基于學習進階理論的高中物理教材二次開發實踐

田長軍

【摘要】在高考評價體系的指引下，通過對高中物理教材的分析和研究，結合學習進階理論，以人教必修1“共點力的平衡”為例，對二次開發后的教材進行了教學實踐，并對教學效果進行了評估和分析．結果表明，基于學習進階理論的高中物理教材二次開發可以提高學生的學習興趣和學習效果，促進學生物理學科核心素養的發展．

【關鍵詞】學習進階理論；高中物理教材；二次開發；共點力的平衡

1 研究的背景

高中物理教材是學生學習物理知識的重要載體，其質量直接影響著學生的學習效果和學科核心素養的發展．然而，現有的高中物理教材因需要滿足大多數學生的認知需求，對于基礎較好的學生可能過于簡單，難以滿足學生的學習需求．因此，需要對高中物理教材進行二次開發，以提高教材的質量和適應性．

學習進階理論是一種基于認知發展理論的教學設計理論，它強調學生的認知發展是一個漸進的過程，需要按照一定的順序和步驟進行．在高中物理教材的二次開發中，可以應用學習進階理論，根據學生的認知發展水平和學習需求，設計合理的教學內容和教學活動，以促進學生的物理學科素養的發展．

2 學習進階理論的基本原理

學習進階理論是一種基于認知發展理論的教學設計理論，它認為學生的認知發展是一個循序漸進的過程，需要按照一定的順序和步驟進行．學習進階理論包括以下幾個基本原理：

2.1 認知發展階段理論

認知發展階段理論認為，學生的認知發展是按照一定的階段進行的，每個階段都有其獨特的認知特點和發展任務．在高中物理教材的二次開發中，可以根據學生的認知發展階段，設計相應的教學內容和教學活動．

2.2 知識建構理論

知識建構理論認為，學生的學習是一個主動的建構過程，需要通過與環境的互動和自我調節來實現．在高中物理教材的二次開發中，可以設計一些探究性的教學活動，讓學生通過自己的探索和發現來建構知識．

2.3 認知負荷理論

認知負荷理論認為，學生的認知負荷是影響學習效果的重要因素．在高中物理教材的二次開發中，可以通過合理的教學設計，降低學生的認知負荷，提高學習效果．

3 基于學習進階理論的教材二次開發

3.1 分析學生的認知發展水平和學習需求，制定教學目標和教學內容

在對教材進行二次開發之前，需要對學生的認知發展水平和學習需求進行分析．可以通過問卷調查、訪談、測試等方式，了解學生的物理學科素養和學習興趣、學習習慣等方面的情況，為教材的二次開發提供依據．根據學生的認知發展水平和學習需求，制定相應的教學目標和教學內容．教學目標應該具體、明確、可操作，教學內容應該貼近學生的生活實際和認知水平，注重知識的系統性和連貫性．

3.2 教學活動再開發

在新課的引入環節，教材列舉了“木棒在力F1和F2的共同作用下處于平衡狀態的情況”，為了讓學生容易進入角色，教師可選擇“兩個同學提水”的例子引入“共點力的平衡”，這樣更容易讓大多數學生接受，貼近生活，達到學生的最近發展區．

根據教學目標和教學內容，設計相應的教學活動．設計的教學活動應遵循從簡單到復雜、從理論到實踐、從基本思維到高階思維的原則，達到進階的終點，實現深度學習的目標．

典例1 生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置．如圖1所示，懸吊重物的細繩，其O點被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角．若懸吊物所受的重力為G，繩的重力均不計，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少［1］？

變式1

若懸吊物所受的重力為100N，夾角θ=37°，且OA垂直OB，如圖2所示．繩的重力均不計，則懸繩AO和繩BO所受的拉力各等于多少？

變式2

在圖2中，若兩繩材料相同，且最大承受力為200N，求最大可以懸掛多重的物體？

變式3

有一輕滑輪用一輕繩OA懸掛于天花板的O點，另有一輕繩跨過輕滑輪后，一端與一個20 N的物體連接，另一端施加了一個水平拉力F，如圖3所示，這時物體正好處于靜止狀態．求輕繩OA對滑輪的拉力大小和輕繩OA與豎直方向的夾角α［2］．

分析

典例1是教材提供的教學資源，是共點力平衡的典型例子，變式1和變式2是在教材資源的基礎上進行了逐漸深入的改編，培養了學生的發散思維，引導學生尋找平衡中的臨界條件，進而學會解決臨界問題；變式3則將教材中O點的“死結”變成了“活結”，使學生對“死結”和“活結”有了較深刻的認識，為今后運用共點力的平衡原理解決日常生活中的實際問題奠定基礎．

3.3 選擇合適的教學情境，實現物理模型的再開發

根據教學目標和教學內容，選擇符合學生認知水平和學習需求的教學資源．在教學實施過程中，應根據選擇的不同情境分析問題，將選擇的這些生活情境通過物理抽象，演變成具體的物理模型，培養學生的科學思維能力．

典例2 某幼兒園要在空地上做一個滑梯（圖4），根據空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6 m．設計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數取0.4，為使兒童在滑梯游戲時能從滑板上滑下，滑梯至少要多高［2］？

變式4

如圖5，有一重力大小為G的物塊，放在傾角為θ的斜面上后恰好能沿斜面勻速下滑，要使物塊沿斜面勻速向上運動，求給物塊所加的水平推力F的大小［3］．

分析

典例2是教材提供的生活場景，教師也可以提供汽車上下坡的場景等，讓學生找到這類問題的思維共性（斜面模型），同時，給出變式4，引導學生將生活問題轉化為理想的物理模型，從而達到快速解決問題的目的［4］．

4 結語

本文探討了基于學習進階理論的高中物理教材二次開發．通過對高中物理教材的分析和研究，結合學習進階理論，以“共點力的平衡”為例，對教材進行了再開發，課后對教學效果進行了問卷評估和分析．結果表明，基于學習進階理論的高中物理教材二次開發可以提高學生的學習興趣和學習效果，促進學生的物理學科核心素養的發展［5］．

【本文系隴南市2023年度教育科學研究課題《基于高考評價體系的高中物理新教材進階教學設計研究——以人教必修第一冊為例》（立項號：LN［2023］296）的階段性成果.】

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書物理必修1［M］.北京：人民教育出版社，

2020.

［3］馬琴.基于學習進階的高中物理單元教學設計研究［D］.西北師范大學，2022.

［4］李春來.指向深度學習的新教材二次開發和創新使用——以人教版高中物理教科書為例［J］.物理教學，2022，44（05）：6-8+19.

［5］夏雙亞.淺談高中物理力學部分教材的二次開發［J］.湖南中學物理，2014，29（10）：18-19.