人教版高中物理新教材“問題”欄目的優化設計研究*

王長江

(安徽師范大學物理與電子信息學院 安徽 蕪湖 241002)

李俊永

(仁懷市周林高級中學 貴州 遵義 564500)

問題是推進教師的有效教學、促進學生的深度學習的重要教學手段和方式．在中小學課堂教學中，問題呈現的形式主要有兩種：教師的課堂提問和教材的“問題”欄目．對于前者，目前，已有大量的、細致的研究；對于后者，研究尚不多見．

教材是促進學生學科核心素養發展的重要課程資源．人教版《普通高中教科書·物理》(2019年版)(以下簡稱高中物理新教材)在章節內容之前設置的“問題”欄目，為學生的核心素養的發展提供了新的課程資源．本文將在分析人教版高中物理新教材“問題”欄目的編排思路的基礎上，對新教材“問題”欄目進行優化設計，力圖使新教材中的“問題”欄目真正能夠促進學生的主動探究，促進學生對知識的深度理解．

1 “問題”欄目的設計思路

1.1 欄目編排特點

在高中物理新教材的每節內容開始之前(實驗內容除外)，都會設計“問題”欄目．在教材的扉頁說明了“問題”欄目的設計意圖：每節開始創設的一個情境問題，以引發學生對所要學習的內容主動思考，培養大家的問題意識及提出問題的能力[1]．欄目的問題多數章節是兩個：情境問題+具體內容問題．“問題”欄目在形式上凸顯了“圖文并茂”的特點．

1.2 欄目的素材來源

新教材中“問題”欄目的素材來源主要涉及五個方面，包括生產和生活事例、已學知識、圖像、物理學的史料、最新科技等．其中生產和生活事例所占比例最高(在必修一中，所占的比例達到74%)，其他素材來源所占比例均很少．素材來源的比例反映編者的設計思路：大量的使用生產和生活事例，貼近學生生活實際，有利于提高學生學習興趣，引發學生對所要學習的內容積極思考．

1.3 欄目的教學意義

高中物理新教材的“問題”欄目，目的在于引發學生對所要學習的內容主動思考，培養大家的問題意識及提出問題的能力．

(1)引發學生的學習興趣

學生的學習學習受到多方面因素的影響，其中最主要的是學習興趣．“問題”欄目的素材多取自學生熟悉的生活事例，這些素材貼近學生的實際，喚醒學生的經驗知識，引發學生的好奇心，有效激發學習興趣，使學生產生學習動力．

(2)為學習新知識作鋪墊

已學知識是學習新知識的基礎．引導學生發揮已有知識的固著作用，新知識將會被“粘”得更牢，更容易整合到學生的知識體系中．欄目的部分素材取自學生的已學知識，依托問題情境，試圖引導學生將新知識建立在牢固和可靠的已有知識之上，在已有知識和新知識之間形成聯結，從而幫助他們建構更加復雜和牢固的知識結構．

(3)明確本節的學習目標

在學習本節知識前，在教材“問題”欄目中以問題的方式呈現本節課將要學習的核心內容和目標要求，能夠方便教師和學生把握本節課教學重點、難點，可以對學生的學習做到“目標明確”“心中有數”“有的放矢”．

2 “問題”欄目的不足分析

公允的說，人教版高中物理新教材的編者對“問題”欄目的設計用心良苦，“問題”欄目對于引發學習興趣、明確學習目標、培養學生的問題意識和提問能力等方面，確實起到積極的促進作用．但是，當我們對照《普通高中物理課程標準》(2017年版)的教材編寫要求，用批判性的、建設性的態度來審視高中物理新教材時，不難發現，其中還是存在一些不合理、不科學之處．具體如下.

2.1 “問題”欄目的教學意義問題

對于“問題”欄目的教學意義，其設計初衷僅局限于“引發學生對所要學習的內容主動思考，培養大家的問題意識及提出問題的能力”，顯然低估了“問題”的教學意義．應該改進“問題”欄目的質量，拓延“問題”欄目的教育意義，使之除了具有激發學習動機、為學習新知識作鋪墊、明確學習目標外，還應該力圖使之真正能夠促進學生的主動探究，促進學生對知識的深度理解，從而更好地落實物理課程的育人功能，提升學生的物理學科核心素養．而要實現“問題”欄目的這一教育意義，就需要優化問題的設計．

