王佳丽 周勋

【摘要】充分发挥学习进阶理论和问题驱动式教学的优势，把它们融入到高中物理“牛顿第三定律”的教学中，基于学习进阶理论，以问题为中心，能够驱动学生的思考，调动学生的主观能动性，通过解决问题，实现知识的进阶.

【关键词】学习进阶；问题驱动；牛顿第三定律

１ 学习进阶和问题驱动式教学的概述

学习进阶是指在一段时间里，学生对特定主题学习时，依次进阶、逐步加深的思维方式.郭玉英教授对学习进阶研究，提出适合我国科学概念理解的发展层级模型，由经验、映射、关联、系统以及整合这五部分构成[1]REF_Ref144821688＼r＼h＼*MERGEFORMAT.学习进阶有助于學生核心素养的落实，对“教、学、评”的一致性具有重要的作用[2]REF_Ref151328253＼r＼h＼*MERGEFORMAT.问题驱动式教学是通过一系列问题引导和推动学生持续性学习的学科活动[3]REF_Ref146394550＼r＼h＼*MERGEFORMAT.问题是学生思维活动的源泉，通过问题的分析和解决，有助于培养学生的思维品质.

基于学习进阶的问题驱动式教学，以学生已有的经验知识为进阶起点，以实现教学目标进而发展学生核心素养为进阶终点，以解决问题作为学习路线.知识具有递进性，教师精心设置层层递进的问题，学生循序渐进地解决问题，由进阶起点出发，经过中间水平的“阶”，最终到达进阶终点.

２ “牛顿第三定律”教学案例

在经典力学体系中，“牛顿第三定律”占有重要位置，也是学生在高中学习的重点内容.以“牛顿第三定律”为例，先对教材、课程标准和学情进行分析，在这个基础上对“牛顿第三定律”进阶分析，然后设计“牛顿第三定律”的进阶过程，开展教学活动.

2.1 教学分析

2.1.1 教材和课程标准分析

2019年版教材中，“牛顿第三定律”被提前到“相互作用——力”这一章中，为力的合成和分解等知识的学习打下坚实的理论基础.新版教材编排的思路是先定性分析再进行定量探究，然后归纳“牛顿第三定律”的内容.通过对课程标准的分析，发现课程标准没有单独提及关于“牛顿第三定律”的要求，是在“相互作用与运动定律”中呈现对“牛顿第三定律”的要求，在课程标准中注重对“牛顿第三定律”的理解和应用.

2.1.2 学情分析

初中阶段，学生对力的相互作用有了定性的了解，但是有一些前概念存在于学生的认知中，会把二力平衡的知识与相互作用力混淆.教师在教学时要注重设置合理的并且具有层次性的问题，通过问题引发学生积极主动的思考，把思维中已经有的关于相互作用的前概念摒弃.

2.2 “牛顿第三定律”的进阶分析

2.2.1 进阶起点分析

学生能够列举生活中的常见的实例，知道力的相互性和同时性，但是学习得不深入，容易与初中所学的二力平衡的相关知识混淆.

2.2.2 进阶目标分析

学生通过对多个不同物体间的相互作用力进行定性分析以及定量分析，总结出作用力、反作用力的概念以及特点；通过小组之间的合作进行实验探究、实验分析，归纳出“牛顿第三定律”内容；学生能从不同维度概括相互作用力、平衡力两者的异同点，并且能够综合应用“牛顿第三定律”解决实际问题.

2.2.3 进阶层级预设

经验、整合分别是进阶起点和终点，映射、关联、系统是学习进阶的中间水平，“牛顿第三定律”具体发展层级描述，如表1所示.

2.3 “牛顿第三定律”的进阶过程

2.3.1 经验层级：创设情境，导入新课

驱动性问题：能否列举生活中力的作用是相互的实例？

活动１：教师介绍我国少数民族的体育项目之一“押加”，并播放相关的视频让学生观看，“押加”需要两个人借助身上的力拖动布带进行互拉，这是力的相互作用的实例.教师提前准备好活动要用的布带，然后讲好活动规则和注意事项，在保证学生安全的前提下开展“押加”的课堂小游戏，让两个学生用布带进行互拉，第一次，学生1把学生2拉了过去，学生1获得胜利；第二次，学生1和学生2不分伯仲，谁都没把对方拉过去.

驱动性问题：谁和谁之间存在相互作用力？能判断两者相互作用力的大小吗？

设计意图 首先，教师让学生列举几个生活中常见的实例，通过亲身体验知道力的作用具有相互性和同时性，激活学生之前在初中已经学习的知识，有助于在新知识和已经学习的相关的旧知识之间建立联结.然后开展“押加”的课堂小游戏，一方面可以让学生学习传统的民族文化，有助于学生对我国的优秀文化的传承、弘扬，另一方面，激发学生物理学习的兴趣，引发了认知冲突，学生带着疑问学习，更有方向性.

2.3.2 映射层级：活动分析，得出物理观念

活动1：把课前自制的教具气球动力小车放在桌子上，在它的后面放一个空塑料瓶，装置如图１所示.把手松开，气球动力小车向前移动，塑料瓶向后移动.

活动2：将两个自制的带有条形磁铁的小车松开，两车相互排斥，右边的小车向右移动，

左边的小车向左移动，如图２所示.

