高中物理差异化教学的理论基础与实践路径
摘要
关键词
高中物理;差异化教学;理论基础;实践路径;核心素养
正文
引言:高中物理属于基础自然科学,它具有高度抽象性,严密逻辑性和复杂数学应用等特点,这使得学生在学习时存在明显个体差异,传统“齐步走”教学模式无法满足学生认知水平,思维方式和学习需求上的差异,造成部分学生“吃不饱”,另一部分学生“跟不上”,极大影响了物理教学效果。差异化教学(Differentiated Instruction)是一种承认并积极应对学生差异的教学哲学与实践框架,在同一教学环境中为不同水平的学生提供多样化学习机会。所以,在高中物理教学中开展差异化教学是落实“立德树人”根本任务,发展学生物理核心素养的需要;也是促进普通高中育人方式变革,实现高质量教育的需要。
1.高中物理差异化教学的理论依据
差异化教学不是无源之水、无本之木,它的教学理念与实践策略都扎根在深厚的教育心理学理论基础之上,将这些理论同高中物理学科的特性联系起来,这是创建起科学、有效的教学模式的先决条件。
1.1建构主义学习理论
建构主义学习理论认为,学习不是知识从外界进入头脑的被动接受过程,也不是简单地积累知识,而是学习者在原有知识经验的基础上,积极与外界环境相互作用,主动建构新知识意义的过程。该理论深刻揭示了学生学习物理的本质。学生在学习牛顿运动定律时,并不是一张白纸,他们的头脑中早已存在一些基于日常经验的、朴素的“前科学”概念,比如“力是维持物体运动的原因”,这与物理学的正确观念相矛盾。差异化教学以建构主义为理论基础,首先要求教师诊断和了解学生不同的“前概念”和知识基础。对于认知基础好的学生,我们可以设计更复杂的探究情境,让学生经历认知冲突,自我调节,从而完成概念的深刻变革;而对于认知基础差的学生,我们则要给予更多的“脚手架”,通过具体的实例,直观的实验,引导性的提问,帮助学生逐步修正错误的观念,建立起符合科学规范的知识结构。建构主义给我们提供了认识学生学习物理的差异性来源,重视学生主体地位,实施有针对性的教学干预的根本认识论基础[1]。
1.2多元智能理论
霍华德·加德纳的多元智能理论冲破了以语言和数理逻辑能力为核心的传统智力观,表明人类具备语言、逻辑-数学、空间、身体-动觉、音乐、人际、内省和自然观察等相对独立的多种智能,它为差异化教学拓展了宽广的视野,使得教师明白评价学生的标准是多方面的,物理学科虽与逻辑-数学智能和空间智能相关联,但这绝不代表其他智能不能在物理学习中发挥作用,在教学过程中,教师可根据学生的智能优势来安排各种各样的学习活动,比如针对身体-动觉智能占优的学生,可允许他们多动手做实验,自己制作物理模型,对于空间智能较强的学生,可以引导他们画出复杂的受力分析图,电路图或者光路图,对于人际智能占优的学生,则可以组织合作探究,小组辩论之类的活动,让他们在交流协作中加深对物理规律的认识。多元智能理论启示物理教师,要善于发现每个学生身上的闪光点,给学生提供多元化的学习渠道和展示平台,让不同智能类型的学生都能找到适合自己的学习方法,体验到物理学习的成功与快乐。
1.3最近发展区理论
