基于學習進階的初中科學復習教學研究
——以“浮力”為例

羅小飛，毛國永

1.慈溪市新世紀實驗學校，浙江 寧波 315301

2.慈溪市教育局教研室，浙江 寧波 315300

當前，初中科學復習教學普遍存在學習進階不明、目標定位不準、學習活動淺表等問題，從而導致復習教學不能很好地調動學生的主觀能動性，滿足學生的認知進階需求，不能很好地達成學生的階段學習目標，整體復習教學與新課程改革嚴重脫節。為此，從規劃進階路徑、確定進階目標、探索設計方法三個層面著手，希望從根源上突破困境，更新教師理念，提升教師復習課教學設計水平，改變目前初中科學復習教學現狀。

1 規劃初中科學復習教學進階路徑

學習進階是描述學生一系列基于學科知識，連續又逐步深入的思維活動，旨在刻畫學生科學認知水平的發展過程［1］。在復習教學的不同階段，教師應該正確選取進階變量，規劃進階路徑，對學生在不同復習階段的認識水平進行具體描述。

1.1 進階變量的選取

初中科學復習教學的過程可以從多個維度進行描述，這些維度便是進階變量。進階變量的選取雖然沒有固定的模式可依，但是所選取的進階變量應能夠從不同角度對學生的認知特征進行闡述，為教學提供更豐富的信息［1］。

初中科學復習教學過程是圍繞著科學知識展開的，在知識逐步形成清晰科學觀念的過程中，學生的科學思維得到發展，探究實踐能力得到提升，態度責任得到培養，從而使得學生的認知水平逐步提高。基于此，選取科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面作為進階變量，來區分學生認知水平的不同層級。

1.2 進階路徑的規劃

為了能更全面地描述和解釋不同復習階段學生的認識水平，應首先確定最低和最高層級：復習教學的最高層級是學生能夠達到的最高素養水平（達成），最低層級是學生新課素養水平（起步）。然后再確定中間層級，中間層級應覆蓋學生從最低層級向最高層級過渡的主要階段。

2 確定初中科學復習教學進階目標

根據確定的進階變量和進階路徑，對照《義務教育科學課程標準（2022年版）》的要求（“內容要求”和“學業要求”）［2］，結合教學實踐和經驗，以進階變量為抓手，確定了由淺入深、由易到難、由表及里的復習教學進階目標（表1）。

表1 初中科學復習教學的進階目標

在“不同階段復習教學進階目標”的指引下，參照《義務教育科學課程標準（2022年版）》中有關“浮力”的具體要求（內容要求：通過實驗認識阿基米德原理和沉浮條件，并解釋生產生活中的有關現象。學業要求：能用等效替換的方法理解阿基米德原理；能用實驗探究阿基米德原理；能用壓強原理解釋阿基米德原理），結合學生認識、理解和應用浮力知識的實際情況，確定了“浮力”在這三個復習階段的教學進階目標（圖1）。

圖1 “浮力”在不同復習階段的進階目標

3 探索初中科學復習教學設計方法

參照不同階段復習教學進階目標，探索達成各階段目標的教學設計方法，注重設計方法的針對性、適切性和有效性。

3.1 單元復習教學設計方法

初中科學單元復習課應創設良好的教學情境，并由情境引發問題，在問題解決的過程中引導學生進行知識建構、模型建構、變式訓練，從而使知識更加系統、方法更加靈活、思維更加活躍。因此，單元復習課可分成知識建構型（圖2）、模型建構型（圖3）和變式訓練型（圖4）三類。在實際教學中，根據學生的實際情況，既可以只選擇其中一個類型，也可以在一節復習課中選擇其中兩個或三個類型進行組合。

圖2 知識建構型

圖3 模型建構型

圖4 變式訓練型

本案例采用“知識建構型”和“模型建構型”相結合的方式進行“浮力”單元復習教學。其中，就“模型建構”而言，先以仿真“潛艇”為載體創設教學情境，并由情境引發有關浮力的三種“雛?！?。甲：“潛艇”在密度不同的海面漂浮——液體密度不同，物體質量相同且漂浮；乙：“潛艇”下潛但未完全沒入海面——液體密度相同，物體質量不同且漂??；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”創設教學情境

有了“雛?！敝螅倮孟盗袉栴}（問題群）來驅動學生思維，逐步建構模型。針對“液體密度不同，物體質量相同且漂浮”，可以設計如表2所示的系列問題。

表2 建構模型系列問題

模型建構的一般流程為“情境創設—雛模勾勒—問題驅動—模型建構”。參照該流程，“浮力”的單元復習教學建構了四個模型（圖6）。在此基礎上，追問1：這四個模型中哪兩個比較接近，請說明理由？追問2：這四個模型在計算浮力大小時，都用到了哪些基本方法？通過追加的這兩個問題，讓學生在模型建構的基礎上發現“受力分析法”和“阿基米德原理法”是四個模型共用的基本方法，從而加深對科學本質的認識。

