學習進階理論下的高中物理概念教學策略研究

摘 要：學習進階理論的階段性和漸進性特征符合高中生學習成長規律，在高中物理概念教學中應用學習進階理論，強化了物理概念教學的連續性和階段性。學生在教師引導下，循序漸進地深入理解物理概念的同時，有效提升了自身的邏輯思維能力和問題解決能力。文章闡述了學習進階理論的構成要素以及學生認知發展規律特點，從學生和教育角度入手，分析了在學習進階理論下開展高中物理概念教學的意義，提出劃分概念層級設定教學目標，引入生活實例探究概念內在聯系，科學實驗推理物理概念，建立物理模型深入理解概念等策略。

關鍵詞：學習進階理論；高中物理；策略

物理概念是高中物理教學的重難點，物理概念是對客觀事物發展規律、共同屬性的總結，也是物理思想的精華所在。為讓學生深入理解物理概念，熟練掌握物理概念解決實際問題，教師將學習進階理論融入高中物理課堂，根據學生的思維認知發展規律和學習能力設置進階型教學活動，激發學生物理探究興趣，循序漸進地深化學生對物理概念的理解，使每名學生都能在高中物理概念教學中有所成長，有所收獲。

一、學習進階理論概述

學習進階理論指學習某一主題時遵循的連貫的、深入的思維路徑的理論，具有循序漸進、逐漸深入等特征。學生認知發展規律按照由淺入深順序排列，依次為經驗、映射、關聯、系統、整合。經驗，指未能產生聯系的零散事實；映射，指在事實與規律之間建立聯系；關聯，即通過多個事實關系構建概念；系統，指學生從系統角度分析變量關系；整合，即學科觀念與跨學科概念[1]。學習進階理論與學生的認知發展規律相符合，呈現從零散到系統、從具體到抽象、從簡單到復雜的規律，教師應根據各認知階段特點選擇學習方法，提高學生的認知水平。

學習進階路徑構成要素：進階起點、進階水平、進階終點、進階變量。進階起點指學生實際情況；進階水平指學生預期學習表現；進階終點指教學目標；進階變量指在學習進階中的變化，主要指核心概念、關鍵能力。

二、學習進階理論下開展高中物理概念教學的意義

（一）深入理解物理本質

學習進階理論真正做到從學生的思維認知發展特點出發開展教學活動，依托學習進階理論開展高中物理概念教學，帶領學生由淺入深、由表及里地探索物理概念，揭示物理現象背后的本質規律，使學生得以真正系統性地理解物理概念內涵，把握物理概念的推導過程和內在邏輯關系，推動構建系統化高中物理知識網絡體系的同時，深化學生對物理世界的認知，助力學生成長。

（二）培養問題解決能力

解題是高中物理概念教學的重要教學方法之一，學生通過解決實際問題探索物理概念的應用方法，對學生深入理解物理概念內涵具有一定的促進作用。學習進階理論走進高中物理課堂，教師根據學生的思維認知發展階段創設不同類型的問題情境，引導學生運用所學知識推理解題方法，在解題中強化事實與術語之間的聯系，提高學生的認知發展水平，思維認知水平的提升和概念理解水平的深化也讓學生在面對復雜問題時能夠快速找到切入點，高效解決問題[2]。

（三）提升邏輯思維能力

物理概念本身是觀察、實驗與科學思維相結合的產物，是事物現象經邏輯推理得到的成果，學習進階式物理概念教學方式注重培養學生的邏輯思維能力，從淺層事物表象出發，探索其中的規律，由淺入深推理引發實驗現象的物理規律，培養學生獨立思考、勇于質疑的良好思維習慣的同時，使學生在進階式學習中重新經歷分析物理現象、推導物理規律的過程，助力邏輯思維能力的發展。

（四）激發探究學習興趣

學習進階理論下的物理概念教學由低層次的“經驗”向高層次的“整合”過渡，學習過程具有鮮明的探究性特征，學生通過參與生動有趣的教學活動、剖析生活中的物理現象、觀察物理實驗等方式參與探究過程，營造積極、趣味性十足的向學氛圍，吸引學生主動投身于物理概念學習過程中，階梯式的探究過程也為學生提供了豐富的學習體驗，使物理概念的魅力深入學生內心。

（五）契合教育改革要求

教學改革要求構建以學生為中心的新式教學模式，學習進階理論下的物理概念教學真正做到從學生的認知發展水平、各認知階段發展特征入手進行教學，學生的學習自主性更強，在教學中擁有更多表達自我的機會，學習目標從掌握物理知識轉變為掌握物理概念的推導過程、含義和運用方法，真正意義上實現從更深層次理解物理概念，為學生綜合素養與能力的發展提供了有力支持。

