摘要
初中机械能概念是初中科学教学中的一个核心概念，同时也是一个较为抽象的概念。学习了机械能概念知识后，很多学生没有正确理解机械能的基本概念或者只是记住了关于机械能概念的一些基本的定义、公式、定理、规律等，但没有形成一定的体系，不会运用这些知识解决实际问题。近年来，学习进阶在帮助教师评价学生系列概念的掌握和规划单元教学整体学习方面取得了新的进展。 为了帮助学生深入理解机械能概念，达成科学学科的核心素养，本研究进行基于学习进阶的机械能概念单元教学研究。本论文研究三个问题：第一，根据机械能学习进阶，学生学习机械能之前已经具有该概念的哪些基础？第二，根据学习进阶，如何设计机械能概念教学？第三，基于学习进阶设计的教学是否比传统的教学更有效？具体研究内容和方法如下： （1）利用机械能认知诊断测试分析教学前学生机械能概念知识的学习基础，研究发现：第一，学生关于机械能和功的基本概念认知模糊。如将能量与力混为一谈；对机械能的含义有误解，认为只有做机械运动的物体才具有机械能；往往忽略动能的大小和本身质量的关系；认为有重力就有重力势能，没有零势能面的概念；对功的概念只停留在日常生活中所说的工，不能准确判断力是否做功；认为不做功就没有能量；将功与力混为一谈。第二，学生对机械能守恒定律的理解不足。如认为能量可以消失或者创造；知道不同形式的能量之间可以相互转化但不知道转化过程中能量是守恒的；不知道机械能守恒的条件是什么；没有意识到能量转化与做功存在着联系；不能联系实际判断机械能是否守恒。 （2）以机械能概念知识作为单元教学的内容，在实验班的教学中依据学习进阶选择教学策略实现教学难点的突破，在对照班的教学中采用传统的教学设计。研究结果如下：第一，在宏观层面本研究对机械能概念知识进行进阶分析，对学生进行学情分析，并以此为基础设计学生的学习过程和教师的教学过程，形成本单元教学的整体规划，得出符合学习进阶的课时顺序：功和能，动能及其影响因素，势能及其影响因素，动能和势能的转化，机械能守恒定律及其应用。第二，在微观层面安排每一个课时的具体教学案例，利用依据学习进阶分解教学难点，依据学习进阶有序排列实验模型等教学策略突破机械能概念的教学难点。 （3）经过测试分析数据，从量化的层面比较实验班和对照班学生所达到的认知水平，研究发现：第一，基于学习进阶教学的班级学生成绩比对照班要高。第二，基于学习进阶教学的班级比对照班有更多的学生掌握了较复杂的属性。第三，基于学习进阶教学的班级比对照班有更多的学生处于机械能学习进阶的较高阶层。 根据研究结果分析，得到以下结论： 1.初中生在机械能概念上学习基础薄弱，教学需统筹规划、循序渐进。 2.基于学习进阶的单元教学提高概念教学的系统性、连贯性、指向性。 （1）单元教学能帮助学生形成机械能概念的整体认知结构。（2）依据学习进阶宏观上规划课时顺序能提高机械能概念教学的连贯性。（3）指向性的创设情境、分层设问能突破机械能概念的教学难点。（4）有序增加学生实验与体验能突破机械能概念的教学难点。 3.基于学习进阶设计的教学比传统教学更有效。
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