圖6 四個模型

課堂從知識回顧和梳理開始，再聯系浮力的應用來建構模型，最后利用思維導圖建構知識體系（圖7）。

圖7 用思維導圖來梳理“浮力”知識體系

3.2 探索中考第一輪復習教學設計方法

在初中科學復習教學中，中考第一輪復習教學的素養培養目標較單元復習教學明顯進階。以趣味情境主線（明線）對應中考核心考點主線（暗線）來貫穿課堂始終，并利用“任務”和“問題”雙重驅動學生思維［3］，用“主線貫穿，思維奔馳”的“主線型”中考復習課來開啟中考高效復習之門（圖8）［4］。

圖8 中考第一輪“主線型”復習教學的模式示意圖

在中考第一輪復習教學中，以“沖鴨”作為載體，一則它是“激勵語”“表情包”，二則它又表示朝氣蓬勃的“各種鴨子”。它遠比慣用的“小球”“木塊”更具吸引力，能在復習課中瞬間激起學生的興趣。然后創設“‘沖鴨’漂浮在水面（通過觀察和探究實驗認識阿基米德原理）”“‘沖鴨’掉落在水中（運用阿基米德原理和受力分析進行計算）”“‘沖鴨’上升或下沉（應用阿基米德原理和沉浮條件解釋現象）”這三個趣味情境，形成一條以“沖鴨”為載體的情境主線（圖9）。

圖9 從浮力的“核心考點主線”來創設“趣味情境主線”

三大趣味情境的設置不僅對應中考核心考點，還借此引發三大真實任務：“探究浮力的原理”“計算浮力的大小”和“鞏固浮力的應用”。三大任務內含若干子任務，每個子任務又通過問題鏈來驅動?？傊?，“任務”和“問題”由易到難、層層展開、持續推進，最大限度地發展學生的核心素養。

“計算浮力的大小”由“議一議”“比一比”“算一算”“變一變”四個子任務組成，其中“變一變”子任務在“‘沖鴨’掉落在水中”的情境中（圖10），讓學生綜合運用阿基米德原理、受力分析和沉浮條件來解決較難問題，提升學生思維品質（思維的深刻性、邏輯性、廣闊性、靈活性、獨創性等［5］），具體的問題鏈設計如表3所示。

圖10 “沖鴨”掉落在水中前、中、后的三個情境

表3 “變一變”問題鏈及設計意圖

3.3 中考第二輪復習教學設計方法

中考第二輪復習是針對學生的實際情況進行查漏補缺的一輪復習，它在中考復習中起著舉足輕重的作用。然而，我們的教師往往會用大量各地的模擬試卷進行撒網式演練，并沒有達到實質性地進行查漏補缺的目的。所以，教師必須再次研究課程標準、教材、近幾年中考試題，同時根據學生的心智特點、復習情況，針對高頻考點、疑難點、易錯點、遺漏點等先進行梳理，再進行合理分割，最后巧妙地設計“專題型復習課”（包括知識專題型、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“綜合型復習課”（“微項目學習”或“研究性學習”等），具體模式如圖11所示。

圖11 中考第二輪復習教學的模式示意圖

在浮力第二輪復習教學中，采用了研究性學習——基于情境，提出自己感興趣的問題，在教師的輔助下由學生策劃、執行和評價。創設“曹沖稱象”故事情境，先讓學生闡述原理，并提煉其中的科學方法（等量替換法等），再讓學生說說受到的啟發，以及最想研制什么？然后，學生圍繞自己最想研制的“浮力秤”，通過設計方案、加工制作、評價作品、修改迭代、交流反思等進行一系列研究性學習。

在設計初始方案時，學生主要就“如何標定0 刻度線”“如何標定其他刻度”“如何使得刻度均勻”等問題展開討論。在此基礎上，學生設計、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。部分機靈的學生將雞蛋放入一次性塑料杯，然后將整體放在浮力秤上，的確穩定了許多（圖12 乙），但有學生質疑塑料杯的質量會影響測量的準確程度，且較大的物體很難裝入塑料杯中。此外，學生還發現透過水槽讀數不是很清楚。

圖12 第一代浮力秤

在作品評價的基礎上，學生就“如何提高穩定度”“如何方便讀數”等問題展開討論。在此基礎上，學生設計制作了第二代浮力秤（圖13），浮筒底部裝鋅粒增加穩定度，盛水容器是薄壁玻璃筒，上加秤盤方便放置物體。學生在交流反思的時候，又提出了新的設計要求，想設計出量程更大、準確度更高、搬運更方便的第三代浮力秤。

圖13 第二代浮力秤

綜上，在浮力的研究性學習中，學生善于與他人合作交流，靈活應用已有的思維方法共同解決科學、技術與工程問題，使學生科學思維、探究實踐等素養再次得到發展。

4 結束語

基于學習進階理論，以核心素養為抓手，規劃從新課素養水平（起步）到最高素養水平（達成）的復習教學進階路徑，確定不同階段復習教學的進階目標，探索不同階段復習教學的設計方法，從根本上突破目前復習教學的困境，讓復習教學煥發蓬勃生機。