彰顯教學邏輯的問題串設計策略*

操時良系江蘇省徐州市中小學教學研究第十期課題“問題導學教學模式應用于高中物理教學的研究”階段成果.

(新沂市第三中學　江蘇 徐州　221400)

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彰顯教學邏輯的問題串設計策略*

操時良**系江蘇省徐州市中小學教學研究第十期課題“問題導學教學模式應用于高中物理教學的研究”階段成果.

(新沂市第三中學江蘇 徐州221400)

摘 要：彰顯教學邏輯的“問題串”猶如一套組合拳,環環相扣,無懈可擊．因此，針對物理概念課、規律課、實驗課、習題課等不同課型，對彰顯教學邏輯的問題串設計策略都值得我們去做深入的探究．

關鍵詞:教學邏輯問題串物理概念物理規律物理實驗

1問題的提出

新課程倡導：教學即對話．然而，對話教學則需要有合適的“問題”作為必要的手段．而作為一門具備嚴密的理論科學的物理學，問題的設計理應凸顯學科魅力，即體現“嚴密性”的特點，彰顯“邏輯性”特色，從而使學生準確理解并形成清晰的知識結構，同時，使學生邏輯性思維能力得到有效的訓練．下面，筆者結合物理概念課、規律課、實驗課、習題課等不同課型，對彰顯教學邏輯的問題串設計策略進行初步的探討．

2物理概念課中的問題串設計

物理概念是物理學的基石，是構成物理規律、形成物理理論的基本單元，是物理學最重要的組成部分，在整個物理教學中處于核心地位．物理概念的教學應從概念的建立過程上去尋求教學的邏輯，物理概念的建立過程往往包含兩種層次，一種是科學家創立概念的過程，另一種是學生頭腦中概念的形成過程．據此，可確定如下的教學策略.

(1)從前概念的影響上去設計

學生在學習前不是一個空空的容器,而是對將要學習的概念有或多或少的認識,但這些認識有正遷移的,也有負遷移的．如果教學設計中，不能有效考慮到這些因素，那么教學就很難進入學生的心理，這樣的教學就是缺乏邏輯的教學，因此，教學設計中應將前概念的影響因素設計到問題中去．

(2)從引入的必要性上去設計

物理學家在引入某個概念時都是有目的的，每一個物理概念都有其獨特的物理意義．因此，教學中教師不能僅僅教授學生“是什么”，而應該講清為什么！為什么要引入這一概念？進而讓學生能真正從概念引入的本質上去理解概念．

(3)從概念發展的角度去設計

一方面，每一物理概念都能反映物理現象、物理過程所特有的本質屬性，即具有獨特的內涵；另一方面，每一概念都有其適用范圍，即稱為概念的外延．教學中，只有充分挖掘出概念的內涵和外延，才能把握概念教學的根本，進而發展概念．

案例1:速度

速度概念是學生在初高中階段都學習的內容，但初中速度的定義是：單位時間內通過的路程．初中的這一定義沒能全面、客觀地反映速度的物理本質，不能凸顯速度具有矢量性這一特點．高中的速度定義為：位移和發生此位移所用時間的比值，是矢量．可見，初高中速度概念的內涵差異很大，況且，初中學習的速度概念已經深入到學生的內心．針對這一實際，我們在教授高中速度概念教學時首先讓學生在自主學習的基礎上思考如下的幾個問題：

問題1：通過速度的學習，你認為初高中速度在定義上和內涵上有哪些差異？

(關注前概念的影響，從對比中找異同)

問題2：為什么要做這樣的變化？請思考如下的一個運動情境:小王和小李兩名同學同時從學校出發去郵局寄信，小王步行走小道(較近)，小李騎車走大路(較遠)，如圖1所示．若他們同時到達了郵局，請問他們誰運動得快？

(通過情境化的設置，思考速度概念重新定義，賦予新內涵的必要性)

圖1

問題3：你認為對于從學校到郵局寄信的快慢是相同時間比較路程，還是相同時間比較位移更有意義呢？請說出你的理由．

(高中速度概念的意義)

問題4：可見，高中速度的物理意義是描述位移變化的快慢，倘若小明圍繞操場飛快運動了一周，則其平均速度又是多少呢？

(通過“腦筋急轉彎”，進一步鞏固高中速度概念，讓學生進一步體會到速度是描述物體位置變化快慢這一內涵，以便發展速度概念)

3物理規律課中的問題串設計

物理規律(包括物理定律、定理、原理、法則、公式等)反映了物理現象、物理過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律，它反映了運動變化的各個因素之間的本質聯系，揭露了事物本質屬性之間的內在關聯．教育重演論認為：現代學生的學習過程是對人類文化發展過程的一種認知意義上的重演，即現代人的認知發展是對其祖先認知水平長期演化過程的濃縮，恰似生物學上胎兒在母體內的發育過程重演祖先的進化過程．因此，在實施物理規律教學時有必要沿著物理規律的形成、理解以及應用這一主線去探尋教學的邏輯．設計策略表現為以下4個方面.

