提高高中物理課堂教學(xué)有效性之

鄭裕輛

[摘 要]本文探究了“問題導(dǎo)學(xué)型”學(xué)本課堂教學(xué)下，應(yīng)用問題連續(xù)體的思想指導(dǎo)物理教學(xué)實踐。本文首先闡述了問題連續(xù)體的思想以及問題類型的層次表；教師在教學(xué)中運用層次表判斷好教學(xué)問題的層次，并用問題連續(xù)體的思想設(shè)置教學(xué)問題的層次，具有實際可操作性和理論依據(jù)。同時本文提出了這一理論應(yīng)用于教學(xué)實踐的若干可行且有實際意義的教學(xué)建議。最后形成一個理論應(yīng)用于實踐的教學(xué)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(yīng)用于實踐；另一方面能踐行“學(xué)本”課堂理念，提升學(xué)生的物理素養(yǎng)和創(chuàng)造力。

[關(guān)鍵詞]問題連續(xù)體；問題導(dǎo)學(xué)；物理教學(xué)

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

一、問題連續(xù)體的理論

1.問題連續(xù)體源于連續(xù)統(tǒng)的思想

連續(xù)統(tǒng)是一種聯(lián)系的、動態(tài)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(qū)，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(xù)統(tǒng)的兩端通常是事物或現(xiàn)象的理想或極端狀態(tài)（如黑和白），然而事物或現(xiàn)象總是處于動態(tài)的演變之中，連續(xù)統(tǒng)即是其動態(tài)漸變的軌跡（如黑白過渡之間的各種顏色）。利用連續(xù)統(tǒng)的思想來指導(dǎo)問題教學(xué)實踐具有重要的意義。“問題連續(xù)體”，即在課堂教學(xué)中，以“解決問題”為基本教學(xué)策略，將傳授知識與培養(yǎng)技能融合在一個統(tǒng)一的過程中，使學(xué)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(fā)展為創(chuàng)造活動；“問題連續(xù)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(xù)的、序列的問題體系。

2.問題連續(xù)體中問題的層次

美國亞利桑那大學(xué)的梅克（J. Maker）教授在進行有關(guān)多元智能理論的教學(xué)實驗中認為在教學(xué)中設(shè)置問題連續(xù)體應(yīng)從教師和學(xué)生兩個方面考慮，從問題的定義、解決問題的“方法”、問題的結(jié)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(jīng)歷以下幾個層次連接，并且制作了“ 問題連續(xù)體表”如下：

以上五種層次的問題是結(jié)構(gòu)性遞減，但學(xué)生的思維卻經(jīng)歷了收斂思維———發(fā)散思維———創(chuàng)造性思維———最富有創(chuàng)造性的思維四個發(fā)展階段。教學(xué)中抓住這五個層次的問題教學(xué)可以開發(fā)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的潛能，幫助學(xué)生從“教師的問題導(dǎo)學(xué)”發(fā)展成為“自我問題導(dǎo)學(xué)”符合國家教育部提出的“學(xué)本課堂”的理念。這五個層次的問題教學(xué)是循序漸進的，符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認知規(guī)律。

二、關(guān)于問題連續(xù)體思想在物理教學(xué)實踐應(yīng)用中的建議

1.教學(xué)中根據(jù)問題連續(xù)體表，判斷好教學(xué)問題的相應(yīng)層次

依據(jù)問題連續(xù)體表，教師在教學(xué)實踐中應(yīng)明了自己所提出的教學(xué)問題是屬于哪個層次的問題，并根據(jù)教學(xué)目標(biāo)判斷自己所提的問題相對于學(xué)生而言是難了或者是簡單了。然后調(diào)整問題層次，從而使教學(xué)問題具有針對性，以提高教學(xué)有效性。比如在學(xué)習(xí)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(xué)生而言很明確，從學(xué)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(xù)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(xué)內(nèi)容來說是合適的。但是對于學(xué)生認知角度來說難度大了。教師只有做出準(zhǔn)確判斷后才能做出相應(yīng)調(diào)整，設(shè)置不同的問題層次進行鋪墊。

2.設(shè)置過度層次的教學(xué)問題，循序漸進到達所需教學(xué)問題的層次

在物理教學(xué)實踐中往往出現(xiàn)一個知識點的教學(xué)問題層次較高，這時教師需要設(shè)置過度層次的問題，讓學(xué)生在教師循序漸進的引導(dǎo)下，解決好更高層次的教學(xué)問題。如前面提到的向心加速度概念，教師在教學(xué)過程中設(shè)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(nèi)速度變化量Δv。當(dāng)時間取得很短的時候（趨向于0），此時Δv的方向？

