高一物理加速度概念学习进阶的实践研究
作者单位：广西师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：李劝
授予年度：2022年
摘 要：加速度是联系运动学和静力学的纽带,是动力学重要概念,贯穿了整个高中物理动力学内容。尽管多版教材经过多次改编后,其教学内容的逻辑更加严谨清晰,与现代科技的联系更加紧密;同时教师在课堂上也积极地采用多种手段,尝试从多个角度进行讲解,但仍然有相当多的学生无法正确构建加速度概念。目前,加速度概念教学“难学、难教、抽象难懂的状况仍未得到较大改变。概念学习进阶的实证研究是当前科学教育研究的热点。笔者认为,概念学习进阶是学生在学习物理概念时,基于认知发展规律由易到难、循序渐进的思维发展路径,其中的“阶则是路径上的一些关键的“踏脚点或“层级。这些层级如何去划分、如何进行教学设计是本研究中的一个要点。笔者借鉴郭玉英等人开发的事实经验、映射、关联、概念和整合的概念学习进阶层级模型,为学生创建一条逐级而上的学习路径。具体做法是,在教材分析和调查了解学生学情基础上,以内容认知复杂度为进阶变量,将加速度概念学习设计为“生活中的变速运动、“速度变化量的表达、“在图像中比较速度变化的快慢、“构建加速度概念并理解其内涵和“比值定义式内涵、联系加速度与力、跨学科概念依次递进的五个层级,为学生正确理解、掌握加速度概念提供帮助。笔者通过查阅相关的文献与资料,对岑溪市第二中学高一未学习加速度概念的90名学生进行课前调查,发现在学生头脑中存在一些关于“加速度概念的错误前认知。同时通过调查高一4班52名学生对初中压强、密度的比值定义式的学习情况,了解到大部分学生并未正确理解比值定义式的内涵的事实。基于以上学情,在学习进阶理论的指导下,笔者完成了加速度概念学习进阶的教学设计,并在高一4班实施了教学实践,课后调查学生对加速度知识的掌握程度,分析总结课堂实施情况和研判教学效果。研究结果表明,概念的分层进阶学习能帮助大部分学生正确构建并理解加速度概念。在这一过程中,学生基本上能消除加速度的错误前认知,能较好地理解比值定义式的内涵,能初步建立加速度与力的联系。两个不同变速运动的可视化和加速度方向的可视化较好地降低了学习的难度。但在“整合层级中较为沉默的学习表现,表明学生还不熟悉从跨学科概念或反思学习过程的角度去实现知识的升华。最后,笔者依据自己对学习进阶理论的理解,提出了概念学习进阶教学的几点建议,希望能帮助到一线教师的教学工作,为物理概念学习进阶的教学提供些许实证经验。
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