探究“層進式問題串”教學模式,演繹高中物理活力課堂

夏良英

(廣東省東莞市東莞中學松山湖學校，廣東 東莞 523808)

1 問題的提出

加涅的學習層次理論提出:學生學習較復雜、抽象的知識,是以較簡單、具體的知識為基礎的．學習是累積性的．較復雜、較高級的學習,是建立在基礎性學習基礎上的．所以要求教師要將本學科的知識材料精心進行組織,按層次呈遞給學生,但不同的知識類型呈遞方式是不一樣的．

基于問題的學習是一種有效的教學方法,其主要特征表現為使學生成為問題情境中的角色,激發學生思考,不斷引導學生深入地理解問題．利用“問題串”進行教學,是指以問題為策略、為手段、為中心,串起整個課堂教學．“層進式問題串”是指在一定的學習范圍或主題內,圍繞一定目標或某一中心問題,按照一定邏輯結構精心設計的一組有梯度的問題．筆者根據教學實踐就如何合理有效的開展問題鏈接,并給出常見的“層進式問題串”教學模式．

2 “層進式問題串”設計遵循的原則

設計問題比解答問題更為重要．課堂中的問題串的設計和運用應遵循以下原則.

(1) 問題串的設計要有針對性．設計“問題串”必須針對學生已有的知識水平,要使學生找到問題的切入點,問題不宜過多地停留在“已知區”和“未知區”,即不能太難或太易．問題太易提不起學生的興趣,問題太難則會使學生失去信心,教師應在“已知區”和“最近發展區”的結合點,即知識的“增長點”上設問.這樣有助于學生原有認知結構對新知識的同化,使認知結構得到補充完善,并最終使學生認知結構中的“最近發展區”上升為“已知區”．

(2)“問題串”的設計要堅持邏輯順序性,步步啟發,層層深入,形成有梯度的問題串．問題設計要啟迪思維方式,提升思維品質．在已知與求知之間架設橋梁,在情境與目標之間架設橋梁,在簡單與復雜之間架設橋梁,使學生在“問題串”引導下,通過自身主動的探索,實現從已知向未知、易向難、形象向抽象、低級向高級的提升．

(3)“問題串”的設計要具有一定的開放性,問題多元、多樣.這對學生探宄創新能力有很大的提升．

3 探究“層進式問題串”教學模式

“層進式問題串”教學的一般模式(流程)如圖1所示.下面就高中物理幾種常見的課型談談“層進式問題串”教學模式的應用．

圖1

3.1 新授課中“層進式問題串”教學模式應用

物理的概念、定律和公式是學生學好物理的基礎．新授課重在掌握物理概念的內外涵、規律建立過程及運用．“層層遞進問題串”教學模式是把概念規律作為程序性知識進行問題設計,將所要講授的物理概念、規律設計成層層遞進的若干個引導性的問題,在問題的分析解決中讓學生通過自己的思維逐步建立形成這種概念、規律．

實例1:如在講授“原子的核式結構模型”新課片段時筆者設計了如下“層進式”問題串.

問題1:α粒子出現大角度散射有沒有可能是與電子碰撞造成的?

問題2:按照葡萄干布丁模型,α粒子在原子附近或穿越原子內部后,有沒有可能發生大角度偏轉?

問題3:1 μm厚的金箔仍包含3300多個原子層,絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原方向前進說明了什么?

問題4:α粒子穿過原子,少數α粒子發生較大偏轉,受到什么力的作用?受到什么物質的力的作用?

問題5:極少數α粒子的偏轉角超過了90°,有的幾乎達到180°,其原因是什么?

圖2

實例2:教師在引導學生探究“自感斷電現象”．先做“千人震”實驗(如圖2),讓學生體驗．在閉合電鍵S時,學生沒有感覺,當斷開電鍵時,學生被電擊一下,感到痛．為了讓實驗安全,用燈泡代替接入電路中,由于瞬間電流很難測量,因此,將兩個電流傳感器串聯到電路中(如圖3),先閉合電鍵,計算機開始采集數據,斷開電鍵,停止采集,找到斷電前后的電流情況如圖4所示．接下來,設計一聯串問題讓學生分析i-t圖像,并解釋實驗現象．

圖3

圖4

問題1:為什么斷電前iA比iL值小?

問題2:為什么燈泡A會閃亮一下?

問題3:為什么iL、iA斷電瞬間電流逐漸減小?

問題4:為什么斷電瞬間iA電流一下跳到負值?

問題5:為什么斷電后iL、iA會對稱?

問題6:如何解釋“千人震”實驗?