由于數(shù)學(xué)中向量計算還沒有學(xué)習(xí)過。這四個低層次問題設(shè)置是很有必要的。在求解向心加速度大小的時候。教師鋪設(shè)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(guān)的矢量三角形，另一個是與半徑有聯(lián)系的長度三角形，他們之間有什么關(guān)系？

3：如何用幾何關(guān)系式求出Δv，從而求出向心加速度。

在這樣兩個問題連續(xù)體的引導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)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(xiàn)了“學(xué)本”課堂的理念。

3.根據(jù)學(xué)生的實際水平，教師對同一教學(xué)點設(shè)置不同層次的教學(xué)問題，以促進學(xué)生思維發(fā)展。

對于同一教學(xué)點，對不同水平的學(xué)生有不同的要求，因此教師要根據(jù)學(xué)生的水平提出適合他們學(xué)習(xí)層次的教學(xué)問題，以促進學(xué)生的思維的提高。

如：在剛學(xué)習(xí)完平拋規(guī)律后，對于一般水平學(xué)生，教師會讓學(xué)生對平拋的條件、性質(zhì)、規(guī)律、公式做一個總結(jié)，以便鞏固加深理解。但是對中等水平學(xué)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?zhí)岢鲎约呵蠼夥椒ǎ⒅赋鲂枰臈l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(xué)生自己去設(shè)定的。對照“ 問題連續(xù)體表”這是屬于第四層次問題，對學(xué)生的要求會比較高一些。但有助于提高學(xué)生知識分析運用能力。

如果學(xué)生水平更高，教師還可以設(shè)計一些拓展問題讓學(xué)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(yīng)用，而且有方法上的遷移。有利于學(xué)生思維提升。經(jīng)過以上兩個問題的討論。學(xué)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(xué)習(xí)效率。

三、“問題連續(xù)體”思想在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用案例

以 《帶電粒子在磁場中的運動》——質(zhì)譜儀教學(xué)案例展示問題連續(xù)體思想

問題 1.什么是洛倫茲力？洛倫茲力有什么特點？（復(fù)習(xí)）

注：教師提出封閉性問題，目的在于知識回顧 。

學(xué)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(jié)合粒子的受力情況和運動狀態(tài)，抓住洛倫茲力方向和速度方向的關(guān)系進行分析。

學(xué)生討論做出預(yù)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(guān)？能否從勻速圓周運動的動力學(xué)關(guān)系推導(dǎo)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(dǎo)規(guī)律并實驗驗證

學(xué)生相互交流、一起推導(dǎo)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(dǎo)進行驗證）

問題 4.請觀察帶電粒子在氣泡室內(nèi)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(xiàn)象的原因？

學(xué)生經(jīng)過觀察、討論后得出：不是標(biāo)準(zhǔn)的圓周，而是呈現(xiàn)螺旋形；彎曲方向不同；彎曲的半徑不同；螺旋的圈數(shù)不同……當(dāng)學(xué)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(jié)并提出問題：在科學(xué)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(shè)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(dǎo)和提示。

學(xué)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(jù)磁感應(yīng)強度 B 計算粒子比荷的大小，即 。

教師通過設(shè)置問題層次引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生閱讀書本，了解質(zhì)譜儀的相關(guān)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(zhì)譜儀上得到的不是譜線，而是分布在一定范圍內(nèi)的寬帶，你認為什么原因造成的？如何改進這種現(xiàn)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(zhì)譜儀的精度會受到影響。那么請同學(xué)們分析一下，你們認為還有影響質(zhì)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(dāng)引導(dǎo)和協(xié)助，培養(yǎng)綜合運用知識解決實際問題能力。

通過這個案例教學(xué)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(xué)生的認知規(guī)律。2.課堂的主體一直都是學(xué)生，教師精心設(shè)計了問題連續(xù)體以引導(dǎo)學(xué)生討論探究。關(guān)鍵時刻加以補充。符合現(xiàn)在學(xué)本課堂的思想。3.整個教學(xué)過程中，從理論分析到實際科學(xué)問題，利用問題連續(xù)體設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的開展，各個問題環(huán)環(huán)相扣，邏輯嚴密。讓學(xué)生隨著一個個問題層次的討論，完整經(jīng)歷科學(xué)探究的整個過程，并在這個過程中學(xué)生一次又一次地體驗科學(xué)探究的快樂！

四、結(jié)語

通過問題連續(xù)體思想對教學(xué)實踐的探究，教師更高的理論層面來理解教學(xué)中問題設(shè)置，并且根據(jù)問題層次表能準(zhǔn)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(xué)生；另外利用連續(xù)體思想指導(dǎo)教師在教學(xué)中設(shè)置問題層次性和過度性，本文最后形成的教學(xué)案例對教師的教學(xué)有實際的參考意義。

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