問題導向學習：物理實驗深度學習的基礎性策略

問題引向學習是深度學習的基礎性策略，本文從知識構成三要素：符號表征、邏輯形式和意義的角度，分析淺層學習在物理實驗學習中存在的弊端，通過多例物理實驗教學同課異構案例分析，探究問題導向學習的策略，旨在引領學生超越淺層符號學習，加強知識邏輯聯系，豐富知識的價值內涵，從而達到提升學生學習能力的目的，為培養其創造性思維能力提供實踐參考。

所謂“問題導向學習”，是立足于知識的三個構成要素——符號表征、邏輯形式和意義，以“問題”驅動學生的學習方式，通過“問題”的提出、分析、解答、反思等環節，讓學生自覺尋找知識的內在關聯，從而主動建構知識的過程。“問題”是組織學習過程和學習活動的中心，強調“問題”與知識運用以及思維品質和學科能力的培養。物理是一門以實驗為基礎的科學，實驗學習不僅是學生探索物理知識的重要方法，也是提升物理素養的重要途徑。但在物理實驗學習實踐中，學生止于知識符號表征的現象比較普遍，缺乏深度的教與學，物理實驗教學無法真正進入學生的思維與靈魂，因此，走入了“為探究而探究、為合作而合作、為熱鬧而表演”的怪圈。

一、物理實驗“淺層學習”的怪圈

（一）物理實驗知識學習止于符號

符號是知識的存在方式，也是學習知識的初級階段，就是解決“是什么”的問題。當下的物理實驗學習往往止步于符號學習，學生只知道“是什么”，而不知道“為什么”，對于知識的本源及出處沒有進行深入研究，導致學習浮于表面，知識應用無從談起，能力提升更是遙不可及。

（二）物理實驗知識學習缺少邏輯關聯

邏輯關系是隱藏在知識背后的規則或規律，學生只有經歷了知識邏輯關聯的發現與探究，才能把所學知識與原有知識重新整合，打通知識掌握與能力提升關聯之路。物理知識之間有很強的相關性，物理實驗學習應與物理知識學習為一體，緊密相連，但實際的物理實驗學習像是單獨割裂出來、可有可無的事。如今，物理知識的講解高度依賴于課堂講授，而不是通過實驗去探尋知識來源，體驗尋求知識的快樂。

（三）物理實驗知識學習輕視意義關懷

知識不是沒有情感和價值觀的符號，它關乎學生情感、態度和價值觀的形成、取向，因此，意義重大。但在實際的物理實驗教學過程中，教師只重視知識目標的達成，卻將情感態度價值觀目標放在可有可無的位置上。學生在物理實驗知識學習時，僅是側重于器材選擇、實驗操作、數據讀取、目標達成等方面，對于實驗在情感價值方面的功能知之甚少。這樣的教與學，沒有體現物理實驗的全部價值，注定是低效，甚至是無效的。

二、“問題導向學習”——走向深度學習的必然之選

為突破在物理實驗學習中學生困于“淺層學習”的境況，走出“淺層學習”的怪圈，教師應通過“問題”導向，引導學生對知識進行深層理解，引導學生對知識進行關聯分析，引導學生對知識進行結構重組，以實現理解知識、應用知識、建構知識的步步提升，使物理實驗學習從灌輸轉為理解，從表象轉為內在，從接受轉為辨析。

（一）通過“問題”深化理解，超越淺層符號學習

“淺層學習”止于知識符號表面，沒有深究知識內涵，因而不能引起學生的學習共鳴。教師應通過問題引導學生深入思考知識符號背后的含義，真正掌握知識，切實提升能力，實現“深度學習”。

【案例分析1】在實驗“探究加速度與力、質量的關系”中，有平衡摩擦力這一重要步驟。甲教師是這樣操作的：布置平衡摩擦力的任務，學生根據布置的任務進行實驗操作，看似“無瑕”的實驗過程卻是無效的，因為學生沒有深入理解平衡摩擦力的前因與后果。

乙教師則從一個問題過渡到另一個問題，以問題為主線對知識進行串聯：為什么要平衡摩擦力呢？學生若不能理解這個問題，就不能掌握此操作的真實意圖，也就無法理解知識符號背后的含義。通過實驗目標，我們知道要探尋小車加速度與所受合力的關系，但小車在水平方向除了受到細繩的拉力，還受到摩擦力作用，要求合力必定要先求出摩擦力。

如何求摩擦力呢？針對這個問題，學生會想出各種方法，但有一個共同特點，就是比較煩瑣。學生在尋找求解摩擦力的方法時，既是對以前所學知識的回顧與應用，也是為接下來平衡摩擦力的操作打下實踐基礎。

如何能做到讓細繩的拉力就是合力呢？這個問題的提出，讓學生從求解摩擦力的角度轉換過來，為什么一定要求出摩擦力大小呢？為什么不能通過其他的力來平衡摩擦力，達到“消除”摩擦力的效果呢？

