層遞式“問題鏈”在高中物理復習中的實踐應用

摘 要：層遞式問題鏈是有序列和關聯(lián)的問題串，可以激發(fā)學生思維，培養(yǎng)提高學習能力;層遞式問題鏈的應用可以優(yōu)化課堂教學，學生更深刻理解掌握物理知識。根據(jù)學生的學情，在高中緊張的復習中有目的地創(chuàng)設問題鏈，提高課堂效率。

關鍵詞：層遞式;問題鏈;物理思維

引言

認知心理學提出：學習總是從問題開始，問題總是與學習伴行，所有問題解決必定以對問題存在的認識為開始[ 1 ]。科學思維是物理學科的核心素養(yǎng)之一，思維的源泉來自問題，思維的動力也來自問題。問題可以激發(fā)學生去探究和解決學習與生活中遇到的問題。層遞式問題鏈是教師根據(jù)學生已有的知識和經(jīng)驗，針對學生學習過程中可能產(chǎn)生的困惑，通過進階式的“問題鏈”將知識轉化為層次鮮明，層遞式的一系列，一連串的教學問題;是一組有中心、有序列、有關聯(lián)而又相對獨立的問題從而實現(xiàn)教學目的。

1 層遞式問題鏈在高中物理課堂教學中的重要意義

1.1 促進創(chuàng)新思維

層遞式問題鏈的存在可以激發(fā)學生的思維深度和創(chuàng)造力。通過解答一個問題，可能會引發(fā)出更多的問題，從而推動思維的延展和創(chuàng)新。通過研究層遞式問題鏈，可以促進學生培養(yǎng)解決復雜問題和面對挑戰(zhàn)的能力，以及發(fā)展創(chuàng)新思維。高中物理課堂教學中應用“問題鏈”，幫助學生形成較強的邏輯思維，同時還能夠促進其思維能力的發(fā)展。

1.2 強化問題解決能力

層遞式問題鏈在解決問題的過程中要求學生從一個問題到另一個問題進行連接和推理。這種跨問題的思維鍛煉了學生的問題解決能力，培養(yǎng)了學生的邏輯思維和推理能力。通過研究層遞式問題鏈，可以提高學生的問題解決能力和思維靈活性，有利于學生養(yǎng)成良好的學習習慣。“問題鏈”是以教學內(nèi)容為引導指標，強化高中物理教學目標，層遞式地引導學生主動學習，主動思考，培養(yǎng)學生的思維習慣，養(yǎng)成良好的學習習慣，也是提高學生學習能力的重要驅動力。

1.3 促進學科交叉與綜合能力

層遞式問題鏈常常涉及多個學科領域的知識和技能。研究層遞式問題鏈可以促進不同學科的交叉融合，在解決問題的過程中培養(yǎng)學生的綜合能力。這有助于培養(yǎng)學生的跨學科思維和學科綜合應用能力，提高他們的學習效果和創(chuàng)造力。

2 層遞式“問題鏈”優(yōu)化高中物理教學

通過層遞式問題鏈的應用，可以對物理教學進行優(yōu)化和調(diào)整。教師可以根據(jù)問題鏈的結構，合理設計教學內(nèi)容和教學方法，使學生能夠逐漸深入理解和掌握物理知識。當設計的教學流程是將教科書中的知識轉換成層次鮮明、具有系統(tǒng)性的“教學問題”，并使之成為符合學生探究心理的“問題鏈”時，教學流程便能有效地引領學生沿著問題情境去思考和探究，也就給了學生一條經(jīng)過努力可以攀登的、遞進性知識階梯和問題階梯[ 1 ]50。

研究層遞式問題鏈有助于教育者優(yōu)化教學策略。在教學過程中，引導學生形成層遞式問題鏈，可以啟發(fā)學生的思維，培養(yǎng)其解決問題的能力。通過設計具有層次性的問題，教育者可以引導學生一步步地進行思考和分析，將難度大的物理問題化解為一個一個小問題，幫助學生搭建合適的臺階，層層遞進，有利于學生思維的連續(xù)性，提升他們的學習效果和思維能力。 通過層遞式問題鏈的研究方法，在教學中可以幫助學生深入理解物理知識和原理，并培養(yǎng)學生的推理和邏輯思維能力。學生可以通過追溯問題鏈的源頭，理解物理問題的本質(zhì)和根源，并進行推理和分析。