教師在設置和應用“問題串”進行提問時,要能激發學生積極參與,推動學生進行集體或獨立的探究活動．所提出的問題需要學生通過信息的處理和加工,改變信息的形式或組織結構,應用比較、分析、綜合、抽象、概括等思維形式來回答問題．不能簡單要求學生敘述所獲得的信息,而要盡可能把目標轉向培養學生獲得信息的潛能．

3.2 習題課中“層進式問題串”教學模式應用

習題課加深對概念的理解,對規律的掌握與運用起著不可忽視的作用．“層層遞進問題串”教學模式要求教師針對講評練習設計好有順序、有層次問題串一一拋給學生,使學生在教師引導下,帶著一個個問題,由表及里、逐步加深地解答出題目,甚至引申于同類題目,或更深層的題目．“問題串“最終目的并不是為了讓學生解答出相應題目,而是教授學生在遇到相應題目時,應如何開發自己的思維．即重點并不是“解”,而是“思”．下面這道題是某次習題課出現的題目.

圖5

如圖5所示,放置在水平面上的直角劈M上有一個質量為m的物體,若m在其上勻速下滑,M仍保持靜止,那么正確的說法是

(A)M對地面的壓力等于(M+m) g.

(B)M對地面的壓力大于(M+m) g.

(C) 地面對M沒有摩擦力.

(D) 地面對M有向左的摩擦力.

筆者針對該題型設計出如下的層進式問題串.

問題1:如圖5,斜面固定,質量為m的物體剛好靜止在斜面上,畫出物體受力分析圖,并求物體與斜面間的動摩擦因數(設最大靜摩擦等于滑動摩擦)．

問題2:題中物體受到的支持力和摩擦力的合力大小、方向?物體對斜面的壓力和摩擦力合力的方向如何?

問題3:條件同上題,對斜面受力分析,求地面對斜面的支持力和摩擦力．若斜面不固定斜面受到的支持力和摩擦力如何?

問題4:如圖5,斜面固定,質量為m的物體沿著斜面加速下滑,畫出物體受力分析圖,并討論物體與斜面間的動摩擦因數μ與tanθ的關系．

問題5:當物體沿斜面加速下滑時,對比物體所受支持力和摩擦力與題2的區別,此時兩力合力方向偏離豎直方向向左還是向右?

問題6:當物體沿斜面加速下滑時,物體對斜面的壓力和摩擦力的合力方向如何?

問題7:當物體沿斜面加速下滑時,若斜面不固定但仍相對地面靜止,此時地面對斜面的摩擦力方向如何?地面對斜面的支持與斜面和物體重力之和哪個更大?

問題8:如圖5,當物體以一定的初速度沿斜面減速下滑時,畫出物體受力分析圖,并討論物體與斜面間的動摩擦因數μ與tanθ的關系．

問題9:當物體減速沿斜面下滑時,斜面對物體支持力和摩擦力的合力方向如何?

問題10:當物體減速沿斜面下滑時,物體對斜面的壓力和摩擦力的合力方向如何?地面對物體的支持力和摩擦力又如何?

通過“層進式問題串”題組,層層遞進,絕大部分學生能獨立分析解答相關的問題,經過教師的適當的思維引導,學生能較輕松的總結出斜面類問題物體靜止、加速下滑,減速下滑的一些條件和相關規律．

3.3 實驗課中“層進式問題串”教學模式應用

高中物理實驗始終離不開這幾個要素:實驗目的、實驗原理、實驗儀器、操作步驟、誤差分析．“層進式問題串”教學模式要求教師將這5個因素利用問題串有序地串接起來．讓學生經由教師的問題引導,逐漸推理出所要的實驗原理、實驗儀器、操作步驟,最后通過正確的操作得到科學的實驗數據,并對數據進行處理,同時分析誤差來源．在這個過程當中,任課教師只是依靠問題來引導輔助學生思考,學生才是設計者和實施者,如果學生在哪一個環節上遇到了困難,課堂的推進就產生了阻礙,教師再適時的進行問題引導,將學生引回到正確的實驗思路上．

下面以“探究加速度與合外力和質量關系”實驗為例,展示其中一個片段的問題串:

請利用實驗臺上的實驗器材(氣墊導軌、氣源、數據采集器、位移傳感器、力傳感器、滑塊、細線、小桶、橡皮泥等)設計一個勻變速直線運動．

問題1:你設計的運動中,研究對象是誰?

問題2:本實驗研究的力是指滑塊的受到的合力,請對滑塊受力分析,找出滑塊的合力等于哪個力或那幾個力的合力?體會氣墊導軌的作用．

問題3:如何知道氣墊導軌已經調節好水平狀態?

問題4:如何測量物體的加速度、合力和質量?

問題5:如何改變合力和質量?

物理的魅力在于內在的思維,教學中要注重思維過程的揭示,重視思維能力的培養．應用“層進式問題串”進行教學,不僅能夠幫助教師更清楚地了解學生的思維狀況并為教學活動提供依據,還能有效地促進學生不斷地反思自己的思考,逐步構筑自己的認知和元認知策略．筆者會進一步深入研究各種課型,合理設置“層進式問題串”,引導學生步步深入的分析問題、構建模型、解決問題,促進學生發展．