拋錨問題情境 激發主動探究

建構主義認為，學習總是與一定的“情境”相聯系，在實際情境中進行的。在義務教育物理課堂實驗教學中，良好的問題情境能激發學生強烈的好奇心，誘發學生主動探究的動機，引發學生積極思考，促進學生的創造活動。因此，課堂情境創設是教學流程設計中最重要的內容之一，切不可等閑小覷。[1]

喬納森（D. Jonassen， 1999）等教學論專家強調課堂教學要以問題驅動學習，不是先從理論或原則出發，而是要運用有趣的、投入性的和真實的問題，幫助形成學習者的問題意識或主人翁感。為此，問題的結構應該是不良的，有一些方面或部分必須由學習者去定義或建構。[2]物理具有非常鮮明的“以物明理和物理滲透”的學科特點，直觀生動的物理實驗更是創設問題情境、激發學生主動參與學習智慧的最佳選擇。[3]在義務教育階段的物理教學中，創設問題情境，并從情境中選擇出與當前學習主題密切相關的真實事件或問題，以專門的“錨”（anchor）作為支持物啟動教學，激勵學生主動學習，在同伴協作中解決問題，這便是所謂有效的拋錨式教學。[4]

一、創設懸念性問題情境，激發學生探究興趣

懸念性問題情境，是指教師用新穎的方式、生動的語言，設置一些學生欲答不能而又迫切要求得到解答的物理問題，造成學生心理上的“懸念”，從而激發強烈的探究欲望。

學生的心智往往是由問題開始，又在解決問題的過程中得到發展。在物理教學中，教師要依據學習內容的特點和教學需要，在新舊知識的聯結點上創設懸念性的問題情境，圍繞這一個“錨”，啟發學生積極思維、大膽猜想、努力探索，發展學生思維的創造性。

例如在“流速與壓強的關系”這一內容的教學中，筆者設計了這樣一個實驗：選取一合適的漏斗，喇叭口朝下，將一乒乓球放入其中。問學生：“對著漏斗嘴使勁向下吹氣，乒乓球會怎樣？”學生幾乎異口同聲回答：“會掉下來。”但實驗結果正好相反。這一出乎學生意料的懸念情境，無疑強烈刺激了學生的好奇心和思維力，他們渴望探索發現其中的科學奧秘，于是主動閱讀和實驗分析的欲望被有效地激發出來。

二、創設階梯性問題情境，引領學生深度學習

階梯性問題情境，是指教師在課堂教學過程中，根據學生已有的認知結構和思維水平，設置系列化的循序漸進的問題，由此引發認知的沖突，喚醒學生強烈的問題意識和探究動機，引導學生從克服困難和自己探索中形成排惑解難、尋根究底的強烈愿望，引導學生去發現問題、提出問題、創造性地解決問題。在學情分析的基礎上設計階梯性問題，學生一般不會覺得有認知沖突，易于進入學習情境，在充分調動學生積極思考、自主地體驗到這些問題的解決方案后，學生進一步求新、求異、求巧的思維創新意識將進一步被激發。

例如在“探究滑動摩擦力與哪些因素有關”的教學中，假如一上來就要求學生完成自主探究實驗，那學生將無從下手。筆者設置了有梯度的問題情境，采用“鑲嵌式教學”的形式為學生主動學習搭建腳手架：

1.滑動摩擦力的大小與哪些因素有關？引導學生回憶生活經驗，開展有意義的猜想，并說明猜想的依據。如：可能與接觸面的粗糙程度有關，因為人走在有水的路面上容易滑倒等等。

2.如何研究一個量與多個變量的關系呢？學生自然聯想到“控制變量法”的應用，并以此為解決問題的鑰匙，設計實驗步驟，在同伴協作中探究物理量之間的關系。

3.如何測量木塊所受到的摩擦力？引導學生聯想到兩力平衡的知識，當木塊在水平面上作勻速直線運動時，拉力就等于摩擦力。

4.從實驗研究中可以得出哪些結論呢？學生分析實驗記錄的數據，歸納得出與書本相同的結論：滑動摩擦力的大小與接觸面的壓力和接觸面的粗糙程度有關。

5.實驗中要想得到正確的結論，操作上需注意哪些方面呢？

為引導學生實驗建構關于摩擦力的知識，筆者參考《杰斯帕·伍德巴瑞問題解決系列》（Jasper Woodbury Problem Solving Series）[5]軟件中的情境教學模式，精心設計了上述階梯性摩擦力主題學習路線，解決方案的多樣性隨問題難度的增加而增加，整體考慮學生探究能力目標的逐步達成。

在前四個問題的探究過程中，教師觀察不同發展水平的學生的參與，適時恰當地指導思考方式，引導學生在真實情境中由淺入深地探究學習。“問題5”的設置，更有助于學生基于生活經驗反思實驗，嘗試改良探究方法和過程。學生仔細回味本實驗設計的缺陷和疑點，如用手拉動時候無法確保木塊作勻速直線運動應加以改進等等，思考如何進一步優化物理實驗方法，精確測量數據，有效思維得到了延長。

三、創設發散性問題情境，激發學生創新思維

羅杰斯（C. Rogers， 1983）認為，學習是彌散性（pervasive）的，可以使學生的行為、態度，乃至個性都會發生變化。[6]發散性問題情境，是以某一知識點為中心，引導學生從不同角度去解決與學習主題有密切聯系的知識，從而深化學生對新知的理性詮釋，培養學生思維的廣闊性、敏捷性。

創設發散性問題情景，可以引發學生的各種思想，這些思想可能簡單，又可能復雜；可能周密，又可能偏頗。如果深入探討，可以使學生對某一問題的性質和解決方案認識得更全面、更深刻，進一步防止思維僵化，思路狹窄。

