基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习教学策略与实践路径
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作者:董友军 李碧武
摘 要：“学习进阶”理论是提升学习效率的有效手段。“学习进阶”的要素包括进阶起点、进阶水平、进阶终点、进阶变量、测评工具，进阶水平分为经验、映射、关联、系统、整合五个层级。在基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习教学中，教师要深入分析这五个层级，以课标为方向，以真题为载体，以学情为起点，以教师为主导，以学生为主体，然后结合建构主义知识观、学习观，解析复习教学的实践步骤，通过创设真实情境、建构知识网络、理解物理概念、应用物理规律、主动评价创新，切实提升学生的物理学科核心素养。
关键词：“学习进阶”理论；高三物理一轮复习；教学策略；实践路径
高三物理教学，一般规划两轮复习：一轮复习，依照教材目录顺序，强化知识点的巩固与理解，帮助学生建立知识网络；二轮复习，依照高考试题重点，强化知识块的联系与创新，帮助学生建立知识系统。有些高三物理教师，对一轮复习缺乏合理规划，既没有体现“教师价值”，也没有实现“学生发展”，造成“事倍功半”的局面，其主要表现是一轮复习“新课化”“题海化”“被动化”。
“学习进阶”理论是目前全球教育教学的研究热点，它不仅符合“最近发展区”理论、“有意义学习”理论，也符合“螺旋式课程设计”理论、“教学最优化”理论，被誉为提升学生学习效率的灵丹妙药［1］。基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习教学，遵循从简单到复杂、从具体到抽象、从理论到应用、从模型到生活的教学思路，不仅可以整合零散知识、增强学生的知识迁移能力，还可以让学生形成物理观念、发展科学思维，增强学生解决实际问题的能力。
一、“学习进阶”理论简介
“学习进阶”指学生在一个时间跨度内学习某一主题时遵循的连贯、深入的思维路径描述 ，也指学生在各学段学习同一主题时所遵循的连贯、典型的学习路径描述［2］。
“学习进阶”的要素包括进阶起点、进阶水平、进阶终点、进阶变量、测评工具［3］，它们之间的关系详见图1。进阶起点指学生的实际情况；进阶水平指学生的预期学习表现；进阶终点指教学目标，现阶段物理教学的目标就是发展学生的物理学科核心素养；进阶变量指核心概念与关键能力；测评工具是针对“学习进阶”教学的评价试卷。进阶起点、进阶水平、进阶终点，建构了基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习教学主线，再通过进阶变量的引领、测评工具的修正，我们就可把各自零散的知识内容，整合为相互关联的知识系统，从而让每一节物理课都能有助于培育学生的核心素养。
根据学生的认知发展规律，有专家把进阶水平划分为五个层级：经验，即学生具有尚未关联的零散事实；映射，即学生建立事实与术语之间的关系；关联，即学生建立术语与多个事实的关系；系统，即学生从系统角度协调变量关系；整合，即学生有学科观念与跨学科概念［4］。为了便于教师理解与应用，笔者借助SOLO分类理论，把发展层级转化为层级图示，详见图2。其中，经验对应两个零散点，映射对应一个零散c连接一个零散点，关联对应一个零散点连接多个零散点，系统对应一个平面，整合对应一个立体。
二、基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习教学策略
策略指根据形势发展而制订的行动方针。教学策略既可指在不同的教学条件下，为达到不同的教学结果所采用的方式、方法、媒体的总和，也可指在教学过程中，为了完成教学目标，依据教学具体条件，对教学顺序、活动安排、组织形式、教学方法和教学媒体进行的总体考虑。在“学习进阶”理论的指导下，笔者依据高三物理一轮复习规划，提出相应的教学策略，详见图3。
