基于翻轉課堂下的問題意識培養與教學提問設計

袁珍 周詩文 陳文欽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 翻轉課堂教學中學生的問題意識不強、教學提問失效時有發生，這一直困擾著一線教師。為此，運用翻轉課堂教學的基本理念，對翻轉課堂下的問題意識培養進行了探討，提出了“運用延拓思想，生成新問題”“利用解題障礙，培養問題形成與表述能力”“采用變式設疑，培養好問習慣”三種策略。此外，以“麥克斯韋速率分布函數”教學片段為例，對其教學過程中的教學提問進行了設計。

[關? ? 鍵? ?詞]? 翻轉課堂;問題意識;教學提問

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）15-0050-02

一、引言

隨著信息技術在教育教學活動中的深入應用，翻轉課堂（Flipped Classromm）作為一種新的教學模式，近年來獲得了全球教育工作者的廣泛關注。這種教學模式的本質在于將知識的傳授過程置于課前，而把知識的內化過程放在課堂學習之中[1]。目前，翻轉課堂教學模式風靡我國各級學校，取得了許多可喜的成效，并開發了許多在線平臺和優質的在線資源。近年來，我們基礎物理在海南省首批精品在線課程項目的支持下，借助智慧樹平臺進行了深入的翻轉課堂教學實踐。我們發現翻轉課堂的順利開展除了受視微課視頻的優質性、學生主體的學習積極性與自覺性、教師的組織能力和變通能力、網絡平臺的順暢性和簡便性等因素影響外，常常還會受到學生是否具有較強的問題意識、教學提問是否有效這兩個重要因素的制約。

事實上，翻轉課堂教學中學生的問題意識不強、教學提問失效現象一直是一線教師的心頭大患。要改變這種現狀，我們認為首先教師要為學生樹立問題意識的榜樣，采用恰當的提問策略，讓學生通過教師的示范作用，強化問題意識，讓學生從教師的提問中學會發現問題和提出問題的方法，并享受從中帶來的學習的樂趣。唯有這樣，才能在翻轉課堂中自覺形成自主發現問題和提出問題以及解決問題的風氣和習慣。本文根據我校近年來翻轉課堂的實踐，對翻轉課堂中的問題意識培養作一些粗淺的探討，并對“麥克斯韋速率分布函數”教學片段的教學提問進行了設計。

二、翻轉課堂教學的問題意識培養策略

這里談的問題意識，是指學生在學習過程中所產生的學習疑問和感知到的難以解決的學習問題而產生的懷疑、困惑、焦慮的心理狀態，是一種力求發現問題、理清問題、破解問題的心理態勢[2]。顯然，這種心理態勢對提高學生自主學習的效率和知識的內化能力具有重要的積極作用。因此，課堂教學中培養學生的問題意識極其重要。

（一）運用延拓思想，生成新問題

眾所周知，基礎物理教學中介紹的物理知識和規律常常都是理想化、特殊化的情形，與實際情況存在一定的差距。假如我們對簡單物理問題作適當的延拓，便可創設出許多有利于問題意識培養的物理情境。例如，在學習了兩個線圈串聯或并聯這一簡單情形時的等效電感之后，可向學生布置課后小組合作學習作業：閱讀文獻[3]學習和理解n（n>2）個線圈串聯或并聯時的等效電感的推證過程。這種通過簡單問題拓展后的學習與討論，可以讓學生經歷同中見異、異中見同的體驗。這種從已有知識生成新問題的方法十分有益于豐富和培養學生的問題意識，激發其學習和探究物理問題的興趣。

（二）利用解題障礙，培養問題形成與表述能力

面對復雜問題時，采用梳理、簡化的方法往往可以找到解決問題的突破口。在課堂教學中教師可以利用具體物理情境來培養學生的簡化意識，從中訓練學生將復雜問題有條件、有步驟地分解為簡單情況，并把重點要思考和解決的問題表述出來，最終將問題轉化為一系列熟知的、更為簡單的情形。例如，如下練習作業：在水平光滑桌面上，現在有一大、一小兩個球，其質量分別為M、m，且兩球相距一定水平距離。其中，大球一端固連著一輕質彈簧（倔強系數為k），假設小球以水平初速度v0撞向彈簧的另一端，問從碰撞至彈簧達到最大壓縮時需多長時間。

在求解這一問題中，我們發現大部分學生能寫出兩球滿足的微分形式的牛頓第二定律，但對這種微分方程的求解有些茫然。此時，提示學生可以采用更為簡潔的方法來考慮問題，引導學生簡化問題：如果把大球、小球、輕質彈簧視作一個系統，是否可求出系統的振動周期T？可否將二體振動問題轉化為單體振動問題。最終學生在問題意識的引導下發現以M為參考系，在此參考系中對m進行受力分析，列出m的微分形式的牛頓第二定律，推導出系統的振動周期為T=，顯然，所求時間為T/4。將問題進行了簡化。