2.2 實驗課內容缺少“問題”欄目

在人教版高中物理新教材中，除了實驗課內容，每一節內容都設置“問題”欄目．問題的數量分布存在的一定的規律，即在非實驗課內容前一定存在著“問題”欄目．對于簡單的內容，往往只安排一個題目；對于復雜困難的規律內容，可能有連續的兩個題目．

但是，唯獨實驗課內容沒有設置“問題”欄目．讀者不禁發問：是因為實驗課沒有問題嗎？教師們在使用教材時也是“一頭霧水”．無論是非實驗課內容，還是實驗探究內容，都是知識的呈現形式，都應該以“問題”驅動認知的進行，以“問題”引發學生的主動探究．我們認為，人教版高中物理新教材沒有在實驗課內容中設置“問題”欄目，是一個“被無意忽視”的缺陷．

2.3 “問題”欄目的素材單一問題

“問題”欄目的素材可以是生活事例、物理學的史料、已學知識、最新科技產品等．高中物理新教材“問題”欄目的素材來源，絕大多數是生活事例，其他類別的素材極少．這與高中物理課程標準(2017版)中“注意介紹一些科學技術研究的最新進展，開闊學生視野，激發其學習興趣．及時反映物理技術應用對自然和社會的影響，融入與科學·技術·社會·環境相關的內容”等要求還有一些差距．

2.4 “問題”欄目的內容表述問題

新教材的“問題”欄目凸顯圖文并茂的特點：問題情境附上對應的、精選的圖片．但是，在“問題”的設計方面，還存在著問題本身不夠清晰、指向性模糊、情境與主題內容的吻合性、適切性較為薄弱等不足．

例如，新教材必修一第一章第1節的“問題”欄目中的問題是：生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹…… 對于這些運動的物體，我們如何準確地描述它們的運動呢？

這個問題的類型是：情境+基本問題．存在的問題有：

(1)敘述的情境“生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹”，與本節教學主題“質點 參考系”蘊含的情境吻合性較差．

(2)情境問題“對于這些運動的物體，我們如何準確地描述它們的運動呢？”這是本章的、整體的情境問題，不是針對本節的兩個主題“質點”“參考系”的具體問題或基本問題．

再例如，新教材必修一第一章第2節的“問題”欄目中的問題是：要討論物體位置隨時間的變化，就要涉及位置、時間等概念．如果要準確地描述一輛行駛在北京長安街上的汽車所處的位置，你認為應該采用什么方法？你對時間是怎樣認識的？

這個問題的類型是：情境問題+具體問題．存在的不足有：

(1)“要討論物體位置隨時間的變化，就要涉及位置、時間等概念．”這句話顯得很唐突，其指向不明確．

(2)“如果要準確地描述一輛行駛在北京長安街上的汽車所處的位置，你認為應該采用什么方法？”其中“什么方法”這個問題，很模糊，學生和老師都是一頭霧水．

(3)“你對時間是怎樣認識的？”這個問題過于寬泛、指向性較差．

3 “問題”欄目的優化設計

人教版高中物理新教材“問題”欄目的設計確屬一個創舉，對于引發學習興趣、明確學習目標、培養學生的問題意識和提問能力等方面，確實可以起到積極的促進作用．為了真正能夠促進學生的主動探究，促進對知識的深度理解，進而促進學生核心素養發展，需要對其進行優化設計．

3.1 “問題”欄目優化的思路

我們擬從欄目的教學意義、問題的類型、素材的來源等方面，優化“問題”欄目．

(1)拓延欄目的教學意義

為了更好地落實物理課程的育人功能，提升學生的物理學科核心素養，高中物理教材作為直接的課程資源應發揮重要作用[2]．理想的情況是：“問題”欄目能夠對學生的物理觀念等物理學科核心素養產生積極的意義．從這個角度來看，“問題”欄目除了“引發學生的主動思考，培養問題意識及提問能力”外，還應促進學生物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度等物理學科核心素養的發展，促進學生主動地持續地探究、促進學生對知識的深度理解．