如在學習了“托里拆利實驗”后，根據維果斯基的最近發展區理論，教師提出若干發散性的問題，以考察學生頭腦風暴解決問題的能力：

1.把玻璃管子傾斜或換用其他形狀的管子，管內外水銀面的高度差仍為760mm嗎？

2.把玻璃管上提或下壓（玻璃口不離開水銀面），管內外水銀面的高度差仍為760mm嗎？

3.若實驗時玻璃管中有少量氣體殘留，管內外水銀面的高度差會怎樣變化呢？

4.如果把實驗由平原地區移到高原地區，情形又是如何呢？

5.在實驗中，如果在玻璃管頂端開一個小孔，水銀會從小孔噴出來嗎？

6.在實驗中，如果把水銀換成水，結果會是怎樣的？

這一系列圍繞主題的發散性問題，是一種涉及事實積累的有意義學習，可以啟發學生在學習過程中系統建構，在知識管理（knowledge management）中進一步透徹地理解托里拆利實驗，提高分析解決問題的能力。科學合理設計的發散性問題情境，可以引導學生多角度、多層次地立體思考，培養和發展學生靈活多元的分析問題、解決問題的能力。

四、創設陷阱性問題情境，引導學生慎密思考

以實驗創設問題情境，一方面實驗富有趣味性，可以激起學生參與學習的興趣，另一方面實驗形象直觀，可以為學生提供大量的感性材料，有利于學生從感性認識上升到理性認識。

意義學習是一種行為、思維和情感主動參與以及在未來選擇行動方式時發生重大變化的學習，這是一種非指導性教學。[7]為了在義務教育物理實驗教學中促進學生的個人參與，教師在介紹正確思維過程的同時，可以有意設計一些“陷阱”，讓學生誤入歧途，引導學生對問題進行深入探究，掌握知識點。

如在“浮力”一章中學習阿基米德原理時，教師將物體緩慢地放入水容器中，但又沒有完全浸沒在水中時，提出問題：“在這個實驗中，我們發現不但體積V在變化，而且深度也在變化，那是不是可以說物體所受的浮力F的大小也受到深度的影響呢？”

學生觀察思考后或許會萌生不同的看法，不妨讓學生自由爭辯。教師則采用隨機訪問教學（random access instruction）的方式，再次引導學生學會觀察，用心探微：將物體完全浸沒在水中，同時改變浸沒的深度，發現物體所受的浮力F不再發生變化。經過課堂研討，學生深刻認識到：原來體積V的大小是由物體在液體中“侵占”的空間來決定的，與深度無關。如此有趣味的學習，較好地培養了學生邏輯思維的能力。

五、創設拓展性問題情境，促進學生后續發展

拓展性問題情境，是指在學生完成了一定的知識建構后，通過創設拓展性的問題情境，吸引學生進一步深度學習，探究某一問題的多樣化解決策略，促進學生可持續創新發展。如在學習了“測量固體的密度”這一內容后，可把學生分成幾個小組，提出問題：“現有天平、量筒、燒杯等器材，請設計多種測量未知液體的密度的方法。要求：說明測量方法及所測液體密度的表達式，比一比哪一組的方法多，哪一組的方法好。”學生情緒高漲，討論熱烈，紛紛獻計獻策。

方法一：先用天平測出燒杯的質量m1，再加入未知液體測出總質量m2；然后將燒杯中的液體全部倒入量筒中測出液體體積V。

方法二：先在量筒中倒入一定量的未知液體，測出其體積V；再用天平測出空燒杯的質量m1，然后將量筒中的液體全部倒入空燒杯中測出總質量m2。

方法三：先在量筒中倒入一定量的未知液體，測出其體積V1；再用天平測出空燒杯的質量m1，然后將量筒中的部分液體倒入空燒杯中測出總質量m2；最后測出量筒中剩下的液體的體積V2。

學生通過分組討論和交流后得知：由于未知液體在倒的過程中無法全部倒干凈，所以方法一和方法二都會導致實驗結果有誤差。

正是這些具有挑戰性、探索性的拓展性問題開發了學生的學習力和潛能，激發了學生的創造性思維，也提高了學生的探究能力。

在義務教育物理課堂實驗教學中嘗試拋錨式教學，教師要依據課程標準和教學目標，積極為學生的主動學習創造支持性的環境，提供與真實情況基本一致或類似的個性化問題情境，以此為“錨”，引導學生探究物理事件、解決問題，并自主地理解事件、建構意義，是新課程物理教學的現實需要和有效策略。同時，在課堂現場也要善于激勵學生的問題意識，鼓勵他們自己生成與當前學習主題密切相關的項目，為他們的科學素養及問題意識增殖自主創新的生機內涵。

參考文獻

[1]黃樹生.簡說參與式課堂教學設計及其方案規范[J].江蘇教育研究，2009（10A）.

[2]Jonassen， D.， K. Peck B. Wilson （1999）. Learning with Technology： A Constructivist Perspective. NJ： Prentice Hall. p. 194.

[3]王超良.物理實驗在創設問題情境中的作用[J].教學月刊（中學版），2011（11）.

[4]高文，王海燕.拋錨式教學模式（二）[J].全球教育展望，1998（4）.

[5]Cognition and Technology Group at Vanderbilt （1992）. The Jasper Experiment： An exploration of issues in learning and instructional design. In M. Hannafin S. Hooper （Eds.）， Educational Technology Research and Development， 40 （1）， 65-80.

[6]Rogers， C. R. （1983）. Freedom to Learn for the 80’s. Columbus： Merrill. p.31.

[7]崔允漷.有效教學[M].上海：華東師范大學出版社，2011：50.

（陳冠群，無錫市梅里中學；黃樹生，無錫市教育科學研究院。214000）

責任編輯：宣麗華