3 層遞式“問題鏈“驅動教學、培養(yǎng)學生思維的教學案例

3.1 基于高中一輪實驗復習，巧用“問題鏈”進行知識點歸納

例如在實驗“探究平拋運動的特點”的教學中首先要能夠描繪出平拋運動的軌跡，在解決具體如何獲得小球做平拋運動的軌跡的問題時可以創(chuàng)設如下層遞式問題鏈：

問題1：同學們已經(jīng)知道平拋運動的軌跡是一條拋物線，那么如何記錄這條軌跡，有哪些方法？

問題2：怎樣才能使小球做平拋運動？怎樣確定面板豎直？怎樣確定坐標原點？怎樣合理地建立坐標系？

問題3：重復多次：小球從哪個位置釋放？是相同的位置嗎？這個位置是否有要求？

問題4：記錄下的幾點怎樣連接起來？所有的點都需要連接起來嗎？

問題5：如何判斷獲得的平拋運動軌跡是不是拋物線？

問題6：如何計算平拋運動的初速度？若軌跡完整，含有拋出點，要怎么處理？

若軌跡不完整，拋出點未知又如何處理？

該系列的“問題鏈”是將實驗裝置及器材、實驗原理與設計、數(shù)據(jù)處理和注意事項、誤差分析等問題呈現(xiàn)給學生，引導學生思考將知識歸納整合形成系統(tǒng)化、結構化的物理知識體系。

問題1學生回顧總結獲得軌跡的方法：接球加復寫紙檔板;徑跡法;頻閃照相法，訓練學生實驗設計能力，提升學生多角度分析問題能力。問題2和問題3可以暴露學生可能出現(xiàn)的錯誤操作，強調(diào)注意事項。處理平拋軌跡問題是教學的重點、難點、弱點、疑點。于是有指向性地創(chuàng)設物理層遞式“問題鏈”，將難度大的物理問題化解為一個一個小問題，把課堂交給學生，讓問題為學生帶路并指引學生去不斷探索。幫助學生搭建合適的臺階，層層遞進“誘使”學生暴露出知識薄弱的地方，教師依據(jù)學生出現(xiàn)的問題給以指導。學生能夠充分地發(fā)揮自己的能力去解決問題。讓學生在解決逐漸深入的問題的過程中實現(xiàn)思維的提升。“問題鏈”中的問題依次呈現(xiàn)在學生面前有利于學生整合已有的知識。選擇性地運用知識.提高學生對知識的掌控能力。

3.2 設置層級的進階式問題鏈，促學生主動探索

高三專題復習內(nèi)容多，時間緊，要提高課堂教學效率，因此不能僅限于講一題，會一題，而應盡量做到做一題懂一類。在習題教學中設計層遞式的問題鏈、差異型問題串來引發(fā)學生產(chǎn)生強烈的認知沖突，以促使學生在強烈的認知沖突的影響下產(chǎn)生濃厚的求知欲，以此引發(fā)學生一系列的探究行為，進而在學生深入探究的過程中進行應用、分析、評價與創(chuàng)造，實現(xiàn)對學生高階思維的培育[ 2 ]。學生通過解決層遞式和差異性的問題鏈的過程中，理解并掌握解決問題的本質(zhì)和方法，通過推理歸納的過程讓學生真正掌握理解知識和物理規(guī)律，可以做到舉一反三。

電磁感應是高中物理核心重點內(nèi)容之一，特別是單棒，雙棒切割磁感線運動中的動態(tài)問題綜合性強，難度大，是高考的熱點，在壓軸題中經(jīng)常出現(xiàn)。因為導體棒或金屬框在磁場中運動時切割磁感線運行產(chǎn)生感應電動勢，同時產(chǎn)生感應電流，該電流受到安培力作用，在受力不平衡時，速度變化引起電動勢、電流變化，這些變化又引起安培力，加速度變化，往往要求從力學觀點、能量觀點、動量三大觀點進行分析。很多學生表示難度大因此在該專題教學中可以設置層遞式問題鏈，使學生對該類問題有清晰的能量觀、力學觀、動量觀。