三、學習進階理論下開展高中物理概念教學的策略

（一）明確概念層級，有序設置目標

學習進階理論指導下的高中物理概念教學強調從特定主題入手開展教學活動，使學生對物理概念的認知水平從初級向高級，從簡單向復雜，通過中間階段的過渡和積累深化學生對物理概念的理解和運用[3]。為此教師從物理概念的理解過程出發，根據物理概念特點將整個進階教學過程分為多個階段，根據學生在不同階段需要掌握的物理原理和知識點設置學習進階目標，教師根據進階目標設置教學內容，選擇教學方法，保證物理概念教學質量。

以人教版高一物理必修第三冊第十二章《閉合電路的歐姆定律》為例，教師首先分析教學內容，確定物理概念。本節課基礎概念為“閉合電路歐姆定律的定義與公式”，延伸概念包括“路端電壓與負載之間的關系”“電源斷路和短路的特點”“閉合電路內外電路以及電源兩極電勢的升降”，目的是培養學生認識電路規律。

其次，教師分析知識點，閉合電路歐姆定律反映了閉合電路中能量的轉化過程，是課程的基礎，同樣也是其他延伸概念的基礎，且學生在初中物理學習階段接觸過歐姆定律，因此教師選擇閉合電路歐姆定律作為進階教學目標。

最后，教師秉持漸進性原則，根據概念理解深度設置進階式教學目標。第一階段，觀察事物聯系。教師設置實驗“電壓測量”，通過并聯電壓表測量電池電壓，復習初中所學歐姆定律，聯系實驗內容分析電動勢能與電壓關系。第二階段，設置目標，總結現象，推導閉合電路歐姆定律。教師引導學生用表格記錄數據，邏輯分析推導概念：閉合回路中電動勢與內、外電路電壓之和相等，根據概念定義推導閉合電路歐姆定律。第三階段，綜合分析，思考閉合電路中電動勢能與內外電路電壓之間的聯系以及能量轉化聯系。教師要求學生根據實驗結果繪制閉合電路歐姆定律圖像，對比純電阻電路歐姆定律圖像，深層次思考閉合電路中電流與電阻關系，把握二者的差異性。第四階段，熟練掌握閉合電路歐姆定律的應用方法。教師根據實驗結果繪制路端電壓與電流圖像，求取外電路電阻和電源內電阻，培養學生熟練運用閉合電路歐姆定律解決電路問題的能力。

（二）生活實例引入，把握概念聯系

高中物理知識概念與現實生活緊密聯系在一起，指導現實生活。學習進階式高中物理概念教學具有連貫性特征，概念彼此相互聯系，緊密銜接在一起，進階概念來源于對舊有概念的分析和總結，為強化進階知識的內在聯系性，點燃學生的探究熱情，教師從生活中尋找物理概念的應用方向，創設生活化情境，引導學生運用物理知識解決實際問題，激發學生的探究興趣，學生在實踐中自發運用舊物理概念解決問題，在實踐中體會舊物理概念在解決生活化問題中的局限性，由此引入新概念，深化學生對新舊概念差異性的理解，在進階式學習過程中教師根據學習進度不斷調整情境，深化學生對物理概念的內涵和運用方法的理解，保證物理概念教學質量[4]。

以人教版高一物理必修第一冊第三章《摩擦力》為例，初中物理和高中物理都涉及摩擦力內容，初中主要接觸摩擦力的基本概念以及摩擦力與接觸面壓力和接觸面粗糙程度的關聯性，高中物理主要學習靜摩擦、滑動摩擦力大小計算方法以及三種摩擦力突變問題，教師從滑動摩擦力入手關聯新舊概念設計進階學習目標。目標一：感知摩擦力；目標二：滑動摩擦力方向判斷和定量分析。

教師根據進階學習目標分階段設置生活化情境。為使學生感知摩擦力，教師設問導入情境：“我冬天開車時車子經常會打滑，非常危險，有沒有什么好的解決辦法呢？”學生提出為車輪加裝防滑鏈，教師繼續提問加裝防滑鏈的原因，引導學生聯系初中所學摩擦力公式說明安裝防滑鏈能夠增加摩擦力的原因：增加自重以及增加接觸面粗糙程度。為引導學生探究滑動摩擦力方向，教師延伸情境：“我裝上防滑鏈了，但是輪胎加裝防滑鏈后摩擦力真的會增加嗎？”情境引導學生設計木塊拉動實驗，用彈簧測力計分組測試接觸面粗糙程度接觸面壓力對摩擦力大小的影響，根據拉力方向判斷摩擦力方向。通過情境讓新舊概念、進階前后的概念聯系在一起，保證教學過程的連貫性。

（三）科學實驗探究，總結物理概念

物理學科概念主要來自科學實驗，科研人員通過觀察實驗現象，驗證猜想，探索未知，組合零散事實，探索現實世界的規律，推導得出物理概念。為此教師在物理概念教學中帶領學生重走科學探究之路，教師提問，引導學生提出猜想，自設實驗，從無到有，探索物理概念，深化學生對物理概念的理解。

