研究問題設計角度 提升問題思維品質——以物理教學設計片段為例

●夏娟娟

在“以問題為中心”的課堂教學中，問題是探究的起始點，是課堂的興奮點，是知識的生成點，是智慧的增值點，問題對于課堂教學具有核心價值。筆者以為，教師應當研究問題的設計角度，才可能讓問題真正成為學生思維的發動機。

一、從因果的角度設計問題，即邏輯型問題

所謂邏輯型問題，就是涉及分析事物的因果關系的問題。 這類問題能夠較好地激發學生去探究因果相關的問題，有利于培養學生思維的深刻性、批判性。

例如，在“正確理解楞次定律中‘阻礙’的含義”的教學中， 可以設計如下5 個問題：（1） 誰在阻礙？（2）阻礙什么？（3）如何阻礙？（4）能否阻止？（5）為何阻礙？前4 個問題都是事實陳述型問題，第5 個問題是典型的邏輯型問題。 學生在尋找阻礙原因的過程中發現，阻礙是能量轉化的必然結果，產生感應電流的過程也必須遵守能量守恒定律。 因為阻礙的作用是克服磁場力做功，把其他形式的能量（或其他電路的電能）轉化（或轉移）成感應電流所在回路的電能，沒有這種阻礙就不能實現能量的轉化（或轉移）。 由此可見，學生在這一過程中，思維被引向了新的高度。

二、從評價的角度設計問題，即思辨型問題

所謂思辨型問題， 就是教師呈現一種或幾種關于某一物理問題的解釋或解答， 要求學生對此進行剖析與評價，并作出科學、合理的選擇。 思辨型問題能夠讓學生從知識的接受者轉變成為知識的評判員，有效改變了學生在學習中扮演的角色，進而改變了學生參與學習的方式。更重要的是，思辨型問題能夠有效提升學生思維的獨立性、深刻性和批判性。

例如，在學習“狹義相對論”后，可以向學生提出這樣的問題： 根據牛頓第二定律以及勻變速直線運動的速度公式，有人認為，若F 恒定不變，a 就是一個定值，只要t 足夠長，v 就能夠達到足夠大的值，以至于可以達到并超過光速c。 你對這樣的說法有何看法？學生在評判這種說法的過程中，會更準確地理解與辨析牛頓力學與相對論力學中質量概念的差異以及牛頓力學的適用范圍。

三、從優化的角度設計問題，即創新型問題

所謂創新型問題，就是教師呈現一種方案（該方案可以由教師提出，也可以由學生提出），讓學生按要求逐步改進、優化方案。創新型問題的意義在于激發學生思維的多向性、求異性，讓學生逐步養成一種優秀的思維習慣——解決問題不再是最終目標，努力尋找最優質的解決問題的思路才是最大的滿足。這類問題對于培養學生思維的批判性、靈活性、獨創性都是十分有益的。

例如，在“圓周運動”的教學中，可以設計如下的5 個問題：

問題1：有一輛兒童三輪車，前輪半徑為15 cm，腳踏板每1 秒轉動1 圈，問小車前進的速度是多大？

學生經過計算發現， 此小三輪車的速度只有0.94 m/s，比較慢。

問題2：同學們能否對這輛車的車輪作出改進，使它能夠行駛得更快些呢？ 說出你改進的理由。

學生很興奮， 很快就設計出了類似于前輪很大的那種老式自行車，同時也發現了該車的弊端。

問題3： 能否進一步改進， 既可以使自行車更快，又可以降低重心，讓自行車行駛得更穩呢？

學生經過思考， 設計出了前后輪一樣大的現代自行車。

問題4：如今，在自行車計時賽中，自行車的速度可以達到70 km/h，大約20 m/s，這是怎樣做到的？請同學們再設計一輛可以達到此時速的參賽自行車。

學生的學習力、創新力得以爆發，很快又設計出參賽自行車，即增大大齒輪與小齒輪的倍率。

問題5：對比普通自行車，談談山地自行車上坡和下坡時在使用上的不同，并說明原因。

一連串的貼近學生生活又能引發深層次思考的創新型問題，讓學生更好地理解了物理概念和結論，體驗了物理在實際生活中的價值， 培養了學生的創新意識。

四、從質疑的角度設計問題，即無疑型問題

所謂無疑型問題， 就是教師或學生呈現關于某一問題的科學解釋， 在得到絕大多數甚至全部學生的認同后，教師或學生再提出與科學解釋看似相“矛盾”的疑問。 這種“看似無疑，實則有疑”的問題往往是思維品質較高的問題，它讓學生在“柳暗花明”的時刻，又出現“山重水復”的狀態，這對激發學生的質疑意識是有效的，更是必要的，對于培養學生思維的深刻性、批判性是大有裨益的。

