基于學習進階層級模型的任務驅動教學

【摘要】本文以學習進階發展層級模型為理論支架劃分教學目標，采用任務驅動教學方法驅動學生通過解決核心任務實現生成式學習.以“安培力”為教學案例，在原有演示實驗基礎上衍生出逐級進階的探究和設計任務，促使學生在完成任務的過程中發現問題，整合各單元相關知識解決問題，最終實現下位概念到核心概念的轉化.通過展示實際案例，描述一種基于學習進階發展層級模型的任務驅動教學設計方案，為任務驅動結合學習進階應用于教學實踐提供參考，并給出實踐過程中的一些建議.

【關鍵詞】 安培力；任務驅動教學；高中物理

1 概念介紹

任務驅動教學是一種以建構主義為基礎的教學模式，源于美國教育家杜威提出的實用主義理論，指教師在進行目標和學情分析后，將教學目標拆分成多個小的任務目標，學生通過在教師指導下完成任務.在完成任務的過程中，學生自主發現問題和解決問題，自發地完成知識的建構，在做中學，一步步完成教學目標.任務驅動教學強調任務設計的系統性和層次性，為此我們引入學習進階發展層級模型為任務的設計提供層次劃分依據.學習進階就是學習者針對某一理論或概念，在較長時間內進行的有計劃、有層次的一種漸進式學習.這種學習以課程標準和核心素養要求為前提，遵循學習者的認知發展規律劃分學習過程，將整體的學習內容劃分為認知水平逐級遞進的多個層級，使學習者能夠在自己的最近發展區內逐級完成學習目標，最終實現深度學習.

2 基于學習進階層級模型的任務驅動教學模式

任務驅動教學突出為學生構建實踐或實驗環境，為學生創造在做中學的機會，這符合新課標的要求，但是任務驅動教學的任務設計必須具備一定的系統性和層次性，為此我們引入學習進階發展層級模型為任務的設計提供層次劃分依據.鑒于學習進階層級模型不是所有層級的學習都可以直接用學習任務來實現，我們聯系任務驅動教學中“教師主導，學生主體”的理念將整個進階學習過程劃分為教師引導部分和學生主體實踐部分，教師引導部分包括經驗和映射層級，學生主體探究部分分為關聯、系統、整合層級，最后再增添一個評析環節，目的是教師和學生一起對進階學習過程進行分析和評價，為后續的進階學習提供有價值的參考建議.將教學目標分解成與學習進階層級相對應的核心任務目標和子任務目標，以此引導學生在解決任務的過程中一步步深入學習，邁向進階終點.

3 教學案例介紹

安培力作為聯系磁學和電學的關鍵概念，因其較高聯系性和靈活性，成為高考物理試題中綜合性應用題的常見考點，但又因其抽象性，也常常是物理教學中的難點.本文以“安培力”為例來設計學習進階任務，開展教學活動.

3.1 課程標準分析

課程標準中，明確要求學生需要學會判斷安培力的方向和計算安培力的大小，并且與現實生活中的應用相聯系.不過安培力相對其他概念更顯抽象，像磁電式電流計、磁懸浮列車這些實例，大部分學生還缺乏親身接觸的機會.因此，需要給學生創造一個親身經歷和實踐的機會，才更容易幫助學生融會貫通，做到熟練掌握與運用.

3.2 學習進階層級劃分

郭玉云教授通過對學習進階的深入研究，得到一種更加符合學習者物理認知水平發展的層級模型，包含經驗、映射、關聯、系統、整合五個層級.通過對安培力的相關教學目標的分析，劃分安培力學習過程的進階層級.鑒于任務驅動教學中“教師主導、學生主體”的特性，經驗和映射兩個層級將作為教師主導部分，在教師的教學和演示中完成.關聯、系統和整合三個層級作為學生主體部分，學生以合作小組的形式完成任務.最后添加教師和學生共同討論完成的評析環節，總結評價學習過程中的得失，不斷改進學習效果.

