基于学习进阶理论的高中物理教学设计
陈莹
◆摘 要：在物理课程中应用学习进阶理论，可将某个核心概念、某一学段或整个物理课程有效整合，帮助学生形成物理观念，提高物理核心素养。“自由落体运动”对运动与相互作用观念的形成具有承上启下作用，根据学生现有水平确定进阶起点，通过普通高中物理课程标准中核心素养的要求，制定学习进阶目标，合理设置连接起点与终点的进阶层级与进阶点，使学生在学习过程中始终稳踩阶梯，步步向上。
◆关键词：学习进阶;核心素养;自由落体运动
美国国家研究理事会（NRC）将学习进阶定义为“随着时间的不断增加，学生对于某一学习主题的思考和认识不断丰富、精致和深入的一种过程”[3]。学习进阶理论说明学生物理观念的形成不是一步到位的，而是分阶段逐渐加强并深化的，将学习过程梯度划分，连接认知过程的起点和终点，明确认知发展路径。本文结合高中物理人教版必修一“自由落体运动”一节，探究学习进阶理论对于学生核心素养的培养。
1学习进阶起点与障碍
根据学生现有知识基础和思维能力，结合多年教学经验，整理学生易错迷思点，现将本节课的进阶起点与障碍确立如下：
2学习进阶目标
根据2017年版的普通高中物理课程标准，基于核心素养的要求，现将本节课的学习进阶目标确立如下：
3教学实践过程
3.1设计生活实验，引发认知冲突
演示实验1：大小相同的铁片和纸片，从同一高度同时由静止释放;引导学生利用身边的物品，设计实验，让轻的物体先落地，比如轻重不同的两张纸，将小而轻的纸片揉成纸团，与大纸片从同一高度同时由静止释放，结果轻的纸团先落地。学生得到相互矛盾的结论。
演示实验2：牛顿管实验。
结论：如果没有空气阻力，只受重力时，轻重不同的物体，下落快慢相同。
引入概念：物理学中，把只在重力作用下，不计空气阻力，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
3.2自主实验探究，提升科学素养
根据已有的知识基础，学生容易猜测得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。但自主设计实验，探究自由落体运动的性质是一大难点。
教师可通过设问有效引导：（1）自由落体运动是竖直方向的，安装打点计时器有什么注意事项。（2）得到纸带上的数据后，怎样判断物体的运动性质。（3）通过实验数据怎样求解加速度。
学生小组交流、演示汇报：（1）将打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带穿过打点计时器的限位孔，一端与重物相连，让重物靠近打点计时器，保持纸带、限位孔与重物竖直方向共线，接通电源再释放重物，取下纸带。（2）处理数据发现，相邻相等时间内的位移差基本为定值，由此可判定初速度为零的匀加速直线运动。（3）通过“逐差法”或图像法计算加速度大小。
3.3知识迁移应用，有序学习进阶
利用现代科技手段自由落体仪与光电门，再做实验定量验证自由落体运动的性质。由于速度的测量相对复杂，易有误差，所以本实验测量位移与时间，利用excel建立圖表得到一条过原点的倾斜直线。
再次实验：改变实验物体的质量和大小，改变光电门的位置，多做几组实验，可发现描绘的图像都与之前的直线重叠，引导学生总结不同的物体，在同一个地点，自由落体加速度是相同的。
信息归纳：根据教材上“不同地区的自由落体加速度数值”，让学生自己归纳总结自由落体加速度的特点。
3.4解决实际问题，巩固进阶成果
趣味游戏：抓直尺测量反应时间，解释其中的原理。
设计意图：通过解释趣味游戏的原理，整合本节课相关知识，让学生根据实际问题，建立物理模型，在解决问题中巩固进阶成果。
4结语
物理学科核心素养的发展不是一蹴而就的，在整个物理课程中，我们应着眼于核心大概念与物理观念的形成，将其“台阶式”地分层教学，在此基础上，将“大台阶”划分为若干“小台阶”，学生能够踩“小阶”，登“大阶”，使学生慢慢形成物理观念和科学思维，逐渐提高学生的核心素养。
参考文献
[1]廖伯琴.《普通高中物理课程标准》（2017年版）要点解读[J].物理教学，2020，42（02）：2-5.
[2]李道恒，杨克灿，王小兰.2017版全国普通高中物理课程标准解读[J].课程教育研究，2019（45）：175-176.
[3]何春生，郭玉英.基于学习进阶的课堂教学设计与实践——以“功”为例[J].物理教师，2016，37（10）：23-26+31.
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