基于“問學”模式下協同學習
——以高中物理“玻爾的原子模型”為例

謝秋菊

(廣東杏壇中學，廣東 順德 528300)

1 問題的提出

玻爾的原子模型是高中物理原子物理部分的重要內容,也是比較抽象、學生不易理解的難點內容.這部分內容在高中物理教材中相對比較孤立．對于剛剛學習原子物理的學生,以牛頓力學為核心的經典理論知識根深蒂固,對于量子、能級等知識理解起來比較困難,不知是否因為本節課在2017年之前的全國高考中屬于選考內容,2017年后為必考內容,考察內容比較簡單,因此本節課不管是教學設計,還是上課視頻及論文資料在網上均極少．上課實錄只有4個案例,大部分微課或教學設計均將其作為原子物理中的一個知識點來講,沒有關注玻爾理論的提出背景及當時物理學的整個大環境,而這些背景卻是培養學生的物理科學方法和情感價值觀難得的資料．筆者對于近幾年“玻爾的原子模型”一節的教學設計及教學實錄研究,發現主要有以下一些模式:以網絡為載體,學生自學為主的教學方法;以物理學史為載體的自主探究、合作交流教學方法．

新一輪的教學改革中,筆者所在學校采用“問學”的教學模式,以“導、學、展、評、測”為教學主線,學生以“獨學、對學、群學”完成所學內容．筆者認為,這樣的教學模式非常適合于本節課的教學．

2 教學理念與設計

本節課的教學設計定位在:以物理學史和科學研究方法為線索,以小組合作的“問學”模式為依托,整個課堂貫穿“學”和“問”兩條主線,通過對比、模型、協同學習等教學方法,滲透玻爾理論的內容,解決核式結構在解釋氫原子光譜中存在的問題,完成物理核心知識的學習(從物理學視角對客觀事物的本質屬性,內在規律及相互關系),培養學生的物理學科素養(物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任)．教學設計思路概念圖如圖1所示.

圖1 教學設計思路概念圖

3 問題的實施

3.1 任務驅動,以“學”帶“問”

“問學”模式是筆者所在學校針對教學改革提出的一種課堂教學模式,它的環節為“獨學、對學、群學、展示、總結、反饋”．“獨學”是學生根據教師布置的任務,通過網絡、資料、課本等途徑自學本節課學習內容,在自學中記錄下自己的疑問．“對學”是學生學習對子之間就獨學中存在的疑問進行討論．“群學”是學習小組就“對學”中仍然存在的問題進行再討論．如何設計學習任務?怎樣的學習任務既能帶領學習明確本節課的學習目標,又能引發學生思考,提出有價值及針對性的問題?故此,本節課的教學流程如圖2所示.

圖2 “玻爾的原子模型”教學流程圖

根據本節課的學習內容,將需要掌握的知識分成3大任務,學生查閱資料,以小組為單位對知識體系進行整理,再選出代表進行講解,在此過程中培養學生分析問題,解決問題的能力,也培養學生獨立探索及合作精神．

任務1:通過查閱資料,了解玻爾理論產生的背景．

任務2:通過閱讀課本和查閱資料,歸納玻爾原子模型假設的內容要點．

任務3:觀察課本第58頁圖18.4-2,如何理解氫原子的能級圖?用玻爾理論如何解釋氫原子模型?

任務4:玻爾理論存在哪些局限性?總結其成功之處與不足．

通過任務1讓學生體會到舊的理論與新的實驗事實之間的矛盾,產生思想上的沖擊,讓學生的認識過程與科學的發展過程自然地吻合．設計任務2,培養學生歸納整理能力,并在歸納中發現問題,如學生提出以下幾個疑問:原子的能量是指什么?為什么能量會隨著軌道半徑的增大而增大?這里的能級與化學的電子層一樣嗎?跟光電效應有什么聯系?學生在展示小組成果時還能充分發揮自己的想象力,如把原子處于定態比喻成我們在同一樓層走動等,充分發揮了學生的主觀能動性．設計任務3,目的是通過小組協同學習,用理論的內容去解釋實驗事實,加深對理論的理解和記憶．設計任務3,使學生們認識到科學的探索永無止境,并在教學過程中滲透科學的研究方法:“實驗(事實)——理論假設——再實驗(提供新的事實)——修正理論(甚至建立新的修改假設)——形成科學理論”,為之后學習更深層次的原子物理奠定基礎．

