問題鏈教學模式及其在物理教學中的應用

鄢紅春 李定國

(海軍工程大學理學院應用物理系,湖北武漢 430033)

問題鏈教學模式及其在物理教學中的應用

鄢紅春 李定國

(海軍工程大學理學院應用物理系,湖北武漢 430033)

構建了旨在強化學生問題意識、發展學生思維的獨立性和創造性,可操作的高校課堂問題鏈教學模式.介紹了問題鏈教學模式在物理課堂教學中的應用實例.以問題為主線,將課堂講授的內容設計,組成若干個教學問題,形成按順序解決的邏輯鏈條,是實施問題鏈教學模式的關鍵.避免認為只要在課堂上提問,就是問題教學的誤解.問題鏈教學模式主要適用于高校講授課型的課堂教學.

教學模式;問題教學;問題鏈

1 問題的提出

走進各級各類學校物理教學課堂,尤其是講授課,不難發現,以傳授知識,學生掌握知識為教學目標的凱洛夫授受教學模式還相當普遍.這種模式有其優勢,能在比較短的時間內,借助各種手段,向學生傳授大量的知識信息,教學比較經濟,效率也較高.至于學生的其他能力,凱洛夫認為,在學生掌握了基礎知識之后,就能自然地獲得.但事實是,學生掌握了豐富的知識,教會了學生“答”,但“問”的意識被嚴重削弱了.物理學家楊振寧教授在評價中國學生與美國學生時指出:“中國學生與美國學生最大的區別在于中國學生不善提問題,不愿提問題”.把有問題學生,教得沒有問題,全懂了,全會了.有教育專家把這種教育稱為“去問題教育”[1].英國哲學家波普爾說:“科學和知識的增長永遠始于問題,終于問題——越來越深化的問題,越來越啟發新問題的問題.”20世紀 30年代,陶行知先生就言簡意賅地說:“創新始于問題”.那么,作為講授課的課堂教學,能否將講授的內容按知識形成過程,重新設計、組成若干個對學生來說是未知的教學問題,以問題為中心開展教學,讓問題成為教學的紐帶,成為貫穿教學過程的主線呢?作為高校基礎物理課堂教學模式的探索,本文以馬赫穆托夫“問題教學”理論為依據,構建了一個可操作的高校課堂問題鏈教學模式.目的是在傳授知識的同時,通過教學模式的改變,強化學生問題意識、發展學生思維的獨立性和創造性.并以熱學課程中溫度一節的教學為例說明問題鏈教學模式的運用.

2 問題鏈教學模式

“教學模式”一詞最早由美國學者喬伊斯 (B.Joyce)和韋爾 (M.Weil)等人提出.國內外教育理論界對教學模式概念的定義表述不完全一致.通常認為[2],教學模式是在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的、較為穩定的教學活動結構框架和活動程序.它是教學理論的具體化.問題鏈(Problem-Link,以下簡稱 PL)教學模式是通過教師經常系統地創建一系列的對于學生來說是未知的問題 (這樣的問題稱為教學問題,以區別尚在探索中的科學問題),并組織學生為解決教學問題而進行活動,通過活動使學生不僅掌握知識和成果,而且還要知曉這些知識和成果獲得的過程、方法和途徑,以強化學生問題意識,發展學生思維的獨立性和創新性.

2.1 理論依據

問題教學的淵源可以追索到古希臘哲學家蘇格拉底的對話式辯論和近代美國教育思想家杜威的“通過解決問題進行學習”的思想.而真正意義上的問題教學理論是 20世紀 60年代中期由蘇聯教學論專家馬赫穆托夫等人創立的.這一理論是蘇聯發展性教學理論的重要組成部分.馬赫穆托夫認為[3,4],問題教學的心理學依據是“問題性思維”理論.該理論認為,人們在認識活動中,經常會意識到一些難以解決或疑惑的實際問題及理論問題,而現有的條件沒有為他提示解決問題的方法,過去的知識和經驗也沒有經受過驗證的解決方案,這時就會產生一種懷疑、困惑、焦慮、探索的心理狀態,要擺脫這種困境,主體的思維就被激活,思維就有了動力,就會試圖去認知,試圖去找出解決問題的辦法.