例如，在“實驗演示并理論分析同向電流間相互吸引的原因”之后，能夠看出學生對理論上的解釋是滿意的、認同的，似乎無疑了。此時，教師可以提出這樣的問題：“同學們， 導線中的同向電流就是兩束同向高速運動的電子流。那么，兩束同向高速運動的電子流在運動過程中是相互吸引還是相互排斥呢？”很明顯，同學們遇到了矛盾，也正是因為矛盾才激發了學生深層次的思維。 同學們你一言，我一語，通過討論， 學生從兩種模型的差異與兩種相互作用的區別中化解了矛盾。

五、從遷移的角度設計問題，即類比型問題

所謂類比型問題， 就是在我們面臨一個比較生疏或者一個比較難以解決的復雜問題時， 設法找來作為類比對象的一個比原問題簡單或熟悉的類似問題。 此類問題主要培養和發展學生以聯想為基礎的遷移能力， 遷移能力是學生學好物理基礎知識的重要能力之一，也是培養和發展學生創新能力的基礎。

例如，在“電流強度”的教學中，學生知道電流形成原因之后，可以提出如下4 個問題：

問題1：如何定量描述電流的大小？

從課堂上學生的反應來看， 這個問題是有一定難度的。

問題2：如何定量描述某一段公路的車流量大小？

學生的思維熱情被激活，經過討論交流，給出了描述車流量大小的方法： 一段時間內通過某一路口的車的數量。

問題3： 定量描述車流量大小的方法中包含三大要素，分別是什么？

經過思考，學生總結出，選位置、取時間、計數量是定量描述車流量大小的三要素。

問題4：如何用數學的方法表示車流量大小？

學生發現，可以用數量除以時間來表示。

至此， 在看起來陌生的領域， 用上了熟悉的方法，就好像使自己的思維突然擴大了一倍天地。這類問題的呈現，極大地啟發了學生的聯想思維，讓學生產生了發現問題和解決問題的沖動。

在物理教學中，有許多物理現象不能觀察到，有不少物理概念比較抽象，有些物理規律不容易理解。這些給學生的學習帶來了一定的困難。 類比型問題則能給這些抽象的事物賦予間接的直觀形象， 使研究對象具體化， 把已知對象的明晰性和可理解性遷移到研究對象上去， 使學生比較順利地認識物理現象，形成物理概念和掌握物理規律，從而學好物理知識，養成良好的流暢性思維品質。

六、從想象的角度設計問題，即假設型問題

所謂假設型問題， 就是在某一假設成立的條件下，要求學生根據自己已有的知識勾畫、想象出合理情節的問題。通常表現為：改變問題的條件會對結果產生什么影響？假設是一種重要的思維方式，它往往給學生思考和解答問題提供新的途徑，注入新的思維活力。 這對培養學生思維的獨創性、靈活性非常有益。

例如，在“高三一輪復習（力學單元）”時，可以設計這樣一個問題： 光滑的水平面上放有一塊頂角為直角的光滑斜面體，兩底角分別為和，且在斜面體的兩個側面上分別放有質量相同的兩個木塊A 和B，木塊從頂端由靜止開始下滑，則斜面體如何運動？

經過討論， 大部分學生根據動量守恒定律得到了正確的答案，即斜面體保持靜止。 接下來，教師可以給學生做一個提示：假定斜面是固定的，討論一下木塊下滑時對斜面正壓力的水平分量是多大， 并進行比較？學生很快就算出了結果，發現木塊下滑時對斜面正壓力的水平分量是相等的， 故斜面體不會滑動。教師的提示給學生創設了一種思維的新天地，這種思維方式簡單明了，容易理解，計算簡單，是一種很好的方法。

誠然，問題設計的角度遠不止文中所述的這些，如從開放的角度、 前概念的角度以及從概括總結的角度設計問題等都是值得我們深入研究的。 如何把握好這門藝術，發揮其應有的作用，這是值得我們每一位教師潛心研究的一個課題。