（三）采用變式設疑，培養好問習慣

變式設疑就是將物理問題的某些初始條件加以改造，創設出一連串類似的學習疑惑和物理情境，從而使學習者產生新的認知沖突和疑惑。例如，在學習電磁感應現象時，可以聯系設疑：（1）均勻變化的磁場中放置的金屬圓環產生的感應電動勢為多少？（2）若將金屬銅環開一小口，環中電動勢大小將如何變化？（3）若改成相同周長的半圓環，感應電動勢又為多少？（4）若用木環代替金屬環，木環中的電動勢大小為多少？教學實踐表明，采用這種以變設疑的學習方法，不僅可以使學習者對所學物理規律和概念從不同側面作更深層次的理解，還對增強學生的問題意識和培養其好問習慣可以起到積極的促進作用。

在實際教學中，還可以通過創設佯謬的方法來引導學生發現問題，利用假設推演的方法來催生其問題意識。只有具有強烈的問題意識，并且掌握了必要的思維方法和策略，學生才能真正持久地養成于平常處生疑、于矛盾處深思、于定論處巧問的習慣，從而開創想問、敢問、能問、會問的學習局面，最終達成翻轉課堂教學的目標。下面以“麥克斯韋速率分布函數”教學片段的教學提問設計為例，對其翻轉課堂線下教學過程的教學提問作一簡介。

三、“麥克斯韋速率分布函數”的片段教學設計

（一）背景簡介

1855年，劍橋大學為解決土星光環的組成和穩定性問題而向全校懸賞。麥克斯韋在嘗試解決這一問題的過程中，注意到大量碰撞物體的運動滿足某種規律性，經過多年的研究，于1859年，導出了著名的麥克斯韋速度分布率。麥克斯韋速度分布理論完全是通過統計觀念和假設推證獲得的。這種用統計的方法來進行物理推證的方法是近代物理學思想上的一個重要轉變，它不僅在近代機械自然觀上打開了一個缺口，還為量子力學的建立和發展提供了思想武器和方法工具。一般教材只給出如下麥克斯韋速率分布函數的表達式：f（v）=，但并沒有對其進行推導。

（二）猜想與假設

請學生根據以下提示，進行討論并猜想麥克斯韋速當時的推導思路。

（1）當系統為處于某一特定溫度的平衡態時，現用速度分布函數F（）和速率分布函數f（v）來描述此系統中分子的分布情況，由于速度與速率是兩個不同的概念，這兩種分布函數之間應該存在特定的關系，請思考能否由前者得出后者。

（2）熱動平衡時，氣體分子的速度分布函數是否與速度的方向有關，是奇函數還是偶函數？

（3）猜測速度分布函數的形式，是什么性質的函數。

（4）如果把速度分布函數F（），寫成各個分速度的分布函數，如在直角坐標系中，Fx（Vx），Fy（Vy），Fz（Vz），請問它們之間有什么關系。

（5）如果你猜測出了分布函數的形式，想一想函數中的一些待定常數該如何確定。

（6）若獲得了速度分布函數，你如何進一步得到速率分布函數？

針對上述問題和提示，經過小組合作學習與討論后，在教師的適當引導下大部分小組的學生基本上可獲得如下猜想與假設推理過程。

（1）首先，可以肯定速度分布函數與速率分布函數有關系，只是速度分布函數是指在指定速度區間的分子數與總分子數的百分比;而速率分布函數是指在指定速率區間的分子數與總分子數的百分比。只是前者與速度的方向和大小都有關，后者只與速度大小有關。

（2）根據已有的速率分布函數為偶函數，可推知速度分布函數也應為偶函數。

顯而易見，以上教學片段的教學提問和引導，十分適合翻轉課堂教學模式和訓練學生的思維能力。

四、結語

通過加強學生問題意識的培養和教學提問的優化設計，可以有效提高學生自主學習的積極性，提高其自主發現問題與提出問題以及探索和解決問題的能力。翻轉課堂教學作為一種新的教學模式，在實際教學中仍存在許多問題亟待解決，如學生物理學習的興趣不濃，自主提問的意識不強;教學提問啟發性不夠，或過于抽象，或缺少鋪墊梯度，或問題表述和提問方式過于單一和乏味，缺少適當的追問、反問和必要的問題情景創設，難以激發學生進行深度思考和學習;教師對學生的認知水平、個體差異和可能存在的各種思維障礙預計不足，造成學生對相關教學提問反應遲緩等。這些問題均迫切需要廣大一線教師和教育工作者去探索和解決。

參考文獻：

[1]何克抗.從“翻轉課堂”的本質，看“翻轉課堂”在我國的未來發展[J].電化教育研究，2014（7）：5-16.

[2]陳海燕.論中學生問題意識培養的必要性[J].教育探索，2005，169（7）.

[3]文盛樂.關于電感線圈的聯接問題[J].大學物理，2005，24（7）：12-15.

◎編輯 鄭曉燕