维果茨基的“最近发展区”(ZoneofProximalDevelopment,ZPD)理论认为学生的发展有两种水平:一种是学生的现有水平,即由一定的已经完成的发展系统所形成的儿童心理机能的发展水平;另一种是在有指导的情况下借助成人帮助可以达到的解决问题的水平,这两种水平之间的区域就是最近发展区。这一理论是差异化教学的核心理念来源,要求教学活动要“走在发展的前面”,既不能停留在学生现有的水平上,也不能让学生感到太难而产生挫败感。在高中物理教学中,这就要求教师要准确地判断出每个学生的“最近发展区”,在此基础上布置不同的学习任务。比如,在面对一道复杂的电磁感应综合题时,针对不同的学生,教师给予的“支架”也会有所不同:对高水平的学生,可以让其独立完成;对中等水平的学生,可以给其一些提示性的问题或者解题思路框架;对有困难的学生,可以将其分解,一步一步地引导其完成,甚至可以组织“学优生”进行“同伴辅导”。在学生的“最近发展区”内进行精准的教学干预,只有这种差异化的教学才能最有效地激发学生的学习潜能,帮助他们实现从“有”到“无”的持续跳跃[2]。
1.4认知负荷理论
认知负荷理论主要研究学习过程中的学习者工作记忆负荷情况,把认知负荷分为内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷三种。内在认知负荷取决于学习材料本身的复杂程度;外在认知负荷是由教学设计和信息呈现方式不当引起的;相关认知负荷是指学习者在处理信息、构建知识图式时投入的有效认知资源。高中物理知识点关联性强,抽象度高,本身就有一定的内在认知负荷,如果教学设计不好,比如呈现方式混乱,信息量过大,就会增加额外的外在认知负荷,占用有限的认知资源,影响学习的发生。差异化教学很重视学习者的认知负荷,希望通过改良教学设计做到“降荷增效”,针对不同认知水平的学生,教师要采取不一样的策略来管理认知负荷,对于初学者或者认知水平低的学生,应当尽量削减外在认知负荷,可以用“已解决的范例”来讲解,把复杂的问题拆解成小步骤,用清楚直观的图示来辅助理解,而对于认知水平高的学生,可以稍微增大一些与知识建构直接相关的“相关认知负荷”,促使他们展开知识迁移,解决非常规问题,进而推动深度学习和高级思维能力的培养。
2.高中物理差异化教学的实施路径探索
理论是行动的指南,要让差异化教学理念真正在教学中落地生根,就必须在教学的各个环节做出系统性的、整体性的设计与改变。
2.1基于学生差异的教学目标层次化设计
教学目标是教学活动的出发点和归宿,要想实施差异化教学,首先就要达成教学目标的分层,教师在研读课程标准,剖析教材之后,更要通过课前预习,课堂观察,作业分析以及诊断性测验等多种途径,全方位把握学生的知识基础,能力水平和学习风格,然后依照这些情况,把统一的教学目标分解成不同层次的,供学生选择的目标,一般可分成“基础性目标”“发展性目标”和“拓展性目标”三个层面,基础性目标针对全体学生,要让他们掌握最基本的物理概念和规律,养成基本的科学素养,做到课程标准的最低要求[3]。发展性目标是针对大部分学生而言的,鼓励他们在掌握基本概念的基础上,能灵活运用所学知识去解决一些中等难度的问题,锻炼他们的分析综合能力。而拓展性目标则是对那些学有余力的学生而言的,希望他们能去作进一步的研究,去思考更加复杂一些的综合性问题、创新性问题,培养学生的批判思维能力和创新能力。这样就可以让教学变得更有弹性、有针对性一些,让每位同学都处在自己“舒适区”的边缘去挑战,收获不断前进所带来的成就感。
2.2教学内容与过程的灵活调控
在统一的课程内容框架之下,教师能够凭借对教学内容的处理以及对教学进程的调节来达成差异化,就内容的处理而言,可以采用“核心内容+选学内容”的模式,核心内容就是全体学生务必把握的学科主体知识,而选学内容则可根据学生的爱好和能力来设定,给出一些有关章节的物理学史料,前沿科技发展状况,生活中的物理应用等阅读资料,或者安排不同难度层次的补充习题,在教学进程的调控方面,教师需扮演“导演”而不是“主演”的角色,灵活地利用各种教学手段和策略,譬如在讲解较为抽象的物理概念的时候,可以针对不同理解层次的学生给予不同的“支撑”,诸如实物模型,动画模拟,类比推论等。在课堂提问时,要设计不同认知层次的问题,既要设计面向全体学生的回忆性、理解性的问题,也要设计面向中等生的应用性、分析性的问题,还要设计面向优等生的综合性、评价性的问题,要有意把问题抛给相应的学生群体,做到“因人而问”。整个教学过程是动态生成的,教师要关注学生的反应,及时调整教学节奏和策略,满足不同学生和群体的即时需要[4]。
