基于原有经验的物理学习探究
[摘? ?要]高效的物理学习需要找到适合的学习路径。实际教学中，教师应从学生已有知识经验、思维过程和表征方式三个方面对学生进行分析，找到以学生知识经验为起点，以思维发展为核心，符合学生认知发展规律的学习路径，帮助学生突破学习难点，引导学生深度思考，培养学生的学科素养。
[关键词]学习路径;原有经验;思维品质
[中图分类号]? ? G633.7? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058（2021）14-0048-02
学生从已有的知识经验出发，沿着某条道路不断挑战未知，并逐渐形成自己的科学思维。学习路径是指围绕学科领域的核心内容，通过设计合适的情境提出需要解决的学科问题，在有效参与过程中，引导学生深度思考并培养学生学科素养的教与学的途径。
物理教学旨在培养学生的物理学科素养，物理学科素养的培养需以物理课程为载体，并在具体的学习过程中得到不断发展。教师在教学过程中，应对学生的“已有经验”“思维过程”和“表征方式”进行分析，探索并寻找“学科知识”“学生经验”与“学习路径”之间的相互关联和促进机制，优化物理教学，提升学生的学科素养。
一、立足经验起点，突破学生学习的难点
学生是带着自己的原有经验进入课堂的，把握和分析学生的已有经验是一切教学活动的基础，物理学习应始于原有经验，指向经验生长。充分了解学生的知识储备及认知水平，将学习活动建立在学生原有经验的基础上，并通过一系列活动帮助学生找到新旧知识间的关联，这样有助于学生在学习时突破难点、提升效率。
如在帮助学生建构“电阻”的概念时，虽然他们对“电阻”这个概念比较陌生，但大多数学生对常见的导体和绝缘体还是有一定认识的，所以在课堂教学的开始，教师先连接如图1所示的电路，然后问学生：如果我在AB间再接入一个常见物品（如“钢尺”“橡皮”“圆珠笔”“铜丝”等），大家觉得接入哪些物品并闭合开关后小灯泡能够发光，接入哪些物品不能发光呢？当学生根据自己的经验提出猜想并验证后，再让他们根据“是否容易导电”进行分类，提出“导体”和“绝缘体”的概念，并让学生再列举一些自己知道的导体或绝缘体。接着，教师又拿出了一根铅笔芯（直径2 mm，长度约为12 cm）问学生：你们觉得铅笔芯属于导体还是绝缘体呢？这时大家的意见就不太统一了。接入电路实验后，大家发现将铅笔芯接入刚才的电路，小灯泡能够发光，但亮度明显比接入钢尺、铜丝时暗，且电流表的示数明显变小，这时再让学生将自己的铅笔芯（比较短且比较细）接入演示电路，学生会发现小灯泡的亮度和电流表的示数又发生了变化，由此提出了“电阻”的概念，并为后续猜想“影响电阻大小的因素”做好了铺垫。
有效的物理学习必须建立在学生经验起点之上，但由于不同学生的成长过程和思维模式并不完全相同，他们的经验起点也不完全相同，有时教师认为的“学生已有经驗”和真实的“学生已有经验”并不相同，需要教师加以关注。为了精准把握学生的已有经验，了解学生在开始初中物理学习之前，究竟已经具备了哪些物理方面的知识经验和生活经验，哪些是正确的经验，哪些是错误的经验，还有哪些方面根本没有经验，教师可以根据即将学习的相关内容，设计调查问卷对学生进行经验前测，并对学生问卷结果进行分析，结合教学内容更加精准地把握学生学习的重难点，从而制订相应的教与学的策略。
二、关注思维进阶，促进深度学习
学生在学习过程中不断形成自己的思维，物理学习要以科学思维为中心，教师在教学过程中应结合教学内容和学生的认知特点，引导学生在解决问题的过程中，逐步培养学生的科学思维。因此，教师不仅要关注学生学到多少知识，更应该关注学生获得知识的过程，帮助学生在这个过程中改造经验、增强意识、掌握方法、发展思维。
