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摘 要：以“超重与失重”一课的设计过程为例，介绍了以学生认知发展为中心的教学设计模式.围绕学生的认知规律设计具有层级递进关系的教学环节，围绕学生的天性创设趣味盎然的游戏情境，用情境的引线悄然串起学生对超失重规律由浅入深、螺旋上升的认知过程.
关键词：以学生为中心;情境教学;超重与失重;教学设计
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）03-0039-03
作者简介：刘娜（1984-），女，山东蓬莱人，博士，中学高级教师，研究方向：高中物理教育教学研究;
邓靖武（1977-），男，湖北应城人，博士，副教授，研究方向：物理教育教学研究和教师培训研究.
在新课改的背景下，高中物理课堂内容更为广阔、更为丰富，授课形式也更多元，充分激发了课堂的活力和生命力，成为培养学生兴趣和逻辑思维能力的最强催化剂.同时，这也对教师们提出了更高的要求，面对课堂选择度和自由度的扩大，怎样设计教学才能打造出符合学生认知规律的物理高效课堂[1]、切实培养学生的物理学科核心素养？本文以“超重与失重”为例展开论述.
1 从学生的认知出发选择内容
一节课中最重要的是内容，教学首先要从学生的视角出发，筛选最适合的教学内容.比如“超重与失重”的核心内容是超失重的现象及其产生原因，可是超失重的现象有很多，能够解释其原因的实验也不少，教师在有限的课时内应该如何选择？需要从学生的视角出发，根据学生的实际学情从学生的思维起点出发，因为学是教的出发点.美国教育心理学家奥苏贝尔说：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的唯一重要的因素是学习者已经知道了什么.”
学生已有的知识和经验是教学活动的起点，从这一起点出发，思考学生要学什么，见到某一现象或听到某一问题的思维活动是什么.充分了解学生内心所想，就可以创造出最适合学生的教学内容.
超失重教学，学生的认识通常要经历三个阶段，首先是对概念本身的理解，知道超和失的“重”是什么;其次通过具体的运动过程理解超失重的条件，最后能够在不同情境中灵活地判断和应用超失重规律.值得一提的是教材中所提供的教学内容非常有借鉴价值，在超失重这节课中教材提供的素材依次有：在电梯启动和制动阶段称体重、在体重秤上做蹲起动作，人教版新教材又加入了空间站里的“水球”，都是非常适合学生认知的.笔者在对学生进行学情分析之后，又在这些素材的基础上补充了一个问题.
学生的认知思维发展通常是螺旋上升的[2]，课堂按照学生思维发展特点设计成层层深入、螺旋递进的教学环节，有助于更好地培养学生的思维品质.随着学生认知层次的丰富和深入，教学环节也要相应地拓展情境范围，随着面临的情境越来越广泛、越来越复杂，学生对知识的理解也就越来越深入[3].
2 从学生的思维出发设计教学
同样的内容通过不同的教学方式演绎成就了千姿百态的课堂.其中最适合学生的教学方式才是最好的，这就要求教师要从学生的天性、认知和逻辑起点出发设计最佳的教学情境，设计引人入胜的问题链，设计最高明的设问方式.按照苏联心理学家维果斯基的“最近发展区理论”，情境教学一端连接了学生现有的认知和能力水平，另一端连接着学生可能的发展水平，情境就像一根引线串接起教学的出发点和落脚点，连接起学生思维的起点和发展点.
兴趣是最好的老师，为了充分调动学生的学习兴趣和热情，“超重与失重”这节课采用了“是真的吗”的游戏情境模式.课堂伊始，教师给同学们一张比较瘦的人物照，问学生“她的体重200斤，是真的吗？”学生们哈哈大笑，接着问“有没有可能称出200斤？”这立刻会引发出学生对“称重”饶有兴致的思考.把这一思考延伸下去，让学生认识到“秤”上显示的示数是弹力，真正的称重需要在平衡条件下进行，这是学生对超失重规律的第一层认知.
如果物体处于非平衡状态会怎么样呢？引入第二个情境：在电梯中称重.为了增强情境的真实性，提前让学生在电梯中录制好称重视频，如图1所示，图1（b）是实验器材PASCO力学平台.在电梯上升和下降过程中的支持力随时间的变化关系如图2所示.围绕这一情境设计三个问题：
（1）图像中不同的平台分别对应着电梯的什么运动？
（2）总结出超失重的条件.