2.3问题驱动下探究活动的差异化实施
物理实验和探究活动是培养学生科学探究能力和实践能力的重要环节,也是开展差异化教学的“战场”。以“问题驱动”为中心,教师可以设计出不同结构层次的探究任务。第一层次是验证性探究,给需要较多帮助的学生提供明确的实验目的、详细的操作步骤和记录表格,目的在于让学生熟悉实验器材,掌握基本操作技能,验证已知物理规律。第二层次是结构性探究,教师给出探究的问题和实验器材,探究的步骤和方案需要学生自己设计,适合具有一定独立思考和设计能力的学生,目的在于培养学生的实验设计、分析论证能力。第三层次是开放性探究,教师只提供一个情境或一个开放性问题,让学生自己发现问题、提出假设、设计实验方案、进行探究、得出结论,这主要针对学有余力、创新欲望强的学生,目的在于最大限度地激发学生的探究精神和创新意识,让同一主题的探究活动能适应不同层次的学生,使每个学生都能在自己所处的水平上从事有意义的科学探究,从“动手做”到“动脑思”。
2.4多元化教学评价体现个体发展
评价是教学的“指挥棒”,只有与差异化教学相匹配的多元化评价才能成功。传统的终结性评价模式,一张试卷论高下,忽视了学生个体的进步与多方面能力的提高,挫伤了一部分学生的学习积极性。所以要建立形成性评价和终结性评价相结合、定量评价和定性评价相结合、关注学生个体进步的评价体系。评价内容上,既要关注学生对物理知识和技能的掌握,又要关注学生科学态度的形成、探究能力的发展、协作精神的培养等。评价方式上,可以采用作业分层、项目报告、实验操作考评、课堂表现观察、学习档案袋、学生自评与互评等方式。比如,给学生制作“成长档案袋”,把学生不同时期的代表作、实验报告、小论文、错题分析等收集起来,记录学生的学习过程和进步幅度,这种“增值性”评价看的是学生在原有基础上的进步程度,而不是简单的横向比较,这样能让每个学生看到自己的努力和成长,保护学生的学习自信心和内驱力,真正起到评价的激励和发展作用[5]。
结束语:高中物理差异化教学是针对学生个体差异,实施因材施教的有力举措,它有着扎实的理论根基和清晰的实践路径,给教学革新指明了方向,不过,差异化教学的落实给教师带来新的挑战,要更新教育观念,增强专业素养,在操作过程中不断反思探究,由理论过渡到实际,从思想变为行动,把差异化教学切实融入高中物理课堂的日常,这样才能更好地发挥每个学生的潜能,让他们在探寻物理世界的奥秘时,做到个性化,全方位的成长,这就是新时代物理教育的价值所在和不懈努力的方向。
参考文献:
[1]申继亮,林崇德.差异教学的心理学基础[J].北京师范大学学报(社会科学版),2002(5):18-24.
[2]崔允漷.有效教学:理念与策略[M].上海:华东师范大学出版社,2009.
[3]郭玉英.物理新课程中的建构主义学习理论与教学设计[J].物理教师,2005,26(10):5-8.
[4]李华.高中物理分层教学模式的构建与实践研究[D].长沙:湖南师范大学,2018.
[5]王晓春.高中物理教学中实施差异化教学的策略探析[J].中学物理教学参考,2021,50(4):43-45.
...