以人教版高一物理必修第一冊第四章《牛頓第二定律》為例，本節課主要學習物體加速度與質量和所受外力的關系，學生在初始階段對外力、加速度、質量三者的關系缺少系統認識，此時學生對牛頓第二定律的認知水平處于第一級，進階式學習目標為第二級——在事實與規律之間建立聯系，為此教師以學生為主體組織實驗探究活動，幫助學生推導牛頓第二定律。

首先，教師播放運動員扔鉛球的視頻，引導學生觀察視頻中鉛球運動速度的變化特點，教師設問：“鉛球運動狀態發生了變化，哪些因素導致鉛球運動狀態發生變化？”學生自發展開討論，聯系生活實際猜想，提出外力和質量可能是影響物體運動狀態變化的原因。其次，教師組織學生根據自身猜想設計科學實驗，學生參照車輛行駛過程設計實驗，觀察實驗結果，發現當光滑木板斜面傾角越大，打點計時器顯示的小車加速度則越大，而在木板傾角不變的情況下，加載砝碼的小車加速度更小，空載的小車加速度更大。

為驗證概念的準確性，教師提問：“如何避免實驗結果的偶然性，保證概念準確無誤？”學生結合牛頓第二定律重新設計鐵球下落實驗：如外力、加速度、質量三者關系重力，則在同等高度下同時拋下兩個質地均勻、重量相同、大小相等的鐵球，按照概念，向下施加力的鐵球一定先落地，再準備一個重量輕于鐵球但大小相同的木球，二者同等高度自由下落，一定是鐵球先落地。記錄分析實驗數據，歸納總結得出外力、加速度、質量三者關系，提高學生的認知水平。

（四）構建物理模型，深化概念理解

在高中物理概念教學中，學生從真實情境中推導事物關系，推導物理規律。由于生活實際中的物理現象和物理規律較為復雜，學生對物理概念的理解難以進一步深入，為提高學生的認知水平，避免次要因素干擾學生的探究式學習過程，深化學生對物理概念的理解，教師引入模型構建思想，引導學生將實驗結果轉化為物理模型，緊抓主要因素分析客觀事物的變化特征，構建物理模型，促進學生成長[5]。

以人教版高一物理必修第二冊第六章《圓周運動》為例，本節課主要學習圓周運動特點以及線速度、角速度、轉速與周期的關系。學生此前經過學習，掌握描述直線運動快慢的概念。

教師提問引導學生結合所學進行類比推理：如何描述圓周運動速度的快慢？學生聯系已有基礎提出猜想：圓盤上任意位置點一點，點的運動速度等于圓周運動速度。教師提問：任意一點均可嗎？是否存在反例？學生就問題自發展開討論，提出反例：當點位于原點時，圓盤仍然轉動，但無法表示圓周運動。學生發現問題后按照教師要求重新總結圓周運動規律，部分學生提出物體在單位時間內轉過的角度代表“距離”，所用時間代表“時間”，距離除以時間的結果就是圓周運動的速度，部分學生提出不同意見，認為物體做圓周運動時走過的圓的周長是圓周運動的“距離”，行走所用時間是圓周運動“時間”，距離除以時間代表速度。

為解決疑惑，教師設置任務，要求學生運用實驗法驗證猜想，用實驗結果驗證猜想，學生自設實驗，發現二者均能代表圓周運動速度，且過程可證，教師引導學生細分圓周運動速度特點，構建概念“線速度”“角速度”，以此描述物體做圓周運動時的快慢，深化學生對圓周運動特征的理解。

結束語

綜上所述，依托學習進階理論開展高中物理概念教學，真正做到從學生的認知發展規律入手設計教學活動，促進學生邏輯思維能力和探究能力發展。為讓學習進階理論真正融入高中物理概念教學中，保證物理概念教學質量，教師從物理概念的形成過程出發，細分認知層級，在把握學生認知發展規律的基礎上，分階段引領學生感知物理概念，助力學生成長。

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]戴耀東.基于學習進階的高中物理實驗教學設計：以“探究加速度與力、質量的關系”為例[J].物理教師，2023，44（9）：13-16.

[3]王欣竹，張勇.開展創新備課，實現學習進階：以人教版高中物理“速度”教學為例[J].廣西物理，2022，43（2）：220-223.

[4]吳昌洪，梁玉潔，買歌菲熱提.基于整合的進階式高中物理教學設計：以“加速度”教學為例[J].物理教學，2022，44（5）：11-15.

[5]蔡千斌.基于學習進階的高中物理“學生實驗”教學設計：以“測定玻璃的折射率”為例[J].物理教師，2020，41（11）：16-19.