活动3：播放划皮艇比赛，中国取得冠军的视频，如图３所示.

活动4：展示“朱雀二号遥二运载火箭”发射升空的视频，如图４所示.

驱动性问题：分别判断这4个活动中施力物体、受力物体是什么？相互作用力有普适性吗？作用力和反作用力的概念是什么？

设计意图 用自制的气球动力小车和自制的带有条形磁铁的小车开展教学活动，这与生活实际相贴近，激发学生的学习的乐趣，有助于培养学生的创造力.其中活动1中，在气球动力小车的尾部放一个空塑料瓶便于学生观察，空气是无色的，气球动力小车对空气的作用不容易观察，通过放一个空塑料瓶，可以看到当气球动力小车向前移动时，塑料瓶向后移动，便于学生观察气球动力小车对空气作用的效果；活动3展示了皮艇比赛中我国取得冠军胜利的视频，活动4是展示我国“朱雀二号遥二运载火箭”发射升空的视频，这两个活动增强了学生的民族责任感和爱国情怀，有助于对学生科学态度与责任感的培养.学生通过对这几个活动的施力物体和受力物体的分析，知道相互作用力具有普适性，并且总结概括出作用力和反作用力的概念.

2.3.3 关联层级：定性分析，探究特点

驱动性问题：对上述4个活动的研究对象进行受力分析，判断力的方向和作用点是什么，作用力和反作用力这两种力的性质和作用效果相同吗？概括两者有什么特點.

设计意图 以“问题链”的形式，提出层级性的问题，引发学生的思考，通过解决问题总结出相互作用力的大部分特点，但还不能分析出作用力和反作用力的大小关系，进而过渡到下面的“实验设计，定量探究”环节探究相互作用力大小的关系.

2.3.4 系统层级：实验设计，定量探究

活动1：提供弹簧测力计，让学生用弹簧测力计探究相互作用力大小.

驱动性问题：如何设计实验？通过实验探究得到什么结论？

学生活动：两个同学将两个弹簧测力计进行对拉，做了多组实验并记录在表格中，通过实验发现两者弹力数值近似相等，但是不易读取弹簧测力计运动的时力的数值，并且弹簧测力计的指针容易在弹簧测力计运动时发生颤动造成读数的不准确.

活动2：提供实验器材，以小组为单位，让学生用数字化信息系统（Digital Information System，简称DIS）探究相互作用力，教师在实验前详细地介绍DIS的使用方法.探究得到的其中一个图象如图5所示.

驱动性问题：如何设计实验方案？得到的图像有什么特点？实验结论是什么？

设计意图 先让学生采用传统的实验方法进行自主探究，用弹簧测力计探究作用力与反作用力的大小，发现了实验的弊端，即弹力数值只是近似相等，并且不易读取弹簧测力计运动时力的数值.教师引进了计算机技术对实验进行优化，便于学生判断在动态的情况下相互作用力的大小关系.在实验过程中，注重学生以学习小组的方式进行探究，使他们认识更加全面、深刻，学生以小组合作的形式设计实验方案，运用DIS探究相互作用力的大小，数据更加精确，并且以图像的形式实时、直观地展现在电脑上，便于学生归纳“牛顿第三定律”的内容.

2.3.5 整合层级：总结概括，综合应用

问题1：概括相互作用力、平衡力两者的异同点是什么.

问题2：用石头砸鸡蛋，鸡蛋破碎，石头却完好无损，分析是什么原因导致的.

问题3：一条船在静止的湖面上，一个人从船尾向前运动，此时船的运动情况如何？

问题4：判断“押加”课堂小游戏中两种不同情况下同学之间拉力的大小.

设计意图 学生从不同维度概括相互作用力、平衡力两者的异同点，完善知识结构，形成更完整的物理观念，有助于提升学生的科学思维.问题２和问题３使学生能够综合应用“牛顿第三定律”解决实际问题，加深了学生的理解.问题4前后呼应，学生运用本节课所学习的“牛顿第三定律”的内容解决了疑问，增强了学生学习物理的信心.这几个问题促进学生对所学的“牛顿第三定律”知识的迁移与应用，提升学生综合分析的能力和问题解决的能力.

3 结语

将学习进阶下的问题驱动式教学应用于高中物理“牛顿第三定律”教学案例中，把重点知识转化为问题，以问题作为知识的载体，先开展活动，然后设置一系列具有层次性、连贯性的问题，学生“进阶”解决问题，达到进阶终点，总结出“牛顿第三定律”的内容，并能够综合应用知识解决实际问题.其中进阶起点、进阶终点、进阶层级水平的预设要在课程标准、教材和学情分析的基础上确定，设置的问题要符合实际，注重它的层级性、连贯性，这样有助于学生解决问题，提高学生的认知思维能力，促进学生物理核心素养的形成.

参考文献：

［1］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.

［2］王焕霞，谷慧娟，仇立岗.“教—学—评”一致性视域下的学习进阶教学设计研究——以“运动和力”单元为例[J].物理教师，2023，44（06）：34-37+41.

［3］吴志明.促进深度学习的问题驱动教学研究——以“光的直线传播”为例[J].中学物理教学参考，2017，46（23）：4-6+10.