3.2.1 教師主體部分

（1）經驗層級：聯系生活，引入主題

核心任務 聯系生活經驗引入新課主題，提高學生學習興趣和探究欲望.

過程描述 課前學生搜集安培力相關的應用實例，教師在課堂上播放實例視頻引入課題，學生以小組的形式結合所搜集的資料討論對安培力的基本認識.參考實例：播放航母電磁彈射器相關視頻，介紹我國第三艘航母“福建艦”搭載的最新現代化電磁彈射系統.通過為磁場中的導線提供強電流來產生巨大安培力，艦載機在安培力的推動下實現短距離彈射起飛.該系統不僅結構簡單、適應性強，通過調節電流大小實時控制安培力的大小也大大提高了艦載機彈射起飛的效率，延長了艦載機的使用壽命.學生觀看視頻后，將視頻中的實例與小組內搜集的實例進行對比和總結，認識到磁場與電場之間的相互作用下產生了力，并且這個力的大小與電流和磁場直接相關.

設計目的 經驗是物理現象在現實生活中的直接表征，是與人類生產生活息息相關的參考材料，通過列舉經驗實例以便于促進學生將物理知識代入到生活情境中，從而有效促進認知結構的建立.通過列舉電磁彈射器的例子，將國家前沿科學技術與物理學習直接聯系，有利于喚醒學生愛國情懷，激發學生學習興趣，提高學生后續環節的學習熱情.

（2）映射層級：實驗演示，構建直觀概念

核心任務 通過實驗演示和進階實驗模型搭建，引導學生依據概念特征映射出安培力基本認知模型，為后續進階學習奠定基礎.

子任務 安培力演示實驗

認知建構的第一步就是化具象為抽象，對復雜的現實事物抽絲剝繭，取其核心和特質構建抽象模型，這個過程即為映射.為了實現這一過程，教師在課堂上進行安培力的實驗展示，演示帶電導體棒在磁場中運動情況.

進階任務 情境創設與實驗進階

在安培力演示實驗中，學生僅能觀測到導體棒受到力的作用，卻不清楚力的大小與哪些因素相關，也沒有進一步探究安培力與運動學之間的聯系，但是高考考題中卻廣泛出現將安培力與運動學緊密聯系的考題.為此，教師在原實驗模型基礎上進行改造，模擬出真空管道超高速列車動力系統的簡化實驗模型，該列車的動力系統是一種將電能直接轉換成平動動能的裝置.將導體棒看做小車，當導體棒中通入電流，所產生的安培力將驅動導體棒發生運動.

設計目的 通過創設情境可以將生活實際與物理學習緊密聯系起來，激發學生學習興趣，學生在情境中可以更直觀地了解物理概念的本質和特征.

在實驗搭建過程中，針對遇到的種種問題，組內學生利用頭腦風暴提出多個解決方案，再通過集體討論挑選出最合理且易于執行的方案，可以切實鍛煉學生發現問題并利用所學解決實際問題的能力，提高學生的主觀能動性.

3.2.2 學生主體探究部分

（1）關聯層級：定性分析，探尋關聯

核心任務 借助進階實驗模型，定性探究安培力方向與電流和磁場方向之間的關系.進一步深化學生對安培力性質的認識，提高學生實驗操作能力和定性探究能力.通過調控電流和磁場方向使得導體棒可以按照任務要求的方向行駛.小組成員實際動手操作，不斷改變磁場和電流方向，探究不同組合方案下導體棒的運動方向，最終討論總結出安培力方向和電流、磁場方向之間的關系.