例題：如圖1所示，MN、PQ是光滑的平行金屬導軌，電阻不計且足夠長，間距為L，存在方向豎直向上的勻強磁場中，磁感強度為B。M、Q間接有一阻值為R的電阻.金屬棒ab與導軌接觸良好、質(zhì)量為m、阻值為r，現(xiàn)使金屬以初速度v0沿導軌向右運動。

問題1：請描述金屬棒ab的運動情況。

該問題學生通過對棒的運動狀態(tài)分析和受力分析可以得出在變化過程中將會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)即臨界狀態(tài)也就是最終的穩(wěn)定狀態(tài)，在該狀態(tài)下a=0，F(xiàn)=0。可以根據(jù)平衡列方程求出穩(wěn)定時的速度。處于非平衡狀態(tài)則根據(jù)F=ma求解相應的物理量。E=BLv

所以導體棒做加速度減小的減速運動，最后穩(wěn)定速度為零。

問題2：整個運動過程中，ab棒克服安培力所做的功及電阻R中產(chǎn)生的熱量。

問題3：整個運動過程中金屬棒ab發(fā)生的位移x。這個問題難度較大，因為導體棒或金屬框在感應電流所引起的安培力作用下是做非勻變速直線運動時，題目中涉及速度v、電荷量q、運動時間t、運動位移x時學生往往不知從何入手。對于這類問題要從感應電流入手，將導體的位移，速度變化與感應電量聯(lián)系起來，結合動量定理求解。

進階問題1：

在原題基礎上增加設問：如圖2若在ab棒上施加一水平向右恒力F，金屬棒會怎樣運動？此問題在例題的基礎上增

進階問題2：

在原題基礎上增加設問：如圖3，若M、Q間接有電容為C的理想電容器，那么金屬棒ab運動情況又如何？金屬棒的最終速度和電容器最終電壓分別為多少？

進階問題3：

原題基礎上增加設問：如圖4若MN、PQ間接有電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源.與導軌接觸良好、質(zhì)量為m，阻值也為R的金屬棒ab垂直導軌放置，現(xiàn)將開關閉合。

（1）請描述導軌運動情況。

（2）金屬棒的最終速度和通過金屬棒電荷量分別為多少？

該問題鏈的創(chuàng)設利用常見的問題情境，即一根金屬棒在導體框上切割磁感線的運動。考查單棒在磁場中運動的分析能力，學生必備受力分析、電磁感應、電路、能量、動量等知識，對學生的理解能力和科學思維能力要求高。筆者在教學過程中根據(jù)學生的思維方式創(chuàng)設層級的遞進式的問題，后面的問題以前面的問題為臺階，學生在思考、分析、解答逐個問題過程中訓練了思維素養(yǎng)，教學實踐證明，學生在層遞式問題鏈的引導下，能比較有序思考和表達，有效解決問題。

4 結語

深度學習視域下的物理課堂教學，不是簡單的滿堂灌，在教師創(chuàng)設的有序列，有關聯(lián)，遞進式的問題鏈引領下，學生不斷地思考，培養(yǎng)了學生的物理思維，提高了學科素養(yǎng)。教師設置合適的問題，讓問題驅動學生構建知識框架、總結解題方法、提高知識的遷移應用能力。在高中物理復習中把問題分解成一個個小問題，把知識點進行細化至問題涉及的一類知識全部呈現(xiàn)，使學生在解決問題的同時完成了知識的構建[ 3 ]。

參考文獻：

[1] 王后雄.“問題鏈”的類型及教學功能：以化學教學為例[J].教育教學研究，2010（5）：50-54.

[2] 高財遠.基于高階思維培育的高中物理問題鏈設計[J].學周刊，2023，8（22）：84-86.

[3] 劉榮兵.淺談問題鏈教學的類型及其作用[J].物理教師，2013，6（34）：29-31.