（一）经验层级策略：以课标为方向
这里说的“课标”，指的是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》。对于高三物理教师来说，课标内容属于零散事实，只有通过认真分析，才能把课标内容与高考试卷、平时教学联系起来，因此经验层级策略为“以课标为方向”。高三物理一轮复习，如同在茫茫大海中航行，要抵达目标，方向是关键。若方向错误，就会南辕北辙，航行时间越长，距离目标越远。作为高三物理教师，担负着引领学生前行的重任，必须研究课标，且应重点研究五个方面：其一是“课程内容”的内容要求，它确定了高考试卷的考查范围；其二是“课程内容”的学业要求，它确定了高考试题的命题难度；其三是“课程内容”的必做实验，它包含了高考实验的解题方法；其四是“学业质量水平”，它可以指导教师选择训练习题；其五是“命题建议”，它指出了高考试题的特点。
（二）映射层级策略：以真题为载体
真题指高考试题，它是落实课标的载体。课标有些抽象，而真题比较具体，通过真题研究，我们更容易把握高考的试卷方向、内容重点、试题特点。课标相当于国家教育方针术语，真题即是术语的具体事实，这让真题与课标建立了相互关系，因此映射层级策略为“以真题为载体”。高三物理教师要重点是研究近三年本省的高考物理真题，同时兼顾近三年全国和其他省份的高考物理真题。如高三物理一轮复习“动量”时，可先把近三年高考物理试卷中有关“动量”的试题全部汇总，再限时让学生独立做完这些试题，使其亲身体验做高考试题的真实感受，然后分析真题与课标的联系。
（三）关联层级策略：以学情为起点
学情指所教学生的实际情况，主要包括知识储备、思维能力、行为习惯等。教师要以学情为起点，根据学情讲授知识、选择试题、规范习惯。学情多种多样，但教学目标只有一个，即发展学生的物理学科核心素养。这就要求教师把单一的教学目标与多样的学情建立起和谐的关系，因此关联层级策略为“以学情为起点”。学情决定了教学设计的起点，起点太高或太低，都不利于提升教学效率。如何判断学情？先从学校判断，是重点中学还是普通中学；再从班级判断，是重点班还是普通班；最后从学科判断，是优势科目还是劣势科目。
（四）系统层级策略：以教师为主导
以教师为主导指在教学活动中，教师起指导作用。《义务教育物理课程标准（2022年版）》在“教学建议”中指出，“要有教师的合理指导，确保活动循序渐进”。教师需要认真考虑教学中可能发生的各种情况，然后组织学生进行观察、思考、提问、探究、讨论、总结、交流等活动，即从教学整个系统的角度去协调各种关系以提高教学效率，因此系统层级策略为“以教师为主导”。以教师为主导主要体现在教师是教学活动的设计者、组织者、引导者。在高三物理一轮复习的过程中，教师要引导学生提出问题，总结解题思路、方法、技巧，学会一题多解、一题多变，并相互讲题以提高理解能力，从而体现教师主导。主导不是主宰，也不是霸道，而是激发与鼓励，目的是调动学生主动学习、积极思考。
（五）整合层级策略：以学生为主体
以学生为主体指在教学活动中，学生具有自主性、主动性、创造性。《义务教育课程方案（2022年版）》在“课程实施”中指出，要“创设以学习者为中心的学习环境，凸显学生的学习主体地位”。这就要求学生能把所学的物理知识、物理方法、物理文化进行综合应用，去解决实际问题、去创新技术发明，即学生具有物理学科观念以及跨学科意识等，因此整合层级策略为“以学生为主体”。以学生为主体主要体现在：学生能自觉主动地学习；学生能有选择地学；学生能调节控制地学习；学生能创造性地学习。学生可以依据自己对教师是否认同作出自己的选择，体现学生主体。此外，学生也可以通过倾听、理解、接纳教师的教学内容，经历同化、顺应，形成新的知识体系和认知结构。
三、基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习实践路径
