，提升教師復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)水平，改變目前初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀。

1 規(guī)劃初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階路徑

學(xué)習(xí)進(jìn)階是描述學(xué)生一系列基于學(xué)科知識(shí)，連續(xù)又逐步深入的思維活動(dòng)，旨在刻畫學(xué)生科學(xué)認(rèn)知水平的發(fā)展過程［1］。在復(fù)習(xí)教學(xué)的不同階段，教師應(yīng)該正確選取進(jìn)階變量，規(guī)劃進(jìn)階路徑，對(duì)學(xué)生在不同復(fù)習(xí)階段的認(rèn)識(shí)水平進(jìn)行具體描述。

1.1 進(jìn)階變量的選取

初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的過程可以從多個(gè)維度進(jìn)行描述，這些維度便是進(jìn)階變量。進(jìn)階變量的選取雖然沒有固定的模式可依，但是所選取的進(jìn)階變量應(yīng)能夠從不同角度對(duì)學(xué)生的認(rèn)知特征進(jìn)行闡述，為教學(xué)提供更豐富的信息［1］。

初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)過程是圍繞著科學(xué)知識(shí)展開的，在知識(shí)逐步形成清晰科學(xué)觀念的過程中，學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，探究實(shí)踐能力得到提升，態(tài)度責(zé)任得到培養(yǎng)，從而使得學(xué)生的認(rèn)知水平逐步提高。基于此，選取科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面作為進(jìn)階變量，來區(qū)分學(xué)生認(rèn)知水平的不同層級(jí)。

1.2 進(jìn)階路徑的規(guī)劃

為了能更全面地描述和解釋不同復(fù)習(xí)階段學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，應(yīng)首先確定最低和最高層級(jí)：復(fù)習(xí)教學(xué)的最高層級(jí)是學(xué)生能夠達(dá)到的最高素養(yǎng)水平（達(dá)成），最低層級(jí)是學(xué)生新課素養(yǎng)水平（起步）。然后再確定中間層級(jí)，中間層級(jí)應(yīng)覆蓋學(xué)生從最低層級(jí)向最高層級(jí)過渡的主要階段。

2 確定初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階目標(biāo)

根據(jù)確定的進(jìn)階變量和進(jìn)階路徑，對(duì)照《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的要求（“內(nèi)容要求”和“學(xué)業(yè)要求”）［2］，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，以進(jìn)階變量為抓手，確定了由淺入深、由易到難、由表及里的復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階目標(biāo)（表1）。

表1 初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的進(jìn)階目標(biāo)

在“不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階目標(biāo)”的指引下，參照《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中有關(guān)“浮力”的具體要求（內(nèi)容要求：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)阿基米德原理和沉浮條件，并解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。學(xué)業(yè)要求：能用等效替換的方法理解阿基米德原理；能用實(shí)驗(yàn)探究阿基米德原理；能用壓強(qiáng)原理解釋阿基米德原理），結(jié)合學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解和應(yīng)用浮力知識(shí)的實(shí)際情況，確定了“浮力”在這三個(gè)復(fù)習(xí)階段的教學(xué)進(jìn)階目標(biāo)（圖1）。

圖1 “浮力”在不同復(fù)習(xí)階段的進(jìn)階目標(biāo)

3 探索初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

參照不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階目標(biāo)，探索達(dá)成各階段目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計(jì)方法，注重設(shè)計(jì)方法的針對(duì)性、適切性和有效性。

3.1 單元復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

初中科學(xué)單元復(fù)習(xí)課應(yīng)創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，并由情境引發(fā)問題，在問題解決的過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)、模型建構(gòu)、變式訓(xùn)練，從而使知識(shí)更加系統(tǒng)、方法更加靈活、思維更加活躍。因此，單元復(fù)習(xí)課可分成知識(shí)建構(gòu)型（圖2）、模型建構(gòu)型（圖3）和變式訓(xùn)練型（圖4）三類。在實(shí)際教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，既可以只選擇其中一個(gè)類型，也可以在一節(jié)復(fù)習(xí)課中選擇其中兩個(gè)或三個(gè)類型進(jìn)行組合。

