基于“学习进阶”理论的物理习题教学策略，本文主要内容关键词为：进阶论文,习题论文,物理论文,理论论文,教学策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、“学习进阶”理论视域下的习题教学策略研究的意义 2009年“学习进阶（learning progressions，简称LPs）”理论开始在美国教育界兴起。“学习进阶”是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列，是对“应该为学生设定怎样的学习路径”这一问题的探索。无论是维果茨基的“最近发展区”理论、布鲁纳的“螺旋式课程设计”理论，还是奥苏伯尔的“有意义学习”理论，抑或者是巴班斯基的“教学最优化理论”，均对“学习进阶”理论有较强的理论支撑与实践指导意义。 习题教学可以在复习和温习过程中通过已有知识技能、过程方法的迁移和导入，达到深化巩固的作用。通过这一过程，新旧知识技能、能力互相联结，互动动态发展，从而实现螺旋式上升，形成和拓展成更广、更新的知识结构体系。那么，如何提高习题教学的效率、效果和效益，增强习题教学的有效性呢？笔者利用学习进阶理论来进行探索。 二、基于“学习进阶”的习题教学策略 （一）阡陌纵横，铺一地芬芳花雨 怀特海在其《教育的目的》一书中指出：“孩子的心智是一个不断发展的有机体。一方面，它并不是一个可以被人无情地塞满各种陌生概念的匣子；另一方面，有序地获取知识，对孩子们正在发育的心智来说，则是天然的食品。”设置在学生最近发展区的问题才容易激起学生思想的共鸣，为学生的思维发展搭建“脚手架”，拾级而上、层递推进，使其产生“似曾相识燕归来，风雨依稀似故人”之感，不会产生排斥或反感。物理习题教学属于程序性知识，按照学生的身心发展特点以及已有知识水平，以一道具有代表性的原型题或典型题为核心概念，通过对它的横向、纵向进行思维发散、演变、延伸和拓展，将其涉及的重点、难点、疑点、易错点分解出来，帮助学生构建解题的思维网络，掌握解题方法与技巧，从而达到举一反三的目的。具体做法：首先将核心题目涉及的相似、相异知识点进行衍生、创新拼盘，然后将核心试题列出。通过一系列的逐级练习，让基础差的学生有所收获，中等学生有所提高，尖子生也能从中得到提升，从而解决“一听就懂，一做就懵”的局面。 【支架题】题1（2013年江苏无锡中考，摘编）：小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。其实验步骤如下。 a.先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔。b.用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图1所示。当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为7.5N。c.测出注射器全部刻度的长度为4cm。d.根据测量数据，算出大气压的值。
（1）此注射器活塞的横截面积是________
。根据实验数据计算出的大气压强是多大？ （2）小红对小明所做实验进行改进，在完成a、b步骤、活塞回到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤，这是为什么？ 答案：
；（2）减小摩擦力对实验结果的影响。 点评：利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=F/S，所以要分别得出大气压力F和活塞的横截面积S。利用二力平衡可得出大气压力，并知道活塞的面积S，便可求出大气压的值了。此处的第二问是要为后边的核心概念题3作铺垫，让学生认识到除了大气压力和拉力之外，注射器活塞还会受到摩擦力的作用。 【支架题】题2：一个载重气球在空中受到2000牛的浮力时匀速竖直上升，若在所载重物中再加20千克的物体，该气球就能匀速竖直下降。设气球上升和下降时受到的浮力和空气阻力大小均不变，求：气球受到的重力和空气阻力分别是多少？
点评：物体做匀速直线运动时，受到平衡力的作用；物体在运动时受到的摩擦阻力的方向与相对运动的方向相反。此题也是为后边的核心概念题3作铺垫，使学生认识到摩擦阻力的方向与物体相对运动的方向相反，并学会如何对物体进行受力分析。 【核心概念题】题3（2014年江苏镇江中考）：在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响，某同学采用了图3所示装置。将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连。向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g，活塞面积为
，g=10N/kg，轮轴间的摩擦和绳重不计。则所测大气压的值应为（ ）
解析：当注射器中的活塞开始向右滑动时，
=（0.88+0.1）kg×10N/kg=9.8N，对活塞受力分析：f+F=
=9.8N；当注射器的活塞开始向左滑动时，
=（0.46+0.1）kg×10N/kg=5.6N，对活塞受力分析：F-f=
=5.6N；两式联立解得：F=7.7N；亦p=F/S=
