基于学习进阶的初、高中物理重复性内容衔接
黄泽璇 张军朋
摘? ?要：初、高中物理重复性内容的衔接是物理教学中需要关注的重点问题。文章基于学习进阶理论，以高中物理“磁现象和磁场”为例，探讨初、高中物理内容衔接的具体路径，以期为初、高中物理重复性内容的教学处理提供参考。
关键词：学习进阶;高中物理;初中物理;重复性内容;教学衔接
中图分类号：G633.7 文献标识码：A ? ? 文章编号：1003-6148（2021）2-0006-4
1? ? 问题的提出
现行中学物理教材采用了螺旋式的编排方式，即部分教学内容在不同阶段重复出现，深度逐渐增加[1]。当前高中教师对初、高中物理重复性内容的处理，要么不处理，高中物理教材怎么安排，就怎么教;要么做些简单的处理，用复习来引入。上述两种处理方式未能实现初、高中物理教材的有效对接，不利于学生知识和学习能力的整体性与连贯性。“学习进阶”是指学生在一定时间跨度下，对某一核心概念的理解以及对某种技能的掌握连贯且逐渐深入的典型发展路径[2]。学习进阶强调由浅入深的知识建构过程，为改变物理教材中学习内容相对零散且缺乏衔接的现状提供了有效的解决思路[3]。将其应用到具体的教学中，需要教师首先针对具体内容确定进阶起点与进阶终点，并对进阶过程作出水平层级划分，在此基础上进行教学设计。
郭玉英等在理论研究和大样本跨年级测评的实证研究的基礎上，提出了科学概念学习进阶的层级发展模型（见表1）[4]。这一层级模型为学习进阶的具体水平层次划分提供了重要参考。
本文将基于郭玉英等提出的学习进阶层级模型，以“磁现象和磁场”为例，探讨如何基于学习进阶理论衔接初、高中物理重复性内容，使学生对“磁现象和磁场”的学习经历成为由浅入深的连贯过程。
2? ? “磁现象和磁场”进阶分析
“磁现象和磁场”的教学内容在初、高中阶段均有涉及，高中生学习这一主题前已对其中的大部分知识有所掌握。教师在进行教学设计之前，需要对初、高中阶段与该主题有关的内容要求全面、详细地进行分析，把握初中和高中学段相应的教学要求。
2.1? ? 课程标准分析
课程标准是物理课程的基本规范和质量要求，是物理教师教学的依据和准绳[5]。虽然“磁现象和磁场”的相关知识点在初、高中重复出现，但不同学段的课程标准相应的要求不同，具体的内容要求见表2。
由表2可以看出，初中课程标准的要求符合学生的认知特点，内容要求以“认识”和“了解”为主，重点在于通过实验引导学生体验与感悟磁场，重视培养学生的观察能力以及从实验事实出发归纳、概括物理概念和规律的能力。高中阶段课程标准的内容要求则进一步渗透物理教育的文化功能，并注重磁现象与社会、生活和技术的密切联系。总体上看，初中阶段突出实验并更多地对知识层面提出要求，而高中阶段则注重人文素养、知识应用能力和STSE意识的培养。
2.2? ? 教材分析
教材是最基本的课程资源，对人教版物理教材的分析发现初、高中物理教材[6，7]在这一部分内容的编排上存在较大差异。
（1）初中教材[6]以电磁关系为主线，通过多节课的编排阐述“磁现象和磁场”。第1节利用多种磁体使学生形成对磁场的初步认识;第2、3节介绍电流磁效应的发现及其简单应用，将学生脑海中各自独立的电现象与磁现象初步联系起来;第4节引入磁体对通电导体的作用力，进一步阐述电与磁的关系——电磁的相互作用。初中教材通过这几节课的层层递进，使学生对电现象和磁现象的相互关联有了一个比较完整的认识。
（2）高中教材[7]以单独一节课系统地呈现这部分内容。首先以我国古代在磁现象方面的研究成果作为导入;并基于电磁关系发展历程的相关史料，引出奥斯特对电流磁效应的伟大发现以及科学家对电磁关系的进一步探索;另外，高中教材补充了通电导体与通电导体间的相互作用，进而概括总结多种磁现象得出磁场概念，最后介
绍地磁场。教材还在拓展材料“STS”栏目中介绍了指南针与郑和下西洋的历史故事，突出我国在磁现象方面的研究成果及其对人类文明产生的影响。