(1)關注學生的現有認知水平

奧蘇貝爾曾說過：“影響學習的唯一重要因素，就是學習者已經知道了什么，要探明這一點并應據此進行教學．”[]可見，有意義的教學應該建立在學生已有的知識水平和認知實際基礎之上，對于物理規律的教學就得探明規律的得出和理解對于學生需要具備哪些相應的物理知識、數學知識，以及當前學生所具備的心理、思維能力等發展水平等．

(2)關注物理規律的形成過程

著名教育家波利亞曾指出：在教一個學科的分支(或一個理論、一個概念)時，我們應讓孩子重蹈人類思想發展中那些關鍵性的步子[2]．這啟示我們在教學時，應該重視物理規律的形成過程，講清規律的來龍去脈，讓教學的邏輯變得更加明晰，避免“輕過程，重結論”現象的發生．

(3)關注物理規律的深化理解

物理規律的深刻理解要多角度挖掘，不僅要搞清規律本身的內涵，還應使學生搞清各種相關規律間的聯系，從而整體上把握物理規律[3]．

(4)關注物理規律的應用價值

學的真正目的在于應用．物理規律的學習理應與其相關的應用聯系起來，一方面，讓學生體會到規律的學習有其存在的價值，另一方面，通過對規律的應用，也能進一步深化對規律的理解．

案例2:牛頓第二定律

牛頓第二定律探討的是加速度與力、質量三者的定量關系，是在牛頓第一定律(加速度與力、質量三者的定性關系)并通過實驗進一步探討的基礎上得出的．我們在遵循知識的邏輯線，符合教學的認知序的思想下，從牛頓第二定律的形成到理解，最后到應用的路線下設計了如下的6個問題，組成一組問題串，力求彰顯教學的邏輯．

問題5：牛頓第二定律的定量關系是如何獲得的？

(從上節實驗的探索進行教學的起始，符合知識序、認知序，自然契合教學邏輯)

問題6：物理學具有簡潔美,研究物理就是發現最簡單的規律,用最簡單的道理去分析復雜問題．因此,對于F=kma還有可以簡化的余地,可化為F=ma,但如何才使k=1的呢？

(挖掘科學家得出規律的心路歷程)

問題7：從牛頓第二定律知道:無論怎樣小的力都可以使物體產生加速度，可是螞蟻竭盡全力都推不動一塊放在水平地面上的磚塊,這跟牛頓第二定律是否矛盾？你能否幫助螞蟻解決困惑？

(挖掘牛頓第二定律中F指“合力”這一內涵)

問題8：將圖2中的鉤碼拉至某個位置釋放, 試研究鉤碼從釋放點到最高點的過程中,其運動情況、速度方向、加速度方向及合力方向的情況如何？

圖2

問題9：如圖3所示，在光滑水平面上質量為m的物體受一大小不變、方向向右的力F的作用．則物體的加速度a1的方向如何？一段時間后，若保持力的大小不變，方向改為水平向左，這時，速度v的方向如何？加速度a2的方向又如何？

圖3

(問題8，9重在挖掘牛頓第二定律的因果性、矢量性、瞬時性等特性)

問題10：嫦娥三號衛星是中國國家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測器，嫦娥三號將進行首次月球軟著陸和自動巡視勘察，獲取月球內部的物質成分并進行分析．設“嫦娥三號”探測器火箭組合體的質量為5×105kg，設點火啟動后探測器火箭組合體做勻加速直線運動，上升100 m時速度達40 m/s，不考慮探測器火箭組合體運動中的質量變化和受到的阻力，則探測器火箭組合體受到的推力有多大？(g取10 m/s2)

(聯系實際應用牛頓第二定律)

4物理實驗課中的問題串設計

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，一方面，實驗是獲得概念和規律的重要源泉，另一方面，實驗又是檢驗概念和規律的唯一標準．因此，物理實驗的教學中應該帶著目的去進行，不可盲目，這樣才符合教學的邏輯．設計策略體現為以下兩個方面.