。 点评：解答本题需要具备平衡力、摩擦力的大小及方向判定等知识，作为当年该市的选择题的压轴题，是有一定难度的。“活塞运动时除受到拉力和大气压力之外，还受到摩擦力的作用”，这一概念的确立，学生是存在迷惑的；物体在多个力的作用下平衡，对于初中学生来说，也存在一定的难度。教师应该从学生的现有认知水平出发，通过搭建物理概念脚手架等教学策略促进学生对核心概念的理解朝着更高层次的水平逐级发展，从而促进学生科学素养的提升。为了寻求学生的最佳学习路径，本案例中筛选出的支架题1、支架题2是建立在学生最近发展区的试题，并且两道题目纵横交错，把题3所需的知识点、解题要素形成一种合围之势，将其紧紧包围其中，“金风玉露一相逢，便胜却人间无数”之美妙感受，不禁油然而生。同时，本案例准确地把握学生的阶段性求知欲望，适时适当地预设了他们的成功，对他们是一种激励与鞭策，学生会为其阶段性的成功感到骄傲和欣喜，开始踏上新的学习旅程。 （二）林荫交错，盖一世潇湘月华 授之以鱼，莫若授之以渔。怀特海在其著作《教育的目的》中指出：“教育的问题是——如何使学生借助于树木来认识树林。”借助于“一棵树木”来认识“整个树林”，意即举一反三，触类旁通。“分层设计”可以优化弹性作业结构，由于其“梯度”包括内容、方法、技巧三个方面，使优等学生“吃得饱、吃得好”，中等学生“跳一跳，够得着”，学困学生“吃得下、消化得了”。可总有教师提出分层作业的操作难度大，不易贯彻实施等问题，往往会半途而废。结合多年的经验，个人感觉教师应该教给学生自我分层的方法，这是减轻教师自我压力、实现学生自主学习、激发和引导他们走上自我发展之路的捷径。 【支架题】题4（2014年湖南衡阳中考题）：在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是7.4N。当把零件浸没在密度为
的油中时，弹簧测力计的示数是6.6N。求： （1）金属零件所受浮力为多少？（2）金属零件的体积为多少？（3）金属零件的密度为多少？ 解析：（1）零件所受的浮力
（2）把零件浸没在油中，由
得：
点评：称重法测浮力是初中物理的一个重要内容，测物质的密度则是实验考查必备内容。题（1）巧妙地综合考查了称重法测浮力、密度的计算两个知识点。这两个知识点又都可以利用基础知识顺利解决，为下一步加深奠定基础。旨在培养学生单点知识结构。 【支架题】题5：小明打扫卫生时发现有一不规则实心小金属块，通过测量金属块的密度后，再对照密度表来验证自己的推断。其中测量密度实验中的三个主要操作a、b、c如图4所示。
（1）请将上述三个实验操作进行合理排序：________（用字母“a”、“b”和“c”表示）； （2）测量数据为：G=________N，G′=2.8N，则金属块所受浮力大小为________N； （3）根据（2）中数据，计算出金属块的密度ρ=________
（g取10N/kg）。 解析：（1）先将弹簧测力计校零，测出金属块的重力，再将金属块浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数。（2）操作c与操作b的差值即为浮力。（3）由于金属块在操作b中是浸没的，因此金属块的体积与排开液体的体积是相等的，而排开液体的体积可由阿基米德原理很容易求出；而金属块的质量可由操作c中所测出的重力计算出来，利用密度的计算公式即得金属块的密度。 答案：（1）acb；（2）3.20.4；（3）
。 点评：题（1）与题（2）所考查的知识点是相同的，都需要有“称重法测浮力”、“密度的测量”这两个知识储备，但关联结构层次又略有差别。题（1）可直接获取相关信息，是在记忆知识的基础上的简单变式；题（2）则是在题（1）的基础之上，读图并排序，才可以顺利解决，旨在培养学生由知识结构层次逐步提升。 【支架题】题6：图5甲中弹簧测力计的示数为2.8N，图5乙中弹簧测力计的示数为3.2N，求：
（1）物体所受浮力的大小；（2）物体的体积；（3）金属块的密度。 答案：
点评：题6与题5的不同之处仅在于多加了一个不省力的定滑轮，改变了用力的方向。旨在培养学生的变异思维、并能联系多个孤立事件进行适当整合的能力。 【核心概念题】题7（2011年辽宁沈阳中考题、2013年西安交大少年班初试理综模拟试题）：某物理小组决定测量一块鹅卵石的密度，但是手边的测量工具只有量筒。他们设计了如图6所示的实验装置。先把鹅卵石浸没在水杯内的水中，向矿泉水瓶中逐渐加水，当加入225mL的水时，瓶子在如图6甲所示的位置平衡。拿掉水杯后，再向瓶中加入150mL的水，此时瓶子在如图6乙所示的位置平衡。若不考虑鹅卵石的吸水性，忽略瓶子的质量，g取10N/kg，求：
（1）鹅卵石在水中受到的浮力；（2）鹅卵石的密度。 解析：（1）根据定滑轮的特点，由图6乙知：
答案：
点评：本题利用阿基米德原理求出排开水的体积（鹅卵石的体积）；知道鹅卵石的重力，计算出鹅卵石的质量；利用密度公式求出鹅卵石的密度。由于综合了称重法测浮力、定滑轮特点、实验顺序排列、浮力与密度的知识应用，要求学生对所学知识有熟练的掌握并需具备灵活运用的技巧，相信经过前三道题目的“组合拳”之后，学生应该没有太大的解题难度。旨在训练学生多点关联的技巧与手段，提高关联结构水平和拓展抽象水平，而这些能力，完全可以在以上层级的基础上逐渐得到提升的。由以上层级的分析也足以看出，学生综合解题能力的培养绝不是一蹴而就的，需要循序渐进的指导与引领、在课程学习与探究教学中不断深化。 区别不同学情，设置不同层次的探究性问题，在学生的最近发展区设问，搭建学生自由发展的脚手架，让所有学生都研有所思，学有所获，获取学有所得的成就感，优秀生吃得饱，后进生吃得了，中等生“跳一跳摘桃子”。每个人都有成才的潜力，教育的任务就是挖掘学生的这种潜力。关注学生个体间发展的差异性和个体内发展的不均衡性，尽可能按照每个学生所具有的不同智能结构提供发展、成长的条件和机会，让每一个孩子的潜能都得到充分发掘，让每一个孩子的个性都得到张扬。 同时，由于学生认知规律存在个体差异，不同学生对某一核心知识的学习进阶路径可能是不同的，因此，学习进阶只能是力求描述代表大多数学生的典型发展路径，因而进阶路径也不是唯一的，有待于我们进一步的研究与探索。
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