提高高中物理課堂教學有效性之

鄭裕輛

[摘 要]本文探究了“問題導學型”學本課堂教學下，應用問題連續體的思想指導物理教學實踐。本文首先闡述了問題連續體的思想以及問題類型的層次表；教師在教學中運用層次表判斷好教學問題的層次，并用問題連續體的思想設置教學問題的層次，具有實際可操作性和理論依據。同時本文提出了這一理論應用于教學實踐的若干可行且有實際意義的教學建議。最后形成一個理論應用于實踐的教學案例。通過本文的研究一方面能提升一線教師的理論高度，這樣能更好的將理論應用于實踐；另一方面能踐行“學本”課堂理念，提升學生的物理素養和創造力。

[關鍵詞]問題連續體；問題導學；物理教學

國家教育科學研究院韓立福博士提出“學本”課堂的理念，并將“學本”課堂分為兩重境界。開始階段是“問題導學型學本課堂”，隨著學生學習能力、教師導學能力的不斷提升，逐步走向“自我導學型學本課堂”。在高中階段倡導的是“問題導學型學本課堂”，它以問題學習、解決為特征，目的是培養學生自主合作探究學習能力，最終提高學生的多元思維能力和實踐創新能力；它是將“問題”要素嵌入課堂，追求以“問題”為主線的學習。因此問題連續體理論在物理教學實踐中的應用研究將順應“問題導學型學本課堂”的教學理念，能解決教師在問題教學實踐中對設計問題層次性和開放性存在的困難；同時提升了學生的物理多元思維能力和創新能力，為學生能逐步走向“自我導學”的高要求打下基礎。

一、問題連續體的理論

1.問題連續體源于連續統的思想

連續統是一種聯系的、動態的、中庸的、整體的思維方法。人類思維往往會陷入“非黑即白”“非此即彼”的誤區，恰恰忘記了黑和白之間有深淺不一的灰色地帶的存在。連續統的兩端通常是事物或現象的理想或極端狀態（如黑和白），然而事物或現象總是處于動態的演變之中，連續統即是其動態漸變的軌跡（如黑白過渡之間的各種顏色）。利用連續統的思想來指導問題教學實踐具有重要的意義。“問題連續體”，即在課堂教學中，以“解決問題”為基本教學策略，將傳授知識與培養技能融合在一個統一的過程中，使學生循序漸進地由接受、掌握知識到靈活地運用知識解決實際問題，并發展為創造活動；“問題連續體”是把問題類型從封閉性問題到開放性問題變成一種連續的、序列的問題體系。

2.問題連續體中問題的層次

美國亞利桑那大學的梅克（J. Maker）教授在進行有關多元智能理論的教學實驗中認為在教學中設置問題連續體應從教師和學生兩個方面考慮，從問題的定義、解決問題的“方法”、問題的結果即“答案”三個維度看，她認為問題從封閉性到開放性需要經歷以下幾個層次連接，并且制作了“ 問題連續體表”如下：

以上五種層次的問題是結構性遞減，但學生的思維卻經歷了收斂思維———發散思維———創造性思維———最富有創造性的思維四個發展階段。教學中抓住這五個層次的問題教學可以開發學生自己發現問題解決問題的潛能，幫助學生從“教師的問題導學”發展成為“自我問題導學”符合國家教育部提出的“學本課堂”的理念。這五個層次的問題教學是循序漸進的，符合學生學習的認知規律。

二、關于問題連續體思想在物理教學實踐應用中的建議

1.教學中根據問題連續體表，判斷好教學問題的相應層次

依據問題連續體表，教師在教學實踐中應明了自己所提出的教學問題是屬于哪個層次的問題，并根據教學目標判斷自己所提的問題相對于學生而言是難了或者是簡單了。然后調整問題層次，從而使教學問題具有針對性，以提高教學有效性。比如在學習向心加速度這概念的時候。教師提出：既然勻速圓周運動是變速運動，那么加速度就不為0，怎樣求出加速度方向和大小呢？教師提出的問題對學生而言很明確，從學生角度考慮可能想用牛頓第二定律進行解決，也可能想到用加速度定義解決。對照問題連續體表判斷這個是屬于第三層次問題，這個層次的問題從教學內容來說是合適的。但是對于學生認知角度來說難度大了。教師只有做出準確判斷后才能做出相應調整，設置不同的問題層次進行鋪墊。

2.設置過度層次的教學問題，循序漸進到達所需教學問題的層次

在物理教學實踐中往往出現一個知識點的教學問題層次較高，這時教師需要設置過度層次的問題，讓學生在教師循序漸進的引導下，解決好更高層次的教學問題。如前面提到的向心加速度概念，教師在教學過程中設計如下“過度層次問題”：

1： 物體向東運動，速度從3m/s變化為6m/s。請用示意圖表示Δv

2：物體向東運動，速度從3m/s變化為向西3m/s，請用示意圖表示Δv

3： 平拋運動中，初速度為6m/s，請用示意圖表示0.8s后的速度和速度的變化Δv。

4：在勻速圓周運動中，畫出一小段時間內速度變化量Δv。當時間取得很短的時候（趨向于0），此時Δv的方向？

由于數學中向量計算還沒有學習過。這四個低層次問題設置是很有必要的。在求解向心加速度大小的時候。教師鋪設以下較低層次問題過度：

1：若時間較短。弦AB與弧AB長度幾乎相等。那么弦AB可以怎么表示？

2：圖中一個是與速度有關的矢量三角形，另一個是與半徑有聯系的長度三角形，他們之間有什么關系？

3：如何用幾何關系式求出Δv，從而求出向心加速度。

在這樣兩個問題連續體的引導下，學生經歷了自主尋找向心加速度方向和求解向心加速度大小的過程。即降低了概念探究的難度，又體現了“學本”課堂的理念。

3.根據學生的實際水平，教師對同一教學點設置不同層次的教學問題，以促進學生思維發展。

對于同一教學點，對不同水平的學生有不同的要求，因此教師要根據學生的水平提出適合他們學習層次的教學問題，以促進學生的思維的提高。

如：在剛學習完平拋規律后，對于一般水平學生，教師會讓學生對平拋的條件、性質、規律、公式做一個總結，以便鞏固加深理解。但是對中等水平學生還可以提出高一些層次的問題：

