高中物理實驗策略性知識教學中問題鏈的設計

段春亮

【摘要】教師立足高中物理實驗教學特點，從整合策略性知識資源、滲透策略性知識內容、組織策略性知識活動、延伸策略性知識訓練等角度入手，優化物理實驗策略性知識演繹形式和教學效果，配合更具針對性、多元性的問題鏈設計，啟動學生物理實驗深度學習思維程序，提高學生物理實驗學習品質。

【關鍵詞】高中物理；知識；問題鏈；設計

策略性知識教學的實質是一套如何學習、思考、記憶、應用的程序和規則，強調讓學生學會學習、學會創造。高中物理實驗教學有著鮮明的動態性、多元性、思維性等教學屬性，處處涉及策略，需要教師做好針對性教學預設和動態教學跟進，指導學生物理課堂學法選擇，啟迪學生學習思維。教師圍繞物理實驗策略性知識教學需要，精心篩選驅動問題教學素材，科學設計問題鏈，為學生高效地完成物理實驗學習任務提供更多助力，改善學生物理實驗學習認知方式，切實提升學生物理課堂學習效率。

一、整合策略性知識資源，引入實驗教學問題鏈

教師做好必要的學情調研，根據學生已有策略性知識背景，切準學生物理實驗學習認知起點，篩選整合知識性教學內容引入課堂，依托問題鏈推動學生新策略的生成，引導學生緊抓實驗學習思維主線，展開物理實驗探究學習。

1.選擇知識性教學內容

策略性知識主要涵蓋認知策略、元認知策略及資源管理策略等幾個方面。教師要分門別類地將策略性知識與物理實驗教學有機結合到一起，選擇更多知識性教學內容滲透課堂，激活學生物理實驗學習思維，指導學生科學調節實驗課堂學習行為。教師深剖物理實驗教學特點，立足每個物理實驗的教學特殊性，從更多維度切入策略性知識教學內容的開發整合，為學生制定不同實驗學習階段的目標要求和學習方案，引領學生有目的、有技巧地投入到物理實驗學習活動中。如教學人教版高中物理必修一“摩擦力”時，教師選擇生活案例進行實驗操作，如用手握住水杯，并提出實驗知識方面的問題：水杯受到多少力的作用？水杯此刻為什么沒有運動？再如：用力推課桌，課桌沒有運動。教師設計問題：這個課桌為什么沒有運動？課桌和地面有摩擦力嗎？摩擦力產生應該具備哪些條件？學生面對這些實驗問題，開始深入研討和思考。從問題設計情況能夠看出，問題關涉的知識點比較豐富，說明教師對學生知識儲備有一定了解，才設計推出這些問題。教師適時設計實驗問題鏈，給學生提供更多學習啟示。

2.設計實驗操作問題鏈

教師設計物理實驗操作問題鏈，啟發學生思考實驗操作的方法要點和注意事項，能夠提高學生物理實驗操作學習的規范性，強化學生科學探究的實驗學習意識，引導學生對策略性知識建立更多學習理解。高中物理實驗的操作步驟較為復雜，對學生實驗操作能力提出了更高要求，教師設計問題鏈時，應細化處理實驗操作流程，以針對性更強的諸多子問題為生長點，科學構建實驗操作問題鏈，指導學生循序漸進地深入到物理實驗學習活動中。在教學“力的合成與分解”這部分內容時，教師在黑板上固定一張白色的硬紙板，然后利用橡皮筋在固定的兩個端點系上兩個結，最后用力拉橡皮筋到一個位置。學生看到教師實驗操作全過程，對“力的分解”有了比較清晰的認識。教師設計實驗操作問題：這個實驗操作過程很簡單，主要說明什么樣的問題？這個橡皮筋承受的力來自兩個固定點，能夠準確展示“力的分解”原理嗎？根據這個實驗可以找到身邊熟悉的案例嗎？如何解讀這些案例的實驗現象？學生對教師設計問題進行深入討論，逐漸達成學習共識。教師利用演示實驗設計實驗思考問題，為學生創造更多學習體驗的機會。學生從實驗觀摩中獲得更多學習啟示，其學習效果逐漸呈現出來。

二、滲透策略性知識內容，推出實驗教學問題鏈

策略性知識不適合作為單獨的課程內容進行教學，需要與學生物理實驗學習任務相融合，將其作為實驗教學活動的一部分進行教學滲透。教師創設直觀化物理實驗教學情境，為策略性知識教學滲透提供附著點，促使學生在問題鏈引導下更好地調控內在認知過程。