建构主义知识观认为，对知识的真正理解，只能由学习者基于自己的经验，通过学习活动而建构起来。建构主义学习观认为，学习不是由教师把知识直接传输给学生，而是由学生自己建构。笔者根据建构主义知识观、学习观以及“学习进阶”理论发展层级，得到基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习实践路径，详见图4。其中：步骤1为创设真实情境，指教师设置真实的教学情境，引导学生观察思考，激发学习兴趣，提出研究问题；步骤2为建构知识网络，指教师鼓励学生在自主建构知识网络后，将其与教师建构的知识网络进行对比，发现不足，修改完善，形成完整的认知结构；步骤3为理解物理概念，指教师引导学生理解物理概念的内涵和外延，掌握概念的本质；步骤4为应用物理规律，指教师引导学生先理解物理规律的内容，再总结应用步骤，让学生能够根据步骤，正确应用规律，减少应用错误；步骤5为主动评价创新，指教师精心挑选真题，先让学生独立解答，再组织学生评价真题特点，同时引导学生在真题的基础上进行创新，使学生变被动学习为主动学习，增强分析物理问题、解决实际问题的能力，发展学生的物理学科核心素养。需要注意的是：步骤与策略不是一一对应关系，一个步骤中往往包含多个策略。下面，笔者以“冲量、动量、动量定理”教学为例，探索基于“学习进阶”理论的高三物理一轮复习实践路径。
【步骤1】经验层级：创设真实情境
情境指一定时间内的各种情况与境地。真实情境指在生活中存在的情境。“情境认知”理论认为，学习活动的主体是学生，学习内容要与社会具体实践相联系，教师要通过实践方式组织教学，使学生在实践活动中获得知识、增强能力。教师创设真实的教学情境，调动学生的零散知识，使其产生认知冲突，从而提出物理问题。这属于“学习进阶”理论的经验层级。根据以上分析，笔者创设学生参与情境：“请一位学生把篮球从高处静止释放。”然后通过师生互动，引入教学主题。
师：请问你看到了什么现象？
生：篮球反弹。
师：篮球为何反弹？
生：因为地面给篮球一个向上的作用力。
师：请问作用力大小如何变化？
生：先变大后变小。
师：若要测量地面对篮球平均作用力的大小，需要应用今天的教学主题――“冲量、动量、动量定理”。
设计意图：教学引入应该遵循“由实及虚”原则，即能够演示就不用视频，能够用视频就不用图片，能够用图片就不用语言。建构主义教学观认为，知识不能脱离具体情境而抽象存在，课堂教学应该与情境结合起来。因此，笔者创设“篮球自由下落”情境，引导学生观察与思考，从而自然地引入教学主题。这既能激发学生的学习兴趣，也能体现“物理来源于生活”。
【步骤2】映射层级：建构知识网络
建构知识网络指建构物理知识之间的相互关系。通过知识网络，了解所学知识点在整个知识系统中的位置，以及其与其他知识点的层级关系，有助于学生理解物理学科的大概念和核心概念。从真实情境到知识网络，就是建立具体事实与抽象术语的对应关系。这属于“学习进阶”理论的映射层级。教师应鼓励学生先独立自主地建构知识网络，再将其与教师建构的知识网络进行对比。具体教学过程如下。
笔者先让学生独立画出“动量”的相关知识网络，再向学生解释自己所画的动量知识网络（详见图5）。经典力学时空观认为，时间和空间相互独立。力是力学的核心概念，是研究力学的基础。在空间上，力对面积的效果产生了压强P，而力对位移的效果产生了功W，功又会引起能量变化[Δ]E。在时间上，力对一个瞬间的效果产生了加速度a，加速度又会引起速度变化[Δ]v，而力对一段时间的效果产生了冲量I，冲量又会引起动量变化[Δ]P。根据理论推导，可以得到动量定理（[I=ΔP]）。若系统不受外力，得到动量守恒定律（[m1v1+m2v2=m1v/1+m2v/2]）。
设计意图：知识网络是学生灵活应用知识的基础，虽然学生都有自己的知识网络，但往往残缺、模糊。笔者先要求学生自主建构知识网络，让学生暴露自己知识网络的不足，再引导学生建构比较完整的、清晰的知识网络。在此过程中，笔者不是把自己的知识网络直接灌输给学生，而是带领学生经历知识网络的形成过程，理顺知识之间的逻辑关系，这有利于学生同化、顺应知识，进而融会贯通。
