誘導提出高質量問題促進深度學習的教學策略*
——以“力的分解”教學為例

任虎虎

(江蘇省太倉高級中學 江蘇 蘇州 215411)

平時教學中教師會提出很多問題，讓學生回答，即師“問”生“答”的單向形式，學生的主體地位沒有凸顯，教學應誘導學生嘗試提出問題，尤其要提出高質量問題[1]，喚醒學生的主體意識，促進深度學習真實發生.

1 高質量問題和深度學習的內涵

1.1 高質量問題

高質量問題是落在學生“最近發展區”內，能有效整合零散知識點、形成概念性理解、突出知識本質并促進批判性等高階思維發展和思維品質提升的問題.高質量問題具有挑戰性、本質性、批判性、整合性和拓展性等特征[2].

1.2 深度學習的內涵

深度學習是在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義學習過程.在這個過程中，強調理解學科的核心知識、把握學科的本質及思想方法、發展批判性等高階思維能力，形成積極的內在學習動機、高級的社會性情感和正確的價值觀.其包括聯想與結構、活動與體驗、本質與變式、遷移與應用、價值與評價5個基本特征.

2 誘導學生提出高質量問題是促進深度學習的有效路徑

誘導學生提出高質量問題是在良好學習氛圍浸潤和支持下，使得學生打開思維，勤于思考、勇于探索、敢于表達和樂于分享.

首先，提出高質量問題是深度思考的過程.誘導學生提出高質量問題是超越表層理解，深入到知識的內層，把握知識背后的邏輯、思想、意義和價值的過程，所以提出高質量問題需要深度思考、理解本質，有效促進深度學習[3].

其次，提出高質量問題是關聯整合的過程.高質量問題本身不是零散性的，一對一的問題，而是一對多的整合性問題，對高質量問題的思考和探究有助于實現對知識的高位理解和遷移應用，獲得學科大概念，有效促進深度學習.

最后，提出高質量問題是協作反思的過程.高質量問題的提出往往不是靠某個學生，需要依靠團隊的力量，通過小組甚至全班整體的協作交流、相互評價和審辯反思，促進高階思維發展和思維品質提升，有效促進深度學習[4].

3 誘導學生提出高質量問題的教學策略

基于上述認識，筆者構建了：基于切身體驗，誘導提出挑戰性問題；基于互動引導，誘導提出本質性問題；基于合理質疑，誘導提出批判性問題；基于回顧反思，誘導提出關聯性問題；基于問題解決，誘導提出拓展性問題的有效教學策略，并在“力的分解”教學中進行具體應用實踐.

3.1 基于切身體驗 誘導提出挑戰性問題

切身體驗是學習的基礎，是學生參與課堂學習、參與知識建構、參與團隊協作的主要方式，學生在切身體驗過程中才可能會發現很多有價值、有意義的問題，此時需要給學生機會，自主提出有挑戰性的問題.

教學案例：課前讓兩個男生到講臺上完成一個小游戲.兩個男生分別抓住繩子的兩端，站在較遠的位置，用力拔河，發現勢均力敵，且繩子被拉緊呈水平狀態，此時老師在中間掛一個質量為5 kg的秤砣，如圖1所示，發現這兩個學生再怎么用力，繩子都不能被拉平.

圖1 拉秤砣游戲示意圖

對于這個體驗過程，很多學生提出研究問題：繩子為什么不能再被拉成平直狀態？

師：上節課學習的“力的合成”的基本思想是什么？

生甲：兩個或多個力可以用一個力來等效替代.

師：世界是對稱統一的，大家能不能從這個視角出發提出一個對稱的、反向的問題加以研究呢？

生乙:一個力能不能用兩個或多個力等效替代？

接下來借助力的合成的實驗器材，教師先用一個細繩套將橡皮繩的節點拉到某一點O，先讓兩個學生分別用兩個細繩嘗試將節點再次拉到O點，然后讓3個學生分別用3根細繩嘗試將節點也拉到O點，如圖2所示，從而得出“力的分解”概念.引導學生討論：對于力的分解大家能不能提出一些想研究的問題呢？

圖2 拉力演示

生丙：如何分解一個已知力？要用到什么運算法則？

生丁：一個已知力與分解后的幾個力有什么大小和方向上的關系？

學生提出的問題先讓其他學生嘗試進行解答，分析得出力的分解應該是力的合成的逆運算.

3.2 基于互動引導 誘導提出本質性問題

在教學過程中引導學生對其他學生或老師的觀點進行思考，并闡述分析的依據，在這個過程中促進師生、生生間充分的對話互動，在互動中一步步接近問題本質，誘導學生提煉出觸及知識核心與本質的問題.

既然力的分解是力的合成的逆運算，本節課還有什么好研究的呢？引導學生思考提出問題.

生戊：兩個力只能合成一個合力，而一個力可以分解為大小和方向不同的無數組分力，在實際問題中究竟該如何分解一個已知力？

師：這位同學提出的問題很好，這就是我們本節課所要解決的本質問題.

生活實例：現代化農業中通常用拖拉機拉著耙耕地，如圖3所示.

圖3 拖拉機拉耙

提出問題：現要研究耙的運動以及對陷入泥土中深度的影響，拉力F需要如何分解？

對于這個問題先讓學生自主分析，發表自己的觀點后大家相互評價，并說明評判的依據.大多數同學感覺要向水平和豎直方向分解，但不是很確定，接下來通過一個體驗幫助學生理解.