1.創設直觀化教學情境

高中物理學科教學內容有著較強的抽象性，學生認知理解起來有一定難度。教師有意識地創設直觀化教學情境，實現化抽象為具象的教學效果，從而簡化物理知識理解難度，引導學生自然生成物理新知。物理實驗的實驗材料、實驗裝置、實驗現象等是真實可視的，但其中蘊含的物理規律、微觀變化等并不能直接觀察。教師樹立信息化教學觀念，利用多種數字媒體資源切入實驗教學情境創設，為學生搭建實驗教學內容與抽象物理知識的聯系橋梁，輔助學生準確提煉、建構相關物理知識。教師組織學生參與實驗方案設計活動，能夠給學生帶來不一樣的學習體驗。如教學“共點力的平衡”時，教師準備了彈簧、細繩、木塊、紙板等材料，要求學生結合教材學習，設計關于共點力的實驗方案：什么是平衡狀態？什么叫共點力？如何利用現有材料設計共點力的實驗方案？學生進入教材學習環節，對相關物理概念進行深入分析，然后開始獨立思考實驗方案設計思路。教師深入到課堂之中，與學生一起研究實驗方案設計路線。教師利用實驗材料進行學習調度，借助問題鏈進行具體組織，為學生順利進入實驗方案設計創造良好條件。

2.優化實驗組織問題鏈

高中物理實驗教學組織貫穿于課前導學、課中演繹、課后鞏固等教學環節。教師優化實驗組織問題鏈教學設計，更具整體性地指導學生物理實驗系統學習，強化學生物理實驗學習意志，引領學生始終圍繞實驗教學主線展開學習思考。教師要做好全面的教學預設，在課前導學中，投放預習任務單、前置導學案等預習內容，借助預習問題啟發學生建立物理實驗的整體把握；課中演繹教學則著重加強學生物理實驗學習的及時跟進和動態指導，依托問題鏈引導學生規范物理實驗操作、分析物理實驗現象、歸結物理實驗結論；課后鞏固環節，教師應進一步延伸問題鏈的設計域度，拓寬學生物理實驗學習的應用視角。物理實驗對實驗材料的要求不是很嚴格，教師需要有整合優化意識，對實驗方案設計提供更多好的建議，或者推薦一些替代材料，都能夠確保實驗順利展開。如教學“探究加速度與力、質量的關系”時，教師利用多媒體播放模擬實驗，要求學生細心觀看實驗過程，通過人機互動，了解實驗原理，對加速度與力、質量的關系進行深入分析：物體加速度與力、質量的關系是密切的，從實驗模擬操作中找出哪些規律？如何在實驗中運用控制變量法？如何科學分析實驗數據？如何減少實驗系統誤差？學生對實驗問題展開集體討論，結合實驗觀摩進行方法探究，教師積極參與互動交流，給學生以更多提醒，確保實驗討論順利展開。

三、組織策略性知識活動，優化實驗教學問題鏈

策略性知識主要是學生內在認知過程的調控活動，并非直接表現在外。教師組織策略性知識教學活動，加強生活化教學元素與教學的對接，投放多元化的物理實驗互動學習問題鏈，引導學生通過認知行為反映策略性知識學習情況，促進學生準確掌握策略性知識。

1.引入生活化教學活動

學生已有生活認知經驗是物理實驗教學中非常重要的固有策略性知識資源。教師在實驗課堂中巧妙引入生活化教學活動，激活學生生活認知經驗，并將其作為強化學生學習策略的教學立足點，用問題鏈引導學生展開策略性知識深度學習，選擇更適合的策略應用角度學習物理實驗。不同的物理實驗教學內容包含的策略性知識有所差異，相匹配的生活化教學元素也存在較多不同，教師深度挖掘物理實驗教學內容與學生現實生活的對接融合點，篩選合適的生活素材切入生活化教學活動設計，以期為學生物理實驗策略性知識學習帶來更多啟發。教師對生活認知展開實驗問題設計，學生接受起來更為自然，其思考價值更為顯著。如教學“時間 位移”時，教師先組織學生學習位移的概念，了解路程與位移的關系和區別，并設計實驗問題：什么是矢量和標量？時刻與位置、時間與位移有什么樣的關系？結合生活實例進行解讀。學生對教材內容有閱讀思考，尋找生活案例進行問題解讀。教師對學生問題解讀情況進行專業點評，糾正學生的不正確解讀，然后利用演示實驗進行原理概念解析，學生逐漸形成實驗認知。在這個實驗設計中，教師利用問題進行具體調度，要求學生利用生活認知和經驗進行實驗問題解讀，成功激發學生實驗思維。從學生學習表現可以看出，教師對學生生活認知積累有一定了解，其問題設計具有更高針對性。

