誘導(dǎo)提出高質(zhì)量問(wèn)題促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略*
——以“力的分解”教學(xué)為例

任虎虎

(江蘇省太倉(cāng)高級(jí)中學(xué) 江蘇 蘇州 215411)

平時(shí)教學(xué)中教師會(huì)提出很多問(wèn)題，讓學(xué)生回答，即師“問(wèn)”生“答”的單向形式，學(xué)生的主體地位沒(méi)有凸顯，教學(xué)應(yīng)誘導(dǎo)學(xué)生嘗試提出問(wèn)題，尤其要提出高質(zhì)量問(wèn)題[1]，喚醒學(xué)生的主體意識(shí)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生.

1 高質(zhì)量問(wèn)題和深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

1.1 高質(zhì)量問(wèn)題

高質(zhì)量問(wèn)題是落在學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，能有效整合零散知識(shí)點(diǎn)、形成概念性理解、突出知識(shí)本質(zhì)并促進(jìn)批判性等高階思維發(fā)展和思維品質(zhì)提升的問(wèn)題.高質(zhì)量問(wèn)題具有挑戰(zhàn)性、本質(zhì)性、批判性、整合性和拓展性等特征[2].

1.2 深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義學(xué)習(xí)過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)理解學(xué)科的核心知識(shí)、把握學(xué)科的本質(zhì)及思想方法、發(fā)展批判性等高階思維能力，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級(jí)的社會(huì)性情感和正確的價(jià)值觀.其包括聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價(jià)值與評(píng)價(jià)5個(gè)基本特征.

2 誘導(dǎo)學(xué)生提出高質(zhì)量問(wèn)題是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效路徑

誘導(dǎo)學(xué)生提出高質(zhì)量問(wèn)題是在良好學(xué)習(xí)氛圍浸潤(rùn)和支持下，使得學(xué)生打開(kāi)思維，勤于思考、勇于探索、敢于表達(dá)和樂(lè)于分享.

首先，提出高質(zhì)量問(wèn)題是深度思考的過(guò)程.誘導(dǎo)學(xué)生提出高質(zhì)量問(wèn)題是超越表層理解，深入到知識(shí)的內(nèi)層，把握知識(shí)背后的邏輯、思想、意義和價(jià)值的過(guò)程，所以提出高質(zhì)量問(wèn)題需要深度思考、理解本質(zhì)，有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí)[3].

其次，提出高質(zhì)量問(wèn)題是關(guān)聯(lián)整合的過(guò)程.高質(zhì)量問(wèn)題本身不是零散性的，一對(duì)一的問(wèn)題，而是一對(duì)多的整合性問(wèn)題，對(duì)高質(zhì)量問(wèn)題的思考和探究有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的高位理解和遷移應(yīng)用，獲得學(xué)科大概念，有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí).

最后，提出高質(zhì)量問(wèn)題是協(xié)作反思的過(guò)程.高質(zhì)量問(wèn)題的提出往往不是靠某個(gè)學(xué)生，需要依靠團(tuán)隊(duì)的力量，通過(guò)小組甚至全班整體的協(xié)作交流、相互評(píng)價(jià)和審辯反思，促進(jìn)高階思維發(fā)展和思維品質(zhì)提升，有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí)[4].

3 誘導(dǎo)學(xué)生提出高質(zhì)量問(wèn)題的教學(xué)策略

基于上述認(rèn)識(shí)，筆者構(gòu)建了：基于切身體驗(yàn)，誘導(dǎo)提出挑戰(zhàn)性問(wèn)題；基于互動(dòng)引導(dǎo)，誘導(dǎo)提出本質(zhì)性問(wèn)題；基于合理質(zhì)疑，誘導(dǎo)提出批判性問(wèn)題；基于回顧反思，誘導(dǎo)提出關(guān)聯(lián)性問(wèn)題；基于問(wèn)題解決，誘導(dǎo)提出拓展性問(wèn)題的有效教學(xué)策略，并在“力的分解”教學(xué)中進(jìn)行具體應(yīng)用實(shí)踐.