在学习了“测量小灯泡的电功率”的实验之后，题目中常会出现“非常规测小灯泡功率”的题目，例如：“已知小灯泡的额定电压为[U额]，[R0]为已知阻值的定值电阻，请利用如图2所示的电路测出小灯泡的额定功率（结果用相关字母表示）”。这类题目对于大多数学生来说，思维难度较大，虽然教师通过反复讲解和训练可以让学生在短时间内记住这道题怎么做，但一旦题目发生了变化，学生面对这类题目时，往往还是束手无策，所以教师在面对这些思维难度较大的题目时，应该放慢脚步，帮助学生搭建思维脚手架，促使学生进行深度思考。第一步，根据公式“[P=UI]”可知，要测出小灯泡的额定功率，需先测出小灯泡的额定电压和额定电流，因为题目中提供了电流表，所以本题的关键是“如何保证小灯泡正常发光，即如何保证小灯泡两端的电压等于额定电压”。第二步，教师引导学生发现：根据公式“[U=IR]”，我们可以将电流表和定值电阻[R0]组合使用替代电压表（如图3），并让学生思考电流表该如何与定值电阻连接。第三步，教师提问：现在我们已经利用电流表和定值电阻组装出“电压表”了，这个“电压表”又该如何与小灯泡连接？电路图该怎么画（如图4）？如何保证小灯泡两端的电压等于额定电压（当[I=U额/R0]时）？第四步，完成图4的设计后，教师继续提问：如何测量小灯泡的额定电流？此时能改变滑动变阻器滑片的位置吗？针对这个问题，学生往往会提出“将与定值电阻串联的电流表拆下来，再与小灯泡串联”的方案（如图5）。第五步，教师继续加大思维难度：题目中的电流表不改变连接的位置，大家能通过开关的断开和闭合完成“测量小灯泡额定电流的任务”吗？
实际教学过程中，教师往往先不给学生提供图2所示的电路图，而是让学生尝试自己逐步完善电路图的设计，在设计过程中会有学生设计出如图6所示的电路，此时教师再趁机引导学生讨论：利用这个电路能否完成“测量小灯泡额定电流”的任务？并说出理由。这样的学习过程看似“很慢”，但在这个过程中给学生提供了充分发展思维的机会，同时教师可以在这个过程中发现学生的思维“错点”并及时解决，有助于学生思维品质的提升。
三、鼓励多元表征，培养学科素养
教学实践中我们不难发现，由于学生在学习过程中容易对自己的理解形成思维定式，所以往往不容易找出自身的错误，但常常能找出别人的不足。教学中，教师应该提供让学生对话交流的机会，鼓励学生大胆表达自己的观点，使之相互补充并加强彼此之间的理解，更好地促使他们融会贯通所学的知识。
笔者在一次公开课中，要给一批比较优秀的初二学生上一节“光学拓展”课，考虑了很久，选择了《全反射》这节内容，希望通过这节课的学习，让他们对“全反射”现象有一个初步的了解。其中有一个环节是通过实验总结“产生全反射现象的条件”（1.光从光密介质射入光疏介质;2.入射角大于等于临界角），但由于是借班上课，并不确定学生对“光密介质”和“光疏介质”有多少了解，如果换成其他的描述方式，又担心表达不够严谨，所以决定让学生先说说自己的观点，然后再根据实际情况进行调整。根据学生的表达，发现他们对“条件1”的描述大致可以分为四个思维层级，前面三个思维层级的描述分别是“光从水或玻璃射入空气中”“折射角大于入射角”“光從光速慢的介质射入光速快的介质”;还有两位学生说出了“光从光密介质射入光疏介质”。因为有学生提到了“光密介质”和“光疏介质”，所以笔者先请这两位同学各自说说自己对这两个概念的理解，然后再让大家一起讨论这几种描述方式哪个更合理、更严谨，其他的描述方式有什么不足或不合理的地方，让学生在“对话”的过程中实现对外部经验和自我经验的双重建构。
课后，与其他听课教师交流了处理这个环节时的困惑，大家觉得“光从光速慢的介质射入光速快的介质”这种描述方式是比较符合初中学生的认知水平且比较合理的表达，如果没人说出“光从光密介质射入光疏介质”也不要紧，学习的过程本来就是不断完善经验、改造经验的过程。学生个人的学习路径实际上也是个人建构的过程，不同思维层级在知识的建构中起到不同的作用，不同学习路径之间的碰撞，有助于学生从不同的角度看待问题，从而完善对事物的认知与理解。
不同学生之间的原有经验和认知水平存在着一定的差异，即便是面对相同的知识，他们的思维过程和表征方式也是有所不同的。教师在备课时不仅要从知识分类的角度去分析教材，还要从学生经验的起点出发，以合适的教学活动为载体，设计出符合学生认知发展特点的学习路径，促进深度学习的发生。
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（责任编辑 易志毅）