【步骤3】关联层级：理解物理概念
物理概念是对物理状态或物理过程的提炼，它是状态或过程的本质反映，也是学习或交流的必备基础。通过物理概念教学，可以发展学生的思维能力，帮助学生分析自然现象、解决生活问题。概念教学过程本身富有思想性、方法性，承载着物理学科的历史，凝结着物理思想的精华，是培养学生物理学科核心素养的重要途径。要理解物理概念，就要建立概念与事实的联系。这属于“学习进阶”理论的关联层级。根据以上分析，笔者对“冲量、动量”概念进行教学，具体如下。
物理概念的内涵主要包括意义、定义、公式、单位、方向、图像等，其外延主要包括范围、数量、拓展等。笔者设置冲量与动量基础知识表格（详见表1），引导学生填写相关内容。通过表格对比填写，学生既可以巩固冲量、动量基础知识，也可以深化对冲量、动量的理解。
为了检验学生是否理解物理概念，教师还需要设置课堂练习让学生去应用。根据引入创设的情境，笔者设置如下课堂练习：“若球的质量m=0.5kg，从距离地面h=1.8m高处做自由落体运动，重力加速度g=10m/s2。求：（1）在下落过程中，球受到合力的冲量；（2）在下落过程中，球动量的变化。”
设计意图：物理概念是物理知识的重要组成部分，学生不仅要知道“是什么”，也要知道“为什么”，还要知道“如何用”。设置表格的目的是让学生在填写中清晰地了解冲量与动量的异同，这有利于消解学生在概念理解上的混乱状况，促进学生对概念的理解。根据引入情境设置练习，把“解答题”变成“解决问题”，可增强物理知识与生活的联系，让学生体会到“物理服务于生活”。
【步骤4】系统层级：应用物理规律
物理规律反映物质结构、物质运动之间的内在联系，是观察、实验、分析、概括的结晶。在中学物理教学中，物理规律既可以用文字表达进行定性分析，也可以用公式表达进行定量分析。物理规律所对应的系统中，一般包含多个变量，需要学生协调各个变量之间的关系，这属于“学习进阶”理论的系统层级。根据以上分析，笔者对“动量定理”进行教学，具体如下。
根据上文“课堂练习（2）”，学生可从理论角度推导出动量定理。待学生得出动量定理后，笔者再让学生用自己的语言表达动量定理的内容，培养学生的语言概括能力与逻辑思维能力。然后给出教材动量定理的文字表述和公式，让学生从两个方面去注意公式：其一是因果性，即冲量是“因”，动量变化是“果”；其二是矢量性，即在应用公式时，需要先确定正方向。为了减少应用错误，笔者总结出应用动量定理的一般步骤：确定对象（m）；清楚过程（t）；分析受力（F）；明确状态（v1、v2）；选正方向（+、-）；写出方程（[Ft=mv2-mv1]）。为了检验学生能否正确应用动量定理，笔者在前面课堂练习的基础上，设置第三问：“（3）若球反弹的高度h/=0.45m，球与地面作用时间[Δ]t=0.01s，求地面对球的平均作用力。 ”
设计意图：物理定理可以从推导、内容、公式、注意、步骤五个方面去掌握。物理定理一般是推导出来的，因此笔者引导学生从理论角度去推导动量定理，让学生经历定理的推导过程，而不是死记硬背。这有利于学生了解定理的来龙去脉，且符合学生的认知规律。而鼓励学生用自己的语言表达动量定理，既可以锻炼学生的概括能力，也可以加深学生对动量定理内容的理解。根据学生出现的常见问题，笔者总结出应用动量定理的一般步骤，并设置课堂练习，让学生根据步骤进行及时训练。这有利于培养学生良好的解题习惯，减少学生应用定理时出现的错误。如此，既能提升教师的课堂教学效率，又能提高学生解决实际问题的能力。
【步骤5】整合层级：主动评价创新
评价指对一件事或人进行判断、分析后的结论。评价主要是指对真题评价，就是对高考试题进行分析，总结出高考试题的特点、预测高考命题的方向等。创新指创造新事物、新视角、新思想，它是培养关键能力的有效手段，也是发展学生物理学科核心素养的重要方式。《中国教育现代化2035》也明确要求，“强化实践动手能力、合作能力、创新能力的培养”。创新主要是指对真题创新，就是对真题进行改编，包括素材变化、条件变化、设问变化等。学生主动评价创新，需要学生既有宏观视角、也有微观视角，既有分析能力、也有概括能力，既有本学科知识、也有跨学科知识。这属于“学习进阶”理论的整合层级。根据以上分析，笔者对“冲量、动量、动量定理”进行教学，具体如下。