3.1 基于切身體驗(yàn) 誘導(dǎo)提出挑戰(zhàn)性問(wèn)題

切身體驗(yàn)是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)、參與知識(shí)建構(gòu)、參與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的主要方式，學(xué)生在切身體驗(yàn)過(guò)程中才可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很多有價(jià)值、有意義的問(wèn)題，此時(shí)需要給學(xué)生機(jī)會(huì)，自主提出有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題.

教學(xué)案例：課前讓兩個(gè)男生到講臺(tái)上完成一個(gè)小游戲.兩個(gè)男生分別抓住繩子的兩端，站在較遠(yuǎn)的位置，用力拔河，發(fā)現(xiàn)勢(shì)均力敵，且繩子被拉緊呈水平狀態(tài)，此時(shí)老師在中間掛一個(gè)質(zhì)量為5 kg的秤砣，如圖1所示，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)學(xué)生再怎么用力，繩子都不能被拉平.

圖1 拉秤砣游戲示意圖

對(duì)于這個(gè)體驗(yàn)過(guò)程，很多學(xué)生提出研究問(wèn)題：繩子為什么不能再被拉成平直狀態(tài)？

師：上節(jié)課學(xué)習(xí)的“力的合成”的基本思想是什么？

生甲：兩個(gè)或多個(gè)力可以用一個(gè)力來(lái)等效替代.

師：世界是對(duì)稱統(tǒng)一的，大家能不能從這個(gè)視角出發(fā)提出一個(gè)對(duì)稱的、反向的問(wèn)題加以研究呢？

生乙:一個(gè)力能不能用兩個(gè)或多個(gè)力等效替代？

接下來(lái)借助力的合成的實(shí)驗(yàn)器材，教師先用一個(gè)細(xì)繩套將橡皮繩的節(jié)點(diǎn)拉到某一點(diǎn)O，先讓兩個(gè)學(xué)生分別用兩個(gè)細(xì)繩嘗試將節(jié)點(diǎn)再次拉到O點(diǎn)，然后讓3個(gè)學(xué)生分別用3根細(xì)繩嘗試將節(jié)點(diǎn)也拉到O點(diǎn)，如圖2所示，從而得出“力的分解”概念.引導(dǎo)學(xué)生討論：對(duì)于力的分解大家能不能提出一些想研究的問(wèn)題呢？

圖2 拉力演示

生丙：如何分解一個(gè)已知力？要用到什么運(yùn)算法則？

生丁：一個(gè)已知力與分解后的幾個(gè)力有什么大小和方向上的關(guān)系？

學(xué)生提出的問(wèn)題先讓其他學(xué)生嘗試進(jìn)行解答，分析得出力的分解應(yīng)該是力的合成的逆運(yùn)算.

3.2 基于互動(dòng)引導(dǎo) 誘導(dǎo)提出本質(zhì)性問(wèn)題

在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其他學(xué)生或老師的觀點(diǎn)進(jìn)行思考，并闡述分析的依據(jù)，在這個(gè)過(guò)程中促進(jìn)師生、生生間充分的對(duì)話互動(dòng)，在互動(dòng)中一步步接近問(wèn)題本質(zhì)，誘導(dǎo)學(xué)生提煉出觸及知識(shí)核心與本質(zhì)的問(wèn)題.

既然力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，本節(jié)課還有什么好研究的呢？引導(dǎo)學(xué)生思考提出問(wèn)題.

生戊：兩個(gè)力只能合成一個(gè)合力，而一個(gè)力可以分解為大小和方向不同的無(wú)數(shù)組分力，在實(shí)際問(wèn)題中究竟該如何分解一個(gè)已知力？

師：這位同學(xué)提出的問(wèn)題很好，這就是我們本節(jié)課所要解決的本質(zhì)問(wèn)題.

生活實(shí)例：現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中通常用拖拉機(jī)拉著耙耕地，如圖3所示.