通過4個任務的驅動,既使學生形成原子的科學物質觀念,也培養了學生基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判,進而提出創造性見解的能力與品質．激發學生學習和研究物理的好奇心與求知欲．

3.2 小組合作,協同學習,以“問”帶“學”

“問學”課堂模式中很重要的一環是“群學”,利用小組之間的合作,達到完成任務的目的．在本節課中,多數學生能主動與他人合作,尊重他人,能基于證據和邏輯發表自己的見解,實事求是．這樣的效果,需要設置合理的問題,對小組各成員所安排的任務進行合理的分配．因此對各任務下又設置了一系列相互聯系的題目,如在任務3“理解氫原子能級”中引導學生提出或設置了以下一些問題: (1) 能量為什么是負的？(2) 能級與能級之間的距離代表什么? (3) 什么情況下激發態向基態原子發生躍遷? (4) 什么情況下基態原子向激發態躍遷? (5) 氫原子會吸收10.3 eV的能量發生躍遷嗎?(6) 如果發生碰撞行嗎?(7) 為什么?(8) 氫原子會吸收13.7 eV的光子的能量嗎?(9) 一群處于n=4能級的氫原子,會輻射出幾種頻率的光?(10) 一個處于n=4能級的氫原子,會輻射出幾種頻率的光?……

4 學習效果分析

為了檢驗本節課的學習效果,教學完成后,采用學生問卷調查法,從“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”3個方面調查學生對本節課的反饋與評價;通過紙筆測試法評價學生學習的效果,從而獲得定量的數據,定量數據采用SPSS16.0進行分析,調查問卷共15題,采用李克特式5點量表計分法,選項包括:非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意,分別記為5、4、3、2、1分．本次發放問卷48份,回收問卷48份,回收率100%．

4.1 問卷信度

由表1可知,該問卷的α=0.793,信度尚可,統計結果具有較高的可靠性．

表1 問卷信度

4.2 問卷分析

從調查問卷的統計結果分析(表2),學生對本次教學的評價較高．對本節課的基本知識(第1、2、3題)掌握較好,而在規律的應用和計算(第4、5題)稍差,這也是接下來第2課時要強調的內容．

表2 學生調查問卷各題平均分

表3 當堂檢測統計結果

從表3看,1、2、3題答對率均達到或超過80%,可見學生本節課的基本內容掌握得還是不錯的,本節課的學習目標基本達成．

5 教學反思

5.1 “一清一新”

“一清”指教學目標清晰、教學脈絡清晰及教學結果清晰．“一新”指教學理念新,教學方法新．本節課突出科學研究方法,發揮學生合作與探究能力,充分調動學生學習的積極性,完成核心知識玻爾原子模型理論的教學,把比較抽象、難以記憶,不易理解的內容通過設立一個個目標與問題,層層分解,讓學生易于理解和記憶,達到較好的學習效果．

5.2 “四有兩能”

一節好的物理課,應該是具備“有興趣、有思維、有生活、有反饋”及“能動手、能參考”．本節課運用了基于“問學”模式的協同學習,從有趣的視頻《愛因斯坦與玻爾》導入,來源于生活,有引起學生學習興趣,協同學習,讓學生通過小組討論、展示等,思考、動手、參與到課堂當中．

5.3 不足與改進

對能級、躍遷等概念的要求是“理解”,拔高了要求;課堂引入能夠吸引學生的興趣,如果能再加些引導,更能深化本節課的主題;最后的歸納提升略顯簡單了．