2.投放實驗互動問題鏈

實驗教學是高中生接受度較高的一種教學活動，學生參與熱情高漲，學習思維較為活躍，能夠對其中的策略性知識形成多元感知。教師投放實驗互動問題鏈，可以為學生策略性知識的說理表達搭建學習平臺，改善學生物理實驗課堂交互品質，促使學生形成更加全面的策略性知識認知成果。教師利用問題鏈驅動學生學習互動時，要高度尊重學生實驗學習主體地位，弱化自己對學生合作交流的思維干預，為學生表達自我留出必要的課堂時間和思維空間。學生進入操作實驗環節后，隨時會遇到一些操作問題，教師及時跟進觀察，給學生一些必要的引導，可以協助學生順利完成實驗任務。在教學“探究小車速度隨時間變化的關系”時，教師設計了演示實驗，將紙帶與運動的小車連接到一起，利用打點計時器進行實驗記錄，通過數據計算，探究小車速度隨時間變化而變化的原理。在實驗操作和結論討論環節，教師設計一些實驗問題，組織學生進行互動討論：如何連接打點計時器到木板上？如何利用比較的方式，歸結這個實驗的優點？怎樣分析和選取紙帶的點？如何計算所取點的速度？學生進入問題探究環節，教師隨時跟進，與學生展開多重互動討論。

四、延伸策略性知識訓練，應用問題教學問題鏈

高中物理實驗課堂中，學生掌握某種策略后，教師要跟進設計實驗應用問題鏈訓練，及時鞏固學生策略性知識理解應用，推動學生策略性知識的內化，強化學生物理學科應用思維靈活性和綜合性。

1.設置活動化教學訓練

問題鏈具備很強的驅動引領和思維啟發教學效果，將其作為延伸策略性知識的主導，能夠為教師設置活動化教學訓練創造便利條件。教師運用更具開放性的訓練教學方案，著眼形式多樣的活動化教學訓練創意設計，以問題鏈作為實驗訓練的主要思維線索，引導學生參與到類比討論、實驗質疑、辯論競賽、合作探究等訓練活動中，為物理實驗教學訓練注入全新活力，調度學生實驗訓練主動學習思維，加深學生物理實驗學習印象，發散學生實驗探究思維廣度。學生對生活化的物理實驗比較有感覺，教師要結合學生生活認知基礎展開設計，推出一些可操作性實驗方案，讓學生在實踐體驗中建立實驗認知。如教學“自由落體運動”時，教師拿出一枚硬幣、一張白紙，讓這兩樣東西在等高點同時下落，觀察這個實驗現象。學生在實驗之前，對實驗結果做估猜，實驗結果和學生判斷高度一致。教師將白紙團成一團，再次進行實驗操作，結果超出了學生預料。教師設計實驗問題：為什么會出現不同的實驗結果？從這個實驗結論中可以明白什么樣的原理？物體下落的運動狀況到底與哪些因素有關？學生對問題進行深度思考和討論，課堂學習氣氛活躍起來。

2.滲透實驗應用問題鏈

學以致用是高中物理實驗策略性知識教學的核心目標。教師滲透實驗應用問題鏈，圍繞實驗學習涉及的物理概念、物理規律、實驗方法、思維技巧等策略性知識內容展開問題引導，可以鞏固學生物理實驗學習成效，促進學生實驗認知內化。教師外延實驗應用教學維度，關注學生策略性知識的學習遷移，在問題鏈中整合更多應用方法相同、應用場景相似的物理實驗內容，深化學生策略性知識理解，強化學生策略性知識拓展應用能力，提高學生物理學科創造性學習能力。滲透實驗應用問題鏈，教師需要做好優化設計。如教學“牛頓第三定律”時，教師先對牛頓第三定律內涵進行重點解析，然后推出一些生活實驗案例，并利用問題鏈進行發動：你與同桌擊掌時，能夠感受到對方的力量，這是什么原理呢？作用力和反作用力的三要素相同嗎？作用力和反作用在同一直線上嗎？學生對實驗步驟進行具體分析，結合實驗原理展開討論，課堂訓練進入研討互動環節。教師認真傾聽學生的問題解讀，然后提出自己的建議，給學生提供更多深度思考的啟示。教師設計實驗問題，其目的是十分明確的，就是要給學生更多學習啟示，讓學生結合實驗結論進行物理原理探索，這樣才能促進其學科認知的順利內化。

高中物理教師依托問題鏈優化物理實驗策略性知識教學設計，能夠對學生學習策略形成更具針對性的教學指導，幫助學生省時、省力、高效地展開物理實驗學習，提高學生物理實驗學習效率和學習品質。整合策略性知識資源、滲透策略性知識內容、組織策略性知識活動、延伸策略性知識訓練，都是教師創新策略性知識教學設計，對接融合問題鏈與策略性知識教學的有效路徑。教師要做好長期教學規劃，系統設計和優化物理實驗策略性知識教學方案，借助持續性的教學影響，改善學生物理學科學習方式，推動學生物理學科學習能力不斷成長。

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