结合以上分析，可知高中教材在初中教材的基础上较为全面地介绍了磁现象的发展历程以及我国古代在磁现象方面的研究成果。但从课标的要求出发，教材对磁现象与社会、生活和技术的联系体现不足，未能重视学生STSE意识的培养，需要对教材内容进行适当处理以进一步落实课标要求。
2.3? ? 进阶水平划分
基于对初、高中课程标准以及教材的分析，
结合郭玉英等提出的层级模型，划分了如图1所示的水平层级。
3? ? 初、高中“磁现象和磁场”教学的衔接
通过上文的分析，可知学生通过初中阶段的学习，已经达到图1中的前两个水平层次。基于学生已有的知识基础，为了突破高中阶段3个水平层次，进行如下教学设计。
3.1? ? 巩固初中所学，夯实水平1和水平2
活动1：感知磁场，寻访古文明
教师演示磁悬浮陀螺，结合有趣的实验现象引导学生分析其工作原理并对所学知识进行回顾，夯实已有知识基础。进一步引导学生阅读教材“STS”栏目中的“指南针与郑和下西洋”，了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明产生的重大影响。
活动2：追溯历史——电流磁效应的伟大发现
导入实验说明磁体与磁体通过磁场发生相互作用，并提问：“除了磁体外还有哪些物质可以产生磁场呢？”学生自然回顾起奥斯特电流磁效应的发现，教师进而提出以下问题：
（1）哪些自然现象的发现促使人们开始猜想电与磁之间可能存在联系？
（2）对于电磁关系，19世纪初科学界持有哪些观点，代表人物有谁？
（3）为什么说奥斯特的发现具有划时代的意义？
此时，教师组织学生阅读教材以及课前下发的相关史料，让学生带着一系列的问题进行方向性的阅读。
设计意图：结合导入实验对磁体与磁体的相互作用以及电流磁效应进行复习巩固，为后续的学习打下基础，同时在复习中渗透磁现象发展历程的文化功能。进一步夯实水平1和水平2。
3.2? ? 重现经典实验，显化科学思维，实现水平3
学生分组做奥斯特实验。教师进一步结合物理学史提出奥斯特的发现引发了科学界的关注，安培等科学家纷纷重复他的实验并进行下一步的研究，如果你是安培，还可以进行什么研究呢？引导学生思考：“通电导体可以产生磁场，并通过磁场对小磁针产生力的作用，力的作用是相互的，那么磁体产生的磁场会不会对通电导体也有力的作用？”学生结合已有的知识基础和相应的思考作出判断：磁体对通电导线也有力的作用。
在此基础上，教师介绍安培出于对称性的思考进行的实验探究，并利用磁体和铝箔等实验器材演示磁体对通电导体的作用力。接着，总结磁体与磁体、电流与磁体之间的相互作用，进一步结合对称性引导学生思考：“电流与电流之间是否也可以通过磁场发生相互作用？”学生在分析的过程中大胆作出猜想，有目的地期待实验结果，教师进行实验演示，并引导学生讨论。
设计意图：通过“问题链”的形式以及教师的适当引导，显化电磁关系探索过程的物理思想与方法，使学生能用联系的观点体会电磁关系的发展历程，实现水平3。
3.3? ? 系统归纳总结，建立磁场概念，达成水平4
结合上述实验进行归納总结，实验现象揭示了磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行传递的，磁现象的本质概念是“磁场”，教师在板书上进行图2所示的分析，帮助学生系统地建构磁场的概念。
设计意图：前面的实验探究使学生对磁场有了更为直观的感受，在此基础上对实验现象系统地进行总结和分析，使磁场这一抽象的物理概念具体化，帮助学生系统地建立磁场概念，达成水平4。
3.4? ? 拓展延伸，关注STSE意识的培养，突破水平5
在学生系统掌握磁现象和磁场后提出问题：在社会、生活、技术、环境等方面有哪些磁现象？你能否结合所学知识进行解释？学生以小组为单位展开积极的讨论，并派各组代表进行分享。
