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学习进阶理论指导下的教学设计——以“动量定理”为例

  摘要:学习进阶理论是近十年来国内外科学教育界的研究热点,至今未有统一的定义。目前国际教育界对学习进阶理论已进入应用实践阶段,而我国的学习进阶理论研究还处在新兴领域的研究探索阶段。

  美国国家研究委员会(NCR)在2005年首次提出学习进阶。NCR的专家提出,学习进阶理论即在一个适当的时间跨度下,人们学习一个重要的知识或者研究一个重要的实践领域时,人们的思维逐渐变得更加深入和复杂的假定描述。我们可以简单地理解,知识是成体系结构的,不可能存在独立的知识,与其他知识毫无关联。学习是一个不断积累不断发展的过程,由浅及深,由点至面,由近及远,循序渐进。这就跟学习进阶理论不谋而合。

  2、进阶变量:一般认为是学习或探究过程中的核心概念,通过掌握学生对这些变量的掌握情况可大致掌握学生的整体发展进度。

  3、成就水平:即学生学习过程中的多个有关联的中间水平,是学生逐步实现终极目标过程的阶段目标。

  4、学习表现:学生处于不同成就水平时的内容掌握情况,学习能力表现,各阶段的学习表现反映了学生能否达到各个成就水平,能否最终实现终极目标,为评价提供依据。

  5、评价系统:用于测量学生对核心概念的理解掌握情况,是学生是否实现进阶目标的测量手段。

  在教学设计过程中,教师应该合理呈现进阶变量,充分了解学生对核心概念理解过程中所经历的不同水平,使学生更充分的掌握核心概念。

  以“动量定理”为例。动量守恒定律是物理学三大定律之一,在浙江省新高考中将动量守恒定律纳入选考范畴,并在选考考试说明中提出了c,d的考试要求,即要求学生能够熟掌握概念,内容,表达式,并能够运用动量定理解决一些实际问题。但是这部分内容在教学过程中存在一个普遍现象。老师讲解听得懂,自己做题就发蒙,过程不会分析,公式不会运用。笔者反省,如果备课时运用学习进阶理论,将核心概念细化,分阶段,对学生的理解掌握有新的突破。

  (1)按照学习进阶理论分析,将核心概念:动量定理,分解成三个小概念:动量、冲量、冲量与动量变化量的关系

  基本概念的形成与导出要贴近学生思维,易于学生理解和接受。动量是一个脱离学生生活的概念,在进入高中物理之前,大部分学生不知道,甚至没听说过这个概念。所以这是一个陌生的领域,如果能把学生顺利的引导进这个陌生的领域,将为动量概念的理解和掌握奠定良好的铺垫。不妨从学生熟悉的生活事例出发:

  由这两个问题可以引发学生思考,物体的运动效果即与物体的速度有关,也跟物体的质量有关。前面我们已经学习了一个与物体的速度与质量都有关系的物理量就是动能,那么这个物理量是什么呢?它们两者有什么关系呢?

  冲量同样是远离学生生活的概念,但生活当中却有很多例子,比如跳远场地是沙坑,轮船靠岸有轮胎起到缓冲效果,猫咪从高处往下跳不会受伤是因为爪子上有厚厚的肉垫……。

  课堂上,故意制造一个摔倒玻璃杯的场景,当所有的学生都以为被子会碎时,拿起地上的垫子,顺利成章的引出冲量。

  引导学生深入思考:t相同, v同,所以加速度a不同,即F合不同思考:若将杯子落地过程,看做是两个匀变速直线运动,你能发现什么速度变化相同 v=at等号两边同时乘以质量m m v=mat即 m v=F合t ——动量定理

  得到动量定理之后,在学生已经具备的充分思维下,让学生寻找动量定理与牛顿第二定律的关系,启发学生分析该表达式的物理意义。这样既培养了学生思维能力,又训练了学生分析问题的方法。

  同时还可以增加小实验,如何让鸡蛋落地不碎……通过实验和推理,在这样的学习进阶理论指导下,视觉上,思维上双管齐下进阶明确。

  (2)根据学习进阶理论,在教学过程中及时反馈学生的学习表现,进行的全方位的发散思维的训练,使学生的思维水平上升到一个新的台阶,解题速度、解题技巧、解题的准确性都有很大的提高,因此达到巩固加强的目的。

  (3)一个好的教学过程,最后需要有效的评价系统,课堂上进行典例分析,课后搭配同步练习,针对训练,灵活机动的运用学习进阶理论,完善教学设计,从学生的思维模式和学习接受能力出发,循序渐进,实现了由知识向能力的升华。

  动量定理和动量守恒定律是中学物理的难点,当学生彻底掌握理解动量定理后,讲单一物体变成两个物体的系统,并加上合外力为零的条件,根据动量定理,合外力为零,动量变化量也为零,动量守恒定律就顺利的得到。这正是学习进阶理论所要表达的,通过中间有关联的小概念,最终掌握核心大概念。