真题：（2022年高考物理山东卷第2题） 我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图6（注：此序号及下面的图注为编者加）所示，发射舱内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中（ ）
A. 火箭的加速度为零时，动能最大
B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C. 高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量
D. 高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
学生解答完成后，笔者引导学生分析2022年高考物理山东卷试题的特点：（1）材料联系科技――“冷发射”技术是国际先进科学技术，命题者以此引导学生关注科技前沿，增强国家自信，进而将物理知识与先进科学技术结合，把解答习题变成解决问题；（2）研究对象简单――1个物体为火箭；（3）对象受力变化――先受到3个力（推力、重力、阻力），后受到2个力（重力、阻力）；（4）运动过程2个――先加速直线运动，后减速直线运动；（5）能量转化2种――先其他形式的能转化为机械能和热能，后动能转化为重力势能和热能；（6）考查概念6个――加速度、动能、重力势能、冲量、动量、功；（7）考查规律4个――牛顿第二定律、能量守恒定律、动量定理、功能关系。
为了让学生在高考真题中应用动量定理，笔者引导学生根据上述分析，对2022年高考物理广东卷第13题进行简单改编，并总结出其特点。
图7所示是自动雨伞开伞物理模型。滑杆竖直放置在水平桌面上，滑块套在滑杆上，它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0=10m/s向上滑动，受到滑杆的摩擦力，经时间t=[215]s，滑块滑到B处，并以v1=8m/s与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2。
学生对2022年高考物理广东卷试题特点的分析如下：（1）材料联系生活――自动雨伞是生活中的常用物体，这让物理知识与生活结合，把解答习题变成解决问题；（2）研究对象2个――滑块和滑杆，需要综合应用整体法、隔离法解决问题；（3）运动过程2个――匀加速直线运动、完全非弹性碰撞；（4）运动状态2个――静止、超重。
设计意图：高考真题是课标落实的具体化。解答高考真题，可以让学生体验高考试题难度，增强高考心理适应能力。而鼓励学生主动评价高考真题和创新高考真题，既有利于调动学生主动研究高考试题，把握高考命题方向，适应高考试题特点，也有利于引导学生关注科学技术前沿，分析生活物理现象，提升解决问题能力，从而培养学生高阶思维，发展学生核心素养。
“道阻且长，行则将至。”高三物理一轮复习，虽然时间漫长、师生辛苦，但在“学习进阶”理论的指导下，通过师生的共同努力，既可以提高教师的教学效率，促进其教学专业发展，也可以提升学生解决问题的能力，发展学生的物理学科核心素养。
参考文献：
［1］翟小铭，郭玉英，李敏.构建学习进阶：本质问题与教学实践策略［J］.教育科学，2015（2）：47-51.
［2］［3］刘晟，刘恩山.学习进阶：关注学生认知发展和生活经验［J］.教育学报，2012（2）：81-87.
［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（11）：64-70.
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