2.2 教學目標

PL教學模式的教學目標是:師生雙方通過一系列教學問題即問題鏈的研究性學習,讓學生不僅掌握科學的知識和成果,而且還要知曉這些知識和成果獲得的過程、方法和途徑,旨在強化學生問題意識,發展學生思維的獨立性和創新性.

2.3 操作程序

PL教學模式實施的程序為:課程開始→產生問題情境 1→分析情境提出問題 1→引導學生分析問題 1→討論找到方法解決問題 1→產生問題情境 2→分析情境提出問題 2→……如此循環下去→提出問題 N→課程結束.教學從問題開始,結束時讓學生帶著問題離開課堂.

2.4 實現條件及策略

教師課前需要將所要講授的內容 (可包括例題),可以是一節也可以是一章進行重新設計,創設問題情境,組成若干個教學問題,形成按順序解決的教學問題邏輯鏈條即問題鏈.這是成功實施PL教學模式的關鍵.

PL教學模式不是簡單的問與答.避免認為只要在課堂上提問就是問題教學的誤解.問題可劃分成信息性問題和問題性問題[3].若提出的問題是要學生用已有的知識作出回答,這樣的問題一般不激起學生的積極思維活動,只是在現有的“大腦倉庫”中尋覓現成的信息,并不使腦力緊張工作,這就是信息性問題.問題性問題是問題的答案既不存于學生以前的知識之中,也不存在于所提供的信息之中,能引起聽課者的情感反應,造成學生的智力“困窘”的問題.問題鏈中的問題應以問題性問題為主.

PL教學模式主要適用于高校講授課型的課堂教學.

3 教學實例:溫度[5,6,7]

溫度是熱學中核心的概念之一.關于溫度這一節,用 PL教學模式實施課堂教學,可在 1學時(50分鐘)內完成,具體教學設計如下.

3.1 溫度 (約 10分鐘)

首先通過對“用手觸摸放在一起的棉花和鐵塊,總感到鐵塊比棉花冷些.”及“把左手浸在熱水中,右手浸在冷水中,過一段時間后,把左右手同時浸在溫水中,則左手感覺到較冷,而右手感覺到較熱”的兩個現象的提問分析,說明最初人們通過觸摸物體時的冷熱感覺為基礎而形成的溫度概念即感覺到這個物體較冷,就說它的溫度較低;感覺到那個物體較熱,就說它的溫度較高,而將溫度定義為表示物體冷熱程度的物理量,有時會引起錯覺,因此,有必要給溫度一個嚴格而科學的定義.然后,通過建立熱平衡的概念,介紹熱力學第零定律,最后給出溫度的科學定義.(產生問題情境 1→分析情境提出問題 1→找到方法解決問題 1)

3.2 溫標 (約 7分鐘)

上述溫度定義是定性的,要對溫度量化即給處于熱平衡的系統的溫度賦予一個數值,還要對溫度的數值表示方法作出說明,從而引出溫標的概念.隨后,以攝氏溫標為例,說明建立溫標的三要素.最后,介紹采用攝氏溫標的幾種常用的溫度計.(產生問題情境 2→分析情境提出問題 2→找到方法解決問題 2)

3.3 理想氣體溫標 (約 20分鐘)

用各種不同的攝氏溫度計測量同一對象的溫度時,所得結果是否相同呢?引導學生分析以氫定體溫度計為標準的較準曲線實驗結果,得出用不同的測量物質或同一物質的不同的測溫屬性所建立的攝氏溫標,除冰點和汽點按規定相同外,其他溫度并不完全一致.原因何在?能否找到一種不依賴物質測溫屬性的理想溫標作為各種溫標的基準呢?這樣的溫標到哪里去找?引導學生分析各種不同溫度計的較準曲線,可以看出,不同的氣體溫標彼此是較為接近的.這就啟發我們,不依賴物質測溫屬性的理想溫標可在氣體溫標中尋找.隨后,以定容氣體溫度計和定壓氣體溫度計為例,從而,建立起理想氣體的溫標.(產生問題情境3→分析情境提出問題 3→找到方法解決問題 3)