這個體驗活動由兩個學生合作完成，器材是一個透明玻璃磚(在一個面中間系一個細繩)，將玻璃磚放在一個學生手上，手盡量保持水平，另一個學生斜向上逐漸增大拉力使玻璃磚運動起來，如圖4所示.體驗后分別讓兩個學生說說自己看到的現象和體會到的感受.

圖4 合作體驗

生己：剛才我看到玻璃磚水平向左運動起來了，說明拉力在水平向左方向上有一個分力.

生庚：我的手感受到的壓力變輕了，說明拉力在豎直向上有一個分力.

一個力不加限制條件可以任意分解，這里向水平和豎直方向分解是根據問題研究的需要，也就是在具體情境中要按“需”分解.

3.3 基于合理質疑 誘導提出批判性問題

合理質疑是基于一定的證據或邏輯推理對一些觀點提出不同意見，能有效激發學生探究和深度思考的積極性.在合理質疑中促進學生對原有認識進行重新審視，誘導提出批判性的問題并進行探究，有助于促進學生理性思維發展和思維品質提升[5].

在剛才的體驗中將手換為墊紙板，現在將玻璃磚放在墊紙板上，緩慢的增大墊紙板的傾角，發現增大到一定角度后，玻璃磚會下滑，學生認為這是重力作用的緣故.

接下來讓學生自己建構物理模型進行分析，模型如圖5所示,斜面上重為G的物體，學生提出問題：現在重力G該如何分解呢？ 對于這個問題學生根據前面的方法遷移，重力G要根據實際問題研究的需要來分解.如果現在研究重力G對物塊沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向的運動的影響，重力G需要沿哪兩個方向分解？

圖5 建立模型

沿斜面向下得到分力F1，垂直斜面向下得到分力F2，引導學生繼續提出問題：當增大斜面的傾角θ時，F1和F2的大小將如何變化?

用剛才的玻璃磚繼續進行體驗，這次由一名同學完成，一只手托在墊紙板正下方，另一只手拉著細線(細線平行于斜面)，緩慢增大墊紙板的傾角，感受兩只手受到的作用力大小，如圖6所示，通過體驗學生能感受到F1增大、F2減小.

圖6 體驗變化

一些同學提出質疑：手的感覺不大準確，有沒有更加科學的方法進行說明？

方法1：根據圖5的模型，利用數學知識進行計算，構建直角三角形，得到F1=Gsinθ，F2=Gcosθ,當θ增大時F1增大、F2減小.

方法2：借助DIS平臺間接測出F1和F2的大小變化，利用朗威的“力的分解演示儀”，如圖7所示，從零到趨近90°增大傾角，觀察F1和F2的變化情況.

圖7 力的分解演示儀

3.4 基于回顧反思 誘導提出整合性問題

在課堂結束或課中對學習的過程、獲得的結論和探究的方法進行回顧反思，并將新知識與已有知識或經驗進行邏輯、意義關聯，提出能將新、舊知識聯結在一起的整合性問題.

利用圖7的“力的分解演示儀”還可以進一步驗證力的分解遵循平行四邊形法則.首先，從理論上分析：當G=2.00 N，θ=30°時，F1=1.00 N，F2=1.73 N.然后將力的分解演示儀傾角調到30°，確實發現兩個方向測力計的示數是1.00 N和1.73 N，θ還可以調到45°和60°進一步驗證，這里不再贅述.

回顧之前所學：位移、速度和加速度也是矢量，誘導學生提出問題：它們的疊加是否也遵循平行四邊形法則呢？

可以用學生熟悉的位移進行驗證，如圖8所示，發現位移的疊加應該是三角形法則，經過平移后得到三角形法則與平行四邊形法則實質上是一樣的.從而對矢量有了全新的認識：既有大小又有方向，并且相加時遵從平行四邊形法則(或三角形法則)的物理量叫做矢量.

圖8 位移的疊加

這里通過對所學新、舊知識的反思整合，獲得學科大概念：矢量的疊加滿足平行四邊形(或三角形)法則，使學生對平行四邊形法則、矢量的意義和內涵認識更加深刻與全面.

3.5 基于問題解決 誘導提出拓展性問題

問題解決過程是促進深度學習的重要方式，能在真實復雜的情境中解決現實問題也是評價深度學習是否發生的重要依據，教學中通過創設情境讓學生提出問題進行解決，并在解決過程中誘導學生提出拓展性的新問題，達到靈活遷移的目的[6].

真實問題情境：生活中常常可以看到很多高大的橋，它們都建有長長的引橋，如圖9所示為蘇通大橋，引導學生提出問題，為什么要建長長的引橋呢？

圖9 蘇通大橋的引橋

上坡時重力沿橋面向下的分力是阻力，傾角越小則阻力越小，有助于汽車上坡，下坡時，重力沿橋面向下的分力是動力，傾角越小分力越小，不至于剎不住.這里進一步引導學生提出拓展性問題：引橋的坡度大小取決于哪些因素呢？

雖然學生提出的有些問題當時沒法解決，如上述問題，但可以將它作為一個后續學習鋪墊.除了上述應用，力的分解在體育項目中也有很多實際應用，例如無動力帆船是奧運會的比賽項目之一，其僅利用風力吹動帆布得以前進，如圖10所示.由于航行過程中風向無法預知，此時引導學生提出拓展性問題：如果它遇到頂風時，如何繼續航行呢？可以讓學生課后查閱資料，分析無動力帆船能在逆風中航行的原理，下節課可以交流分享.

圖10 帆船比賽