圖2 知識(shí)建構(gòu)型

圖3 模型建構(gòu)型

圖4 變式訓(xùn)練型

本案例采用“知識(shí)建構(gòu)型”和“模型建構(gòu)型”相結(jié)合的方式進(jìn)行“浮力”單元復(fù)習(xí)教學(xué)。其中，就“模型建構(gòu)”而言，先以仿真“潛艇”為載體創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，并由情境引發(fā)有關(guān)浮力的三種“雛模”。甲：“潛艇”在密度不同的海面漂浮——液體密度不同，物體質(zhì)量相同且漂浮；乙：“潛艇”下潛但未完全沒入海面——液體密度相同，物體質(zhì)量不同且漂浮；丙：“潛艇”遭遇深海斷崖——液體密度不同，V排相同（圖5）。

圖5 利用仿真“潛艇”創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

有了“雛模”之后，再利用系列問題（問題群）來驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維，逐步建構(gòu)模型。針對(duì)“液體密度不同，物體質(zhì)量相同且漂浮”，可以設(shè)計(jì)如表2所示的系列問題。

表2 建構(gòu)模型系列問題

模型建構(gòu)的一般流程為“情境創(chuàng)設(shè)—雛模勾勒—問題驅(qū)動(dòng)—模型建構(gòu)”。參照該流程，“浮力”的單元復(fù)習(xí)教學(xué)建構(gòu)了四個(gè)模型（圖6）。在此基礎(chǔ)上，追問1：這四個(gè)模型中哪兩個(gè)比較接近，請(qǐng)說明理由？追問2：這四個(gè)模型在計(jì)算浮力大小時(shí)，都用到了哪些基本方法？通過追加的這兩個(gè)問題，讓學(xué)生在模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)“受力分析法”和“阿基米德原理法”是四個(gè)模型共用的基本方法，從而加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

圖6 四個(gè)模型

課堂從知識(shí)回顧和梳理開始，再聯(lián)系浮力的應(yīng)用來建構(gòu)模型，最后利用思維導(dǎo)圖建構(gòu)知識(shí)體系（圖7）。

圖7 用思維導(dǎo)圖來梳理“浮力”知識(shí)體系

3.2 探索中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

在初中科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)的素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)較單元復(fù)習(xí)教學(xué)明顯進(jìn)階。以趣味情境主線（明線）對(duì)應(yīng)中考核心考點(diǎn)主線（暗線）來貫穿課堂始終，并利用“任務(wù)”和“問題”雙重驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維［3］，用“主線貫穿，思維奔馳”的“主線型”中考復(fù)習(xí)課來開啟中考高效復(fù)習(xí)之門（圖8）［4］。

圖8 中考第一輪“主線型”復(fù)習(xí)教學(xué)的模式示意圖

在中考第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)中，以“沖鴨”作為載體，一則它是“激勵(lì)語”“表情包”，二則它又表示朝氣蓬勃的“各種鴨子”。它遠(yuǎn)比慣用的“小球”“木塊”更具吸引力，能在復(fù)習(xí)課中瞬間激起學(xué)生的興趣。然后創(chuàng)設(shè)“‘沖鴨’漂浮在水面（通過觀察和探究實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)阿基米德原理）”“‘沖鴨’掉落在水中（運(yùn)用阿基米德原理和受力分析進(jìn)行計(jì)算）”“‘沖鴨’上升或下沉（應(yīng)用阿基米德原理和沉浮條件解釋現(xiàn)象）”這三個(gè)趣味情境，形成一條以“沖鴨”為載體的情境主線（圖9）。

圖9 從浮力的“核心考點(diǎn)主線”來創(chuàng)設(shè)“趣味情境主線”

三大趣味情境的設(shè)置不僅對(duì)應(yīng)中考核心考點(diǎn)，還借此引發(fā)三大真實(shí)任務(wù)：“探究浮力的原理”“計(jì)算浮力的大小”和“鞏固浮力的應(yīng)用”。三大任務(wù)內(nèi)含若干子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)又通過問題鏈來驅(qū)動(dòng)。總之，“任務(wù)”和“問題”由易到難、層層展開、持續(xù)推進(jìn)，最大限度地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

“計(jì)算浮力的大小”由“議一議”“比一比”“算一算”“變一變”四個(gè)子任務(wù)組成，其中“變一變”子任務(wù)在“‘沖鴨’掉落在水中”的情境中（圖10），讓學(xué)生綜合運(yùn)用阿基米德原理、受力分析和沉浮條件來解決較難問題，提升學(xué)生思維品質(zhì)（思維的深刻性、邏輯性、廣闊性、靈活性、獨(dú)創(chuàng)性等［5］），具體的問題鏈設(shè)計(jì)如表3所示。