3.4 熱力學溫標 (約 3分鐘)

理想氣體溫標不依賴任何氣體的個性,已朝擺脫具體測溫屬性方向邁出了一大步.但還依賴氣體共性.它不適用極低的溫度和高溫的測量.目前,它能達到的溫度范圍約為 0.5～1200K.那么,是否能建立一種完全不依賴于任何測溫物質及屬性的溫標呢?可以,這就是建立在熱力學第二定律基礎上的熱力學溫標.熱力學溫標如何建立,留待以后學習.(產生問題情境 4→分析情境提出問題 4→存疑)

3.5 國際實用溫標及溫度計 (約 10分鐘)

在理想氣體溫標能適用的范圍內,熱力學溫標常以氣體溫度計作為它的標準溫度計,但實際測量中要使氣體溫度計達到高精度很不容易,它需要復雜的技術設備與優良的實驗條件,還要考慮繁雜的修正因素.另外,在高溫時,氣體溫度計失去其使用價值.怎么辦?引導學生閱讀國際實用溫標及溫度計.最后指出,目前采用的 1990年國際溫標 (ITS-90)最低溫度只能到 0.65K,有的溫區測溫仍不方便,國際溫標還將不斷完善.(產生問題情境 5→分析情境提出問題 5→自學)

4 實施效果

(1)強化了學生的問題意識

問題鏈教學模式從問題開始進行教學,以問題為中心教學,強化了學生的問題意識,學生找問題的意識增強.

(2)培養了學生的研究能力

問題鏈教學模式中,學生通過研究教學問題獲取知識,把知識變成教學問題進行研究性學習.過程與研究過程類似,培養了學生的研究能力.

(3)培養了學生的自學能力

問題鏈教學模式中.通過對教學內容重新的設計、組合,傳授的是本學科具有核心價值的知識,一些次要的知識可供學生自學,長期下來,學生自學的能力就會得到培養和提高.

(4)課堂交流由單向變多向

問題鏈教學模式多采用對話、研討式教學,信息在教師與學生之間、學生與學生之間交叉進行,屬于多向交流型,活躍了沉悶的課堂氣氛.

(5)學生學習由被動變主動

問題鏈教學模式中,學生思維被激活,他們總是試圖去找出解決問題的辦法.有利于學生的學習由被動向主動的轉變.

總之,問題鏈教學模式是一種可操作的教學模式.我們認為,若能在物理講授課型的課堂教學中,選擇若干能反映本學科研究思想、研究方法的重要課題實施 PL教學模式教學,或在一次課選取一兩個重要內容用 PL教學模式教學,堅持下去,那么,學生的問題意識、研究意識可能就會變成一種習慣,學生的創新精神和創新能力就可能形成,從而有助于實現我們的高等教育改革的主要目標.

[1] 袁振國.教育新理念[M].北京:教育科學出版社,2002.7

[2] 黃甫全,王本陸主編.現代教學論學程[M].北京:教育科學出版社,1998.331

[3] 王義高.教師的益友——“問題教學”理論 [J].比較教育研究,1995,(1):1～5

[4] 安方明.論問題教學對教學論改革的意義[J].首都師范大學學報,1996,(4):117～125

[5] 趙凱華,羅蔚茵.新概念物理教程:熱學[M].北京:高等教育出版社,1998.1～8

[6] 李椿,章立源,錢尚武.熱學 [M].北京:高等教育出版社,1979.9～18

[7] 秦允豪.普通物理學教程:熱學[M].北京:高等教育出版社,2004.12～21

2010-09-05)

鄢紅春(1964年出生),男,湖北安陸人,海軍工程大學副教授,主要從事熱統、固體物理課程的教學與材料物理研究.