（3）求该电梯上升阶段的加速度是多大？
学生在真实情境中提炼出超失重的条件，并学会运用超失重规律解决实际问题，从而在认知上深入一层.
第三个教学环节需要提供一个常见但复杂的情境供学生分析，“在体重秤上做蹲起示数会先减小后增大，请问这是真的吗？”这一情境中的难点是速度和加速度纠结在一起，需要清晰的分析才能对运动定性分类，这对思维有很好的培养和提升效果.学生有的说“是真的”，也有说不对的，一阵讨论之后，大多数学生认为不是真的，但又很难说清楚到底是怎么变化的.此时，老师请学生现场演示并把实验数据记录下来，如图3所示.随后结合F-t图像引导学生对“蹲”和“起”的过程做细致的速度和加速度分析，再结合超失重的现象加深对超失重条件的认识.
這一情境比电梯运行的情境复杂，学生对超失重的认知将更加深入.
第四个情境应该拓展到更广阔的视野，笔者选取的是太空中的完全失重现象，展示出王亚萍老师在太空中授课漂浮的视频和水球的照片，引导学生分析太空中的受力、运动与完全失重之间的关系.将学生对超失重的认识从直线变速运动拓展到匀速率圆周运动，进一步深化对超失重本质的理解.
建构主义理论认为，学生认知上的冲突，必然促使学生实现知识建构的契机和动力[4].课堂的最后，创设了一个有认识冲突的问题情境，“如图4（a）所示，水桶中漂浮在水面上的木块，当水桶向上做匀加速直线运动时，木块的浸没体积会增大，请问这是真的吗？”这是一个全然不同于“称重”情境的新知识，在思维认知上既提高了层次又拓展了宽度.上课时，学生刚接触这一问题的瞬间，马上进入了安静的思考，部分学生开始思考运算分析. 从直觉上看，浸没物体的体积会在水桶向上加速时增大，因为当木块、水和水桶一起静止时，F浮=mg=ρgV排1;当三者一起向上加速时，F′浮=mg ma=ρgV排2，所以V排2
关键词：以学生为中心;情境教学;超重与失重;教学设计
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）03-0039-03
作者简介：刘娜（1984-），女，山东蓬莱人，博士，中学高级教师，研究方向：高中物理教育教学研究;
邓靖武（1977-），男，湖北应城人，博士，副教授，研究方向：物理教育教学研究和教师培训研究.
在新课改的背景下，高中物理课堂内容更为广阔、更为丰富，授课形式也更多元，充分激发了课堂的活力和生命力，成为培养学生兴趣和逻辑思维能力的最强催化剂.同时，这也对教师们提出了更高的要求，面对课堂选择度和自由度的扩大，怎样设计教学才能打造出符合学生认知规律的物理高效课堂[1]、切实培养学生的物理学科核心素养？本文以“超重与失重”为例展开论述.
1 从学生的认知出发选择内容
一节课中最重要的是内容，教学首先要从学生的视角出发，筛选最适合的教学内容.比如“超重与失重”的核心内容是超失重的现象及其产生原因，可是超失重的现象有很多，能够解释其原因的实验也不少，教师在有限的课时内应该如何选择？需要从学生的视角出发，根据学生的实际学情从学生的思维起点出发，因为学是教的出发点.美国教育心理学家奥苏贝尔说：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的唯一重要的因素是学习者已经知道了什么.”
学生已有的知识和经验是教学活动的起点，从这一起点出发，思考学生要学什么，见到某一现象或听到某一问题的思维活动是什么.充分了解学生内心所想，就可以创造出最适合学生的教学内容.
超失重教学，学生的认识通常要经历三个阶段，首先是对概念本身的理解，知道超和失的“重”是什么;其次通过具体的运动过程理解超失重的条件，最后能够在不同情境中灵活地判断和应用超失重规律.值得一提的是教材中所提供的教学内容非常有借鉴价值，在超失重这节课中教材提供的素材依次有：在电梯启动和制动阶段称体重、在体重秤上做蹲起动作，人教版新教材又加入了空间站里的“水球”，都是非常适合学生认知的.笔者在对学生进行学情分析之后，又在这些素材的基础上补充了一个问题.