圖10 “沖鴨”掉落在水中前、中、后的三個(gè)情境

表3 “變一變”問題鏈及設(shè)計(jì)意圖

3.3 中考第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

中考第二輪復(fù)習(xí)是針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行查漏補(bǔ)缺的一輪復(fù)習(xí)，它在中考復(fù)習(xí)中起著舉足輕重的作用。然而，我們的教師往往會(huì)用大量各地的模擬試卷進(jìn)行撒網(wǎng)式演練，并沒有達(dá)到實(shí)質(zhì)性地進(jìn)行查漏補(bǔ)缺的目的。所以，教師必須再次研究課程標(biāo)準(zhǔn)、教材、近幾年中考試題，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的心智特點(diǎn)、復(fù)習(xí)情況，針對(duì)高頻考點(diǎn)、疑難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)、遺漏點(diǎn)等先進(jìn)行梳理，再進(jìn)行合理分割，最后巧妙地設(shè)計(jì)“專題型復(fù)習(xí)課”（包括知識(shí)專題型、技能專題型、方法專題型）來突破瓶頸、增效提分。此外，我們還可以開展“綜合型復(fù)習(xí)課”（“微項(xiàng)目學(xué)習(xí)”或“研究性學(xué)習(xí)”等），具體模式如圖11所示。

圖11 中考第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)的模式示意圖

在浮力第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)中，采用了研究性學(xué)習(xí)——基于情境，提出自己感興趣的問題，在教師的輔助下由學(xué)生策劃、執(zhí)行和評(píng)價(jià)。創(chuàng)設(shè)“曹沖稱象”故事情境，先讓學(xué)生闡述原理，并提煉其中的科學(xué)方法（等量替換法等），再讓學(xué)生說說受到的啟發(fā)，以及最想研制什么？然后，學(xué)生圍繞自己最想研制的“浮力秤”，通過設(shè)計(jì)方案、加工制作、評(píng)價(jià)作品、修改迭代、交流反思等進(jìn)行一系列研究性學(xué)習(xí)。

在設(shè)計(jì)初始方案時(shí)，學(xué)生主要就“如何標(biāo)定0 刻度線”“如何標(biāo)定其他刻度”“如何使得刻度均勻”等問題展開討論。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計(jì)、制作了第一代浮力秤，并用它來稱雞蛋。但是雞蛋總是滾向一邊（圖12 甲），稱量很不方便。部分機(jī)靈的學(xué)生將雞蛋放入一次性塑料杯，然后將整體放在浮力秤上，的確穩(wěn)定了許多（圖12 乙），但有學(xué)生質(zhì)疑塑料杯的質(zhì)量會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確程度，且較大的物體很難裝入塑料杯中。此外，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)透過水槽讀數(shù)不是很清楚。

圖12 第一代浮力秤

在作品評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，學(xué)生就“如何提高穩(wěn)定度”“如何方便讀數(shù)”等問題展開討論。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計(jì)制作了第二代浮力秤（圖13），浮筒底部裝鋅粒增加穩(wěn)定度，盛水容器是薄壁玻璃筒，上加秤盤方便放置物體。學(xué)生在交流反思的時(shí)候，又提出了新的設(shè)計(jì)要求，想設(shè)計(jì)出量程更大、準(zhǔn)確度更高、搬運(yùn)更方便的第三代浮力秤。

圖13 第二代浮力秤

綜上，在浮力的研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生善于與他人合作交流，靈活應(yīng)用已有的思維方法共同解決科學(xué)、技術(shù)與工程問題，使學(xué)生科學(xué)思維、探究實(shí)踐等素養(yǎng)再次得到發(fā)展。

4 結(jié)束語

基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以核心素養(yǎng)為抓手，規(guī)劃從新課素養(yǎng)水平（起步）到最高素養(yǎng)水平（達(dá)成）的復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)階路徑，確定不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)的進(jìn)階目標(biāo)，探索不同階段復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計(jì)方法，從根本上突破目前復(fù)習(xí)教學(xué)的困境，讓復(fù)習(xí)教學(xué)煥發(fā)蓬勃生機(jī)。