(1)要預估學生在實驗原理、方案設計或數據處理、誤差分析等環節會出現的困難，創設與之相應的問題串，將實驗探究的難點分解為許多小問題，從而逐步解決問題．

(2)要堅持物理實驗與思維同步進行，通過恰當的問題使之交互感應，使實驗觀察活動真正為思維活動提供豐富的感性素材，也使理性思維為實驗研究提供良好的導向作用，從而使課堂活動內容豐富、氣氛和諧，也更有情趣，并將學生的思維水平推向更高的層次．

案例3:探究求合力的方法

問題11：選擇誰為研究對象？

(橡皮筋)

問題12：怎樣才能保證兩次作用效果相同？

(拉到同一點O)

問題13：怎樣準確記錄和描述每一個力？為什么要作力的圖示而不是力的示意圖?

(記錄大小和方向，精確顯示力)

問題14：為了盡量減小實驗中的誤差,我們應該注意些什么?

(拉力大小、夾角大小等)

這樣，通過4個指向明確的問題始終牢牢將學生的思維與實驗探究同步進行，進而讓實驗的探究變得更加的有序．

5物理習題課中的問題串設計

習題課也是物理課中為了鞏固和應用知識而常開展的一種課型．習題教學要避免進入“題海戰”，要精選習題，然后進行有效的追問，再度激活學生的思維，促進學生深度思考，提高學生規范解題、分析問題的能力．對此，我們通常從以下3方面進行追問以彰顯教學的邏輯．

(1)科學規范的審題角度

審題是解題的關鍵一步，如何破題，首先要認真讀題，讀題干上關鍵性的詞、關鍵性的話，但要想讓學生形成科學規范的審題習慣，需要教師在教學中下意識去進行訓練和培養．

(2)研究對象的選取角度

物理問題中研究對象可能有多個，選誰進行運動的分析？選誰進行受力分析？選誰進行能量分析，亦需要進行點撥和訓練．

(3)分析方法的選取角度

掌握方法往往比掌握知識更重要．若掌握了分析問題和處理問題的方法，往往在解決問題中起到事半功倍的效果．

案例4:關于牛頓運動定律相關習題

【題目】如圖4所示，在一個密閉的車廂里，用一個滑輪通過細繩懸掛兩個物體M和m，且M>m.當車沿水平方向做勻變速直線運動時，M始終保持靜止在地板上，系m的那段繩子與豎直方向的夾角為θ.下列說法正確的是：

A.車的加速度方向可能向右，加速度大小為gsinθ

B.車的速度方向一定向右，且速度一直在增大

C.作用在M上的摩擦力大小為Mgtanθ

圖4

問題設計：

問題15：題中給出了哪些關鍵性的信息？

(讀題干)

問題16：需要我們分析(或求解)什么？

(讀選擇支)

問題17：車子做什么運動？選取誰為研究對象？為什么選它？

(選m，可推知車的加速度方向向右，大小a=gtanθ運動方向無法確定)

問題18：作用在M上的摩擦力如何分析？分析誰？

(對M進行受力分析)

問題19：車廂的地板對M的支持力如何求？還需對m分析嗎？

(需要對連接的物體m進行分析，求拉力)

這樣，通過以上5個問題的指引，逐一規范訓練了學生的解題思路，也讓學生分析問題的方法得到了有效的訓練，最終，正確答案浮出了水面，問題也得以順利解決．

6彰顯教學邏輯的問題串設計實踐后的反思

(1)要注重教學的內在邏輯

要想教學中具有清晰的邏輯內涵，教師首先要有強烈的邏輯化意識，努力去追求教學的最佳邏輯設計．只有充分認識到“教學邏輯不連續、不完整會對學生的物理知識學習產生負面影響，使學生對物理知識的認識不全面、不深刻”[]．帶著這一邏輯化意識，挖掘出知識層面、學生認知層面的邏輯內涵，并設置合適的問題串來組織教學，教學的內在邏輯自然彰顯．

(2)問題串的設計要整體化

問題串應該是一系列由淺入深、由易到難、由已知到未知的若干問題組成．因此，若干問題的呈現次序應該深入研究，從整體上、全局上去設計和呈現，進而讓教學的邏輯更加優化．

參 考 文 獻

1閆金澤，郭玉英．中學物理教學概論．北京：高等教育出版社，2009.143

2吳加澍．中學物理教師的學科教學知識．物理教學，2012(12)：10

3操時良．高中物理教學中整體化思想意識的培養途徑探討．物理教學探討，2011(08)

4邢紅軍．高中物理高端備課．北京：中國科學技術出版社，2014.5

(收稿日期：2015-10-27)