對于平拋運動問題，如何求解運動時間？請提出自己求解方法，并指出需要的條件。

這是方法多樣的開放性問題。給出不同的條件會有不同的求解方法。而這些條件又是學生自己去設定的。對照“ 問題連續體表”這是屬于第四層次問題，對學生的要求會比較高一些。但有助于提高學生知識分析運用能力。

如果學生水平更高，教師還可以設計一些拓展問題讓學生討論：如何求解斜上拋、斜下拋的問題？

雖然這個還是第四層次的問題。但是思維難度上比上一個問題略高一些。不僅僅是公式的應用，而且有方法上的遷移。有利于學生思維提升。經過以上兩個問題的討論。學生對平拋知識掌握更加熟練，對平拋問題處理的方法（化曲為直）能舉一反三，提高學習效率。

三、“問題連續體”思想在高中物理教學中的應用案例

以 《帶電粒子在磁場中的運動》——質譜儀教學案例展示問題連續體思想

問題 1.什么是洛倫茲力？洛倫茲力有什么特點？（復習）

注：教師提出封閉性問題，目的在于知識回顧 。

學生回答

問題 2.帶電粒子（重力不計）沿著平行于磁場的方向進入強磁場中，受力情況如何？將做什么運動？如果沿著垂直于磁場的方向射入勻強磁場中呢？請結合粒子的受力情況和運動狀態，抓住洛倫茲力方向和速度方向的關系進行分析。

學生討論做出預測

實驗驗證：介紹洛侖茲力演示儀，并進行實驗：

問題 3.帶電粒子在磁場中圓周運動的半徑r與哪些因素有關？能否從勻速圓周運動的動力學關系推導半徑r和周期T的表達式？

注：教師提出半開放問題，目的在于自主探索推導規律并實驗驗證

學生相互交流、一起推導完公式之后，教師提出問題討論：改變電子槍加速電壓（即改變粒子運動速度），改變勵磁線圈電流（即改變磁場強弱），電子束徑跡如何變化？（對前面推導進行驗證）

問題 4.請觀察帶電粒子在氣泡室內的運動徑跡圖，運動徑跡有什么特點？徑跡之間有什么不同？分析一下造成這些現象的原因？

學生經過觀察、討論后得出：不是標準的圓周，而是呈現螺旋形；彎曲方向不同；彎曲的半徑不同；螺旋的圈數不同……當學生提出：徑跡的彎曲幅度（即彎曲半徑）從一開始就各不相同，除了速度不同的原因外，還可能是不同的粒子造成的，即粒子的比荷 q/m 各不相同這一觀點的時候。教師及時總結并提出問題：在科學家所做的很多研究中，都需要測量粒子的比荷，那么帶電粒子的比荷該怎樣測量呢？

問題 5.請設計測量帶電粒子比荷的可行性方法。

注：教師提出半開放問題，做必要的引導和提示。

學生討論后提出：將帶電粒子垂直射入磁場中，讓它做勻速圓周運動，測出其圓周運動的半徑r，就可根據磁感應強度 B 計算粒子比荷的大小，即 。

教師通過設置問題層次引導學生得出利用加速電場加速粒子從而確定其速度大小；利用邊界磁場，并控制帶電粒子垂直磁場邊界入射做半圓周運動，測得其徑跡半徑。教師引導學生閱讀書本，了解質譜儀的相關知識。

問題6.事實上，由于從離子源逸出的離子初速度并不為零，同一比荷的離子進入電場時速度不盡相同，那么這對測量有什么影響？ 如果質譜儀上得到的不是譜線，而是分布在一定范圍內的寬帶，你認為什么原因造成的？如何改進這種現象？

在分析討論完這個問題后教師介紹速度選擇器原理。

問題 7.從譜線到寬帶，質譜儀的精度會受到影響。那么請同學們分析一下，你們認為還有影響質譜儀精度的因素有哪些？

注：第6和第7個問題是開放性問題，教師做適當引導和協助，培養綜合運用知識解決實際問題能力。

通過這個案例教學可以看出有以下幾個特點：1.教師提出的問題從第一層次逐步過渡到第四層次，難度也逐步增加，符合學生的認知規律。2.課堂的主體一直都是學生，教師精心設計了問題連續體以引導學生討論探究。關鍵時刻加以補充。符合現在學本課堂的思想。3.整個教學過程中，從理論分析到實際科學問題，利用問題連續體設計教學內容的開展，各個問題環環相扣，邏輯嚴密。讓學生隨著一個個問題層次的討論，完整經歷科學探究的整個過程，并在這個過程中學生一次又一次地體驗科學探究的快樂！

四、結語

通過問題連續體思想對教學實踐的探究，教師更高的理論層面來理解教學中問題設置，并且根據問題層次表能準確定位所提問題的層次，從而確定出問題的難度是否適合學生；另外利用連續體思想指導教師在教學中設置問題層次性和過度性，本文最后形成的教學案例對教師的教學有實際的參考意義。

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