設計目的 映射是對物理概念模型的初步認識，關聯就是通過猜想假設和實驗論證，一步步探究概念相關的各個物理因素內部的邏輯和聯系.在任務過程中，從發現安培力方向受到電流和磁場的影響，到進一步的猜想假設和實驗論證，學生體驗了真實和完整的定_{czBPUIJbKJ7vj6d253ii66UUqeglmhmOpDGAZMEDZg8=}性探究過程，建立起了安培力方向的關聯網絡，不僅加深了對安培力性質的認識，還潛移默化地鍛煉了動手操作和推理論證的能力.

（2）系統層級：定量探究，構建系統化實驗模型

核心任務 借助進階實驗模型，定量探究安培力大小與電流和磁場大小之間的關系，聯系公式制作安培力系統調節方案，使得導體棒可以按照任務要求的速度行駛.

過程描述 學生在教師指導下借助進階實驗模型以探究安培力的大小相關參數.對上一個實驗模型進行升級改造，通過串聯滑動變阻器來改變導體棒中通過的電流，觀察電流表示數獲得電路中實際電流大小，如圖1所示.在保證磁場強度不變的情況下，放置光電門來測量導體棒運行過程中的加速度，進一步探究導體棒所受外力與電流、磁感應強度之間的關系.

設計目的 在關聯層級的定性探究基礎上，通過定量分析深入探究各個物理量之間的數量關系，在實驗改造過程中，學生有機會充分鞏固和利用已有的知識和經驗，發現各部分知識間的聯系和共性規律，獨立動手操作的經歷可以在很大程度上加深學生對相關公式的記憶和應用.

（3）跨單元整合，綜合解決實際問題

核心任務 整合電學、磁學和運動學相關知識，通過調整減速區設計穩定啟停的小車模型，從而提高學生歸納整合的能力和解決綜合實際問題的能力.

過程描述 進一步進階實驗任務，在導軌末端設置減速區，減速區內放置磁極相反的磁鐵塊，小車通過時會因受到反方向的安培力而自然減速.在保證電路電流不變的情況下，要求學生通過調控導軌末端的反向磁場區域的大小來保證列車最終能平穩停車.在任務過程中，教師預先設定任務要求的電路電流和提供每塊磁鐵能產生的平均磁感應強度，學生將相關參數代入計算公式中求出減速區所需的磁鐵塊數量，再在實驗模型中進一步驗證.

設計目的 在完成關聯和系統層級的學習任務后，學生對安培力的性質和影響因素已經有了比較完善和系統的認識.在此基礎上，新的學習任務將電學、磁學與運動學緊密聯系起來，驅動學生在完成任務的過程中對多單元物理知識進行整合與實際運用，有利于切實提高學生歸納整合的能力和解決綜合性實際問題的能力.

3.3 評析環節

對于學生而言，進階學習后的及時自評、互評可以有效地幫助其發現自身不足，依據自身不足及時提高相關認知能力和實踐水平.教師適時獎勵性評價也能切實提高學生在后續學習中的積極性.于教師而言，深入了解學生實際的學習成效有助于總結教學設計中的問題和教學引導的缺失，不斷提高自身的學情分析能力和教育教學水平.所以，教學最后各合作小組要匯報任務情況并且相互討論和借鑒.教師作為總結者對學生的匯報結果加以匯整，發掘重點難點，為后續教學提供有價值的參考和建議.

4 結語

本文通過對“安培力”教學案例的設計和研究，總結出基于學習進階層級模型的任務驅動教學模式的教學設計流程，詳見圖2.同時，為基于學習進階層級模型的任務驅動教學設計提供以下建議：聯系常見考點設計進階任務，提高學習任務的實用性；依據學生學情和課標設計進階任務，提高學習任務的適用性；任務設計盡量與現實接軌，保證任務驅動教學具有足夠的真實性和趣味性.

參考文獻：

［1］馬朱林.基于學習進階發展層級模型的高中物理教學設計——以“波的形成”為例［J］.物理教師，2023，44（12）：28-32.

［2］任虎虎.指向深度學習的任務驅動教學研究——以人教版“力的分解”為例［J］.物理教師，2020，41（07）：28-30.