三個問題的提出，讓學生從被動、不知所以然地機械操作實驗，變為積極設計實驗，主動探求知識，深入理解知識。

（二）通過“問題”建構知識，達到知識關聯相通

物理實驗的理論性和實踐性很強，但在實際操作過程中，教師往往側重強調實驗的理論性，學生往往側重關注實驗的實踐性。常常忽略理論與實踐的有機結合，也忽略了知識的橫向與縱向之間的聯系，導致學生忽略對知識形成的演繹過程的體驗，教師只是就知識講知識，就實踐講實踐。

【案例分析2】在學習實驗“探究功與速度變化的關系”時，要尋找小車總功與速度的關系。兩位教師講解此內容時采取了不同的方式。甲教師如此設計：要找小車合力做功，就需要平衡摩擦力，那么我們下面來做平衡摩擦力操作。

乙教師則提出問題：如何求出小車各個外力所做的總功呢？學生通過受力分析，很容易明白，總功就是橡皮筋做功與摩擦力做功之和。求總功存在的困難在哪里？因為不知道摩擦力大小，所以求摩擦力做功是存在困難的。如何使橡皮筋做的功成為總功呢？也就是如何“消除”摩擦力的影響呢？學生積極思考在之前“探究加速度與力、質量的關系”實驗中是如何處理類似問題的，自然而然地想到實驗中平衡摩擦力的操作。

兩位教師都希望學生進行平衡摩擦力的操作，但甲教師直接布置任務，沒有說明理由，沒有調動學生的思維，也沒有引導學生理解知識本源，讓學生的學習處于淺層和低效狀態，實驗操作也只是機械實踐與模仿。乙教師通過幾個緊密相連的問題，由易入難，由淺入深引導學生去思考、尋找、解答。當提出關鍵問題如何消除摩擦力影響時，學生思考之前學過的內容，讓知識在橫向和縱向上都得到關聯，從而將知識進行二次處理，既能加深學生對知識的理解，又能讓學生走進知識的內在邏輯，使知識內化為學生的能力和素養。

（三）通過“問題”認同價值，優化知識認知結構

正如郭元祥教授所言：“知識，不僅僅是作為一個名詞（knowledge）來接受，而且應該作為一個動詞(knowing)來經歷。”知識的意義關懷需要這樣的經歷，在經歷中實現邏輯教學與意義教學的統一，從而使淺層學習走向深度學習，使學科知識教育與情感價值教育有機融合，互成一體，優化認知結構，放大物理實驗教學的情感價值功能。

【案例分析3】在學習實驗“探究功與速度變化的關系”時，甲教師給每組學生配備了相同型號的橡皮筋四根。但乙教師卻為每組學生配備了四種不同型號的橡皮筋各一根。看似是乙教師分發實驗器材出現了錯誤，實際上卻是乙教師有意為之。這樣做有兩個方面考慮，一是讓學生去思考，為什么要使用相同型號的橡皮筋，深刻理解做功成倍增長的原因；二是在學生知曉要用同樣橡皮筋做實驗時，能不能想到小組間相互合作，進行橡皮筋互換，培養團隊合作意識。

【案例分析4】在實驗“探究加速度與力、質量的關系”基本實驗操作結束后，進入拓展提升階段，甲教師將細線上裝有測力計的題目直接投影在屏幕上，讓學生們去討論，這樣的實驗裝置還需不需要滿足小車的質量遠遠大于砝碼的質量的條件。而乙教師沒有給出具體的題目，只是提出一個問題：如何改進實驗，做到不需要滿足小車的質量遠遠大于砝碼的質量，也能正確進行實驗呢？甲教師直接給出題目，讓學生們在做題時去體會、理解，但這種體會與理解是被動的，是淺層的，是低效的。乙教師提出開放性問題，學生會相互交流，積極思考，提出各種方案，如細線上裝有測力計，將小車和砝碼視作整體研究等方案，通過開放性問題，為學生提供思考的空間和時間，調動學生的研究積極性，讓被動的、淺層的學習變為主動的、深度的學習，以此培養學生積極參與活動的意識，使學生對問題有自己的主見，把所學知識內化為自己的知識，完善學生的思維方式，提升情感、態度與價值觀。

提問是每位教師在物理實驗教學過程中常用的教學手段，也是師生交流的重要方式，但提問應以問題為導向，為熱鬧而提問的做法，只是徒有提問之名，而無交流和共鳴之實。如果說傳統的提問是“跟團游”，教會學生知識；那么以問題為導向的提問則是“定向越野”，提供線索，讓學生自行發現知識、生成知識、理解知識、應用知識，從而培養學生解決問題的能力。以問題為導向的課堂更能讓學生體會知識的生成過程，加強對學生邏輯思維的訓練，使學生逐步形成科學研究的能力。