学生的认知思维发展通常是螺旋上升的[2]，课堂按照学生思维发展特点设计成层层深入、螺旋递进的教学环节，有助于更好地培养学生的思维品质.随着学生认知层次的丰富和深入，教学环节也要相应地拓展情境范围，随着面临的情境越来越广泛、越来越复杂，学生对知识的理解也就越来越深入[3].
2 从学生的思维出发设计教学
同样的内容通过不同的教学方式演绎成就了千姿百态的课堂.其中最适合学生的教学方式才是最好的，这就要求教师要从学生的天性、认知和逻辑起点出发设计最佳的教学情境，设计引人入胜的问题链，设计最高明的设问方式.按照苏联心理学家维果斯基的“最近发展区理论”，情境教学一端连接了学生现有的认知和能力水平，另一端连接着学生可能的发展水平，情境就像一根引线串接起教学的出发点和落脚点，连接起学生思维的起点和发展点.
兴趣是最好的老师，为了充分调动学生的学习兴趣和热情，“超重与失重”这节课采用了“是真的吗”的游戏情境模式.课堂伊始，教师给同学们一张比较瘦的人物照，问学生“她的体重200斤，是真的吗？”学生们哈哈大笑，接着问“有没有可能称出200斤？”这立刻会引发出学生对“称重”饶有兴致的思考.把这一思考延伸下去，让学生认识到“秤”上显示的示数是弹力，真正的称重需要在平衡条件下进行，这是学生对超失重规律的第一层认知.
如果物体处于非平衡状态会怎么样呢？引入第二个情境：在电梯中称重.为了增强情境的真实性，提前让学生在电梯中录制好称重视频，如图1所示，图1（b）是实验器材PASCO力学平台.在电梯上升和下降过程中的支持力随时间的变化关系如图2所示.围绕这一情境设计三个问题：
（1）图像中不同的平台分别对应着电梯的什么运动？
（2）总结出超失重的条件.
（3）求该电梯上升阶段的加速度是多大？
学生在真实情境中提炼出超失重的条件，并学会运用超失重规律解决实际问题，从而在认知上深入一层.
第三个教学环节需要提供一个常见但复杂的情境供学生分析，“在体重秤上做蹲起示数会先减小后增大，请问这是真的吗？”这一情境中的难点是速度和加速度纠结在一起，需要清晰的分析才能对运动定性分类，这对思维有很好的培养和提升效果.学生有的说“是真的”，也有说不对的，一阵讨论之后，大多数学生认为不是真的，但又很难说清楚到底是怎么变化的.此时，老师请学生现场演示并把实验数据记录下来，如图3所示.随后结合F-t图像引导学生对“蹲”和“起”的过程做细致的速度和加速度分析，再结合超失重的现象加深对超失重条件的认识.
這一情境比电梯运行的情境复杂，学生对超失重的认知将更加深入.
第四个情境应该拓展到更广阔的视野，笔者选取的是太空中的完全失重现象，展示出王亚萍老师在太空中授课漂浮的视频和水球的照片，引导学生分析太空中的受力、运动与完全失重之间的关系.将学生对超失重的认识从直线变速运动拓展到匀速率圆周运动，进一步深化对超失重本质的理解.
建构主义理论认为，学生认知上的冲突，必然促使学生实现知识建构的契机和动力[4].课堂的最后，创设了一个有认识冲突的问题情境，“如图4（a）所示，水桶中漂浮在水面上的木块，当水桶向上做匀加速直线运动时，木块的浸没体积会增大，请问这是真的吗？”这是一个全然不同于“称重”情境的新知识，在思维认知上既提高了层次又拓展了宽度.上课时，学生刚接触这一问题的瞬间，马上进入了安静的思考，部分学生开始思考运算分析. 从直觉上看，浸没物体的体积会在水桶向上加速时增大，因为当木块、水和水桶一起静止时，F浮=mg=ρgV排1;当三者一起向上加速时，F′浮=mg ma=ρgV排2，所以V排2