(2)調整欄目的問題類型

美國兩位課程設計、教育評估方面的學者Jay McTighe和Grant Wiggins將問題分為兩種類型：基本問題和非基本問題[3]．基本問題具有“為了激起持續的思考和探究”“通過高階思維來完成”“需要提供證據和理由”“指向學科內重要的、可遷移的大概念”等7個特點；而非基本問題則指的是，在課堂教學中的啟發性問題、導向型問題、引導型問題．這些非基本問題，其目的是激發好奇心，其答案是確定的或唯一的、借助于低階思維即可完成．通過新教材的問題類型分析，我們發現，新教材多數問題屬于非基本問題．為了實現將“問題”欄目的教學意義從“引發學習興趣、培養問題意識及提問能力”拓展到“促進主動探究”“引導深度理解”等物理學科核心素養，需要調整欄目中問題的類型：將“問題”欄目中的非基本問題，優化為基本問題．

例如，新教材必修一第一章第3節的“問題”欄目中的問題：

問題1：生活和科學研究中經常需要知道物體運動的快慢和方向，你還記得初中是怎樣描述物體運動快慢的嗎？

問題2：運動員在比賽中的不同時段，運動的快慢一樣嗎？

教材設計了以上兩個問題，問題1的不足是：

1)設置的情境，沒有發掘出初高中重復內容“速度”的學習疑難，即位移與路程的差異、速度的方向性．

2)“你還記得初中是怎樣描述物體運動快慢的嗎？”這個問題屬于引導性問題，僅回憶已學知識，針對性不強．

問題2的不足是：沒有涉及到瞬時速度．

針對以上不足，我們的優化思路是：

1)明確本節內容的核心概念——位移隨時間的變化率表征了運動的快慢．

2)重新設計的問題由“情境問題+局部性基本問題”構成——一個乒乓球落到平地上又彈起來，如何描述乒乓球在這個過程中運動情況？如何用位移隨時間的變化率來描述物體運動的快慢？

(3)優化問題的品質

新教材在“問題”的品質方面，還存在著指向性模糊、問題本身不夠清晰、情境與教材內容的吻合性、適切性較弱等不足．這些不足使得學生在收到“問題”后不知所云、無所適從．

例如：一輛小汽車在10 s內，速度從零達到 100 km/h，一列火車在300 s內速度也從零達到100 km/h．雖然汽車和火車速度都從零達到100 km/h，但是它們的運動情況顯然不同．你覺得用“速度大”或“速度變化大”能描述這種不同嗎？如果不能，應該怎樣描述呢？

本節內容的核心概念是：速度隨時間的變化率表征了物體速度變化的快慢．創設的情境是恰當的．但是，提出的問題：你覺得用“速度大”或“速度變化大”能描述這種不同嗎？這個問題過于寬泛，不恰當．優化的思路仍是“情境問題+基本問題”：

一輛小汽車在10 s內，速度從零達到 100 km/h，一列火車在300 s內速度也從零達到100 km/h．它們速度的變化有什么不同？如何用速度隨時間的變化率來描述物體速度的快慢？

(4)豐富素材的來源

素材與情境問題密切關聯．豐富的素材可以使表征具有多樣性，從而有利于滿足不同學生的認知偏好、認知需要．“問題”欄目的素材可以是生活事例、物理學的史料、已學知識、最新科技產品等．不同的素材其發揮的作用不盡相同，比如通過對已學知識的回顧，引導學生找到新、舊知識的聯系，促進學生知識結構的建立；通過呈現最新科技產品，使學生深切感受科學、技術、社會、環境之間的密切關系．

另外，特別需要說明的是，無論是非實驗課內容，還是實驗探究內容，都是知識的呈現形式，都需要以“問題”驅動認知的進行，以“問題”引發學生的主動探究．在實驗課內容中也應該設置“問題”欄目．

3.2 “問題”欄目優化的示例

下面以人教版高中物理必修一第二章“勻變速直線運動的研究”為例，說明“問題”欄目的優化．本章共4節內容，3個問題欄目(第一節為實驗內容，沒有設置“問題”欄目)．我們對每一節的“問題”進行改造(其中第1節實驗課補充“問題”欄目)．具體內容參見表1，其中，第1列是依據高中物理課程標準(2017年版)和高中物理新教材的內容，提煉的每一節的核心概念．

表1 “勻變速直線運動的研究”章節“問題”欄目的改進

續表1

4 結束語

教材是促進學生物理學科核心素養發展的重要課程資源．設置“問題”欄目，是人教版高中物理新教材的一個創舉．優化后的“問題”欄目，將為學生的主動探究、深度理解提供可行的教學支架，從而促進學生物理學科核心素養的發展．期待有更多的教師、學者來深入的研究新教材的“問題”欄目．