学生容易联想到指南针、信鸽迁徙、磁悬浮列车、扬声器等相关的现象和应用，教师可视学生讨论的情况相应地进行拓展。可以结合实验对学生不清晰工作原理的应用进行直观的展示。例如，学生不清楚扬声器的具体工作原理，可利用简易扬声器模型进行演示：将底部绕有线圈的泡沫碗与功率放大器的音频输出端相连，将手机信号输入功率放大器并播放音乐，当泡沫碗靠近磁体时，可观察到泡沫碗产生振动且发出声音，学生听到音乐。通过有趣、直观的实验现象，使学生对具体应用的工作原理更加清晰。也可以引入拓展材料，补充介绍与磁相关的奇特自然现象，例如极光现象或由于磁铁矿的磁场导致事故多发的世百尔岛等。还可以介绍“磁场对动植物的作用”“生物磁场及其医学应用”“天文、考古、采矿领域的磁应用”等素材，引导学生关注磁现象与技术、社会和环境的联系。
设计意图：引导学生思考自然环境和社会生产中的磁现象，关注与磁相关的现代技术发展，促进学生STSE意识的养成，突破水平5。
4? ? 反思与启示
为了更好地衔接初、高中物理重复性内容，教师应积极探索有效的衔接策略，合理进行教学设计。结合本文对“磁现象和磁场”的教学设计，笔者认为对于高中类似问题的处理，可采取以下策略。
4.1? ? 理解课程标准，深入研究教材
初、高中物理知识螺旋上升、逐层递进，重复性内容在初、高中阶段的教学目标、教学重难点等存在一定的差异。教师应认真研读各学段的课程标准与教材，对初、高中物理课程的内容安排、结构体系形成一个整体的认识。只有当教师有了一个整体的把握后，才能确定哪些知识是机械重复的，哪些知识又是学生在初中没有理解清楚需要在高中拓展深化的，进而确定进阶的起点与终点。
4.2? ? 分析学生特点，改进教学方法
初中生和高中生在认知特点上存在明显差异，前者以直观的形象思维为主，后者在分析、归纳、推理等思维上均得到了较大提高。教师处理重复性内容的衔接时，应从促进学生能力发展的角度出发，重视知识的形成过程以及科学方法的探索过程，在课堂引导、问题设计等方面多下功夫。同时创设积极互动的课堂环境，鼓励学生发表自己的看法和意见，在合作中交流与学习。
4.3? ? 创新教学手段，注重知识应用
高中阶段应着重培养学生探索与理解知识的能力，教师可以充分利用多媒体教学手段，除
了教材文本外，可以提供丰富的图像、动画、音频、实验等多样化的外部刺激，启迪学生思维。此外，教师应关注学生已有的生活经验，例如将生活实例引入课堂教学，一方面使学生体会物理与生活的密切联系，另一方面激发学生的求知欲，达到激发兴趣、培养能力的目的。
4.4? ? 系统归纳总结，形成知识网络
在重复性内容的教学过程中，教师应引导学生从整体的视角出发，系统地归纳与总结。同时建立新旧知识的联结，将新知识整合到原有的认知结构中，使学生对具体主题内容有一个整体的掌握。
总而言之，学习进阶揭示了学生学习是一个由简单到复杂、由浅入深的认知发展模式。初、高中物理重复性内容的衔接应以课程标准为指南，在深入研究教材与学生情况的基础上合理确定进阶目标，并积极探索衔接策略和路径，最后在教学实践中不断地进行检验、调整与完善。
参考文献：
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[2]郑曼瑶，张军朋.“学习进阶”的研究及其在物理教学中的应用[J].物理通报，2014（12）：2-6.
[3]姚建欣，郭玉英.为学生认知发展建模：学习进阶十年研究回顾及展望[J].教育学报，2014，10（05）：35-42.
[4]郭玉英，姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.
[5]李新乡，张军朋.物理教学论[M].北京：科学出版社，2009：45-46.
[6]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理九年级全一册[M].北京：人民教育出版社，2013：119-143.
[7]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010：80-82.
（栏目编辑? ? 赵保钢）