圖3 拖拉機(jī)拉耙

提出問(wèn)題：現(xiàn)要研究耙的運(yùn)動(dòng)以及對(duì)陷入泥土中深度的影響，拉力F需要如何分解？

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題先讓學(xué)生自主分析，發(fā)表自己的觀點(diǎn)后大家相互評(píng)價(jià)，并說(shuō)明評(píng)判的依據(jù).大多數(shù)同學(xué)感覺(jué)要向水平和豎直方向分解，但不是很確定，接下來(lái)通過(guò)一個(gè)體驗(yàn)幫助學(xué)生理解.

這個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)由兩個(gè)學(xué)生合作完成，器材是一個(gè)透明玻璃磚(在一個(gè)面中間系一個(gè)細(xì)繩)，將玻璃磚放在一個(gè)學(xué)生手上，手盡量保持水平，另一個(gè)學(xué)生斜向上逐漸增大拉力使玻璃磚運(yùn)動(dòng)起來(lái)，如圖4所示.體驗(yàn)后分別讓兩個(gè)學(xué)生說(shuō)說(shuō)自己看到的現(xiàn)象和體會(huì)到的感受.

圖4 合作體驗(yàn)

生己：剛才我看到玻璃磚水平向左運(yùn)動(dòng)起來(lái)了，說(shuō)明拉力在水平向左方向上有一個(gè)分力.

生庚：我的手感受到的壓力變輕了，說(shuō)明拉力在豎直向上有一個(gè)分力.

一個(gè)力不加限制條件可以任意分解，這里向水平和豎直方向分解是根據(jù)問(wèn)題研究的需要，也就是在具體情境中要按“需”分解.

3.3 基于合理質(zhì)疑 誘導(dǎo)提出批判性問(wèn)題

合理質(zhì)疑是基于一定的證據(jù)或邏輯推理對(duì)一些觀點(diǎn)提出不同意見(jiàn)，能有效激發(fā)學(xué)生探究和深度思考的積極性.在合理質(zhì)疑中促進(jìn)學(xué)生對(duì)原有認(rèn)識(shí)進(jìn)行重新審視，誘導(dǎo)提出批判性的問(wèn)題并進(jìn)行探究，有助于促進(jìn)學(xué)生理性思維發(fā)展和思維品質(zhì)提升[5].

在剛才的體驗(yàn)中將手換為墊紙板，現(xiàn)在將玻璃磚放在墊紙板上，緩慢的增大墊紙板的傾角，發(fā)現(xiàn)增大到一定角度后，玻璃磚會(huì)下滑，學(xué)生認(rèn)為這是重力作用的緣故.

接下來(lái)讓學(xué)生自己建構(gòu)物理模型進(jìn)行分析，模型如圖5所示,斜面上重為G的物體，學(xué)生提出問(wèn)題：現(xiàn)在重力G該如何分解呢？ 對(duì)于這個(gè)問(wèn)題學(xué)生根據(jù)前面的方法遷移，重力G要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題研究的需要來(lái)分解.如果現(xiàn)在研究重力G對(duì)物塊沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向的運(yùn)動(dòng)的影響，重力G需要沿哪兩個(gè)方向分解？

圖5 建立模型

沿斜面向下得到分力F1，垂直斜面向下得到分力F2，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)提出問(wèn)題：當(dāng)增大斜面的傾角θ時(shí)，F(xiàn)1和F2的大小將如何變化?

用剛才的玻璃磚繼續(xù)進(jìn)行體驗(yàn)，這次由一名同學(xué)完成，一只手托在墊紙板正下方，另一只手拉著細(xì)線(細(xì)線平行于斜面)，緩慢增大墊紙板的傾角，感受兩只手受到的作用力大小，如圖6所示，通過(guò)體驗(yàn)學(xué)生能感受到F1增大、F2減小.

圖6 體驗(yàn)變化

一些同學(xué)提出質(zhì)疑：手的感覺(jué)不大準(zhǔn)確，有沒(méi)有更加科學(xué)的方法進(jìn)行說(shuō)明？

方法1：根據(jù)圖5的模型，利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建直角三角形，得到F1=Gsinθ，F(xiàn)2=Gcosθ,當(dāng)θ增大時(shí)F1增大、F2減小.

方法2：借助DIS平臺(tái)間接測(cè)出F1和F2的大小變化，利用朗威的“力的分解演示儀”，如圖7所示，從零到趨近90°增大傾角，觀察F1和F2的變化情況.

圖7 力的分解演示儀

3.4 基于回顧反思 誘導(dǎo)提出整合性問(wèn)題

在課堂結(jié)束或課中對(duì)學(xué)習(xí)的過(guò)程、獲得的結(jié)論和探究的方法進(jìn)行回顧反思，并將新知識(shí)與已有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行邏輯、意義關(guān)聯(lián)，提出能將新、舊知識(shí)聯(lián)結(jié)在一起的整合性問(wèn)題.

利用圖7的“力的分解演示儀”還可以進(jìn)一步驗(yàn)證力的分解遵循平行四邊形法則.首先，從理論上分析：當(dāng)G=2.00 N，θ=30°時(shí)，F(xiàn)1=1.00 N，F(xiàn)2=1.73 N.然后將力的分解演示儀傾角調(diào)到30°，確實(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)方向測(cè)力計(jì)的示數(shù)是1.00 N和1.73 N，θ還可以調(diào)到45°和60°進(jìn)一步驗(yàn)證，這里不再贅述.

回顧之前所學(xué)：位移、速度和加速度也是矢量，誘導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：它們的疊加是否也遵循平行四邊形法則呢？

可以用學(xué)生熟悉的位移進(jìn)行驗(yàn)證，如圖8所示，發(fā)現(xiàn)位移的疊加應(yīng)該是三角形法則，經(jīng)過(guò)平移后得到三角形法則與平行四邊形法則實(shí)質(zhì)上是一樣的.從而對(duì)矢量有了全新的認(rèn)識(shí)：既有大小又有方向，并且相加時(shí)遵從平行四邊形法則(或三角形法則)的物理量叫做矢量.

圖8 位移的疊加

這里通過(guò)對(duì)所學(xué)新、舊知識(shí)的反思整合，獲得學(xué)科大概念：矢量的疊加滿足平行四邊形(或三角形)法則，使學(xué)生對(duì)平行四邊形法則、矢量的意義和內(nèi)涵認(rèn)識(shí)更加深刻與全面.

3.5 基于問(wèn)題解決 誘導(dǎo)提出拓展性問(wèn)題

問(wèn)題解決過(guò)程是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要方式，能在真實(shí)復(fù)雜的情境中解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題也是評(píng)價(jià)深度學(xué)習(xí)是否發(fā)生的重要依據(jù)，教學(xué)中通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生提出問(wèn)題進(jìn)行解決，并在解決過(guò)程中誘導(dǎo)學(xué)生提出拓展性的新問(wèn)題，達(dá)到靈活遷移的目的[6].

真實(shí)問(wèn)題情境：生活中常常可以看到很多高大的橋，它們都建有長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋，如圖9所示為蘇通大橋，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，為什么要建長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋呢？

圖9 蘇通大橋的引橋

上坡時(shí)重力沿橋面向下的分力是阻力，傾角越小則阻力越小，有助于汽車上坡，下坡時(shí)，重力沿橋面向下的分力是動(dòng)力，傾角越小分力越小，不至于剎不住.這里進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提出拓展性問(wèn)題：引橋的坡度大小取決于哪些因素呢？

雖然學(xué)生提出的有些問(wèn)題當(dāng)時(shí)沒(méi)法解決，如上述問(wèn)題，但可以將它作為一個(gè)后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊.除了上述應(yīng)用，力的分解在體育項(xiàng)目中也有很多實(shí)際應(yīng)用，例如無(wú)動(dòng)力帆船是奧運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目之一，其僅利用風(fēng)力吹動(dòng)帆布得以前進(jìn)，如圖10所示.由于航行過(guò)程中風(fēng)向無(wú)法預(yù)知，此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生提出拓展性問(wèn)題：如果它遇到頂風(fēng)時(shí)，如何繼續(xù)航行呢？可以讓學(xué)生課后查閱資料，分析無(wú)動(dòng)力帆船能在逆風(fēng)中航行的原理，下節(jié)課可以交流分享.

圖10 帆船比賽