问题链教学模式及其在物理教学中的应用

鄢红春 李定国

(海军工程大学理学院应用物理系,湖北武汉 430033)

问题链教学模式及其在物理教学中的应用

鄢红春 李定国

(海军工程大学理学院应用物理系,湖北武汉 430033)

构建了旨在强化学生问题意识、发展学生思维的独立性和创造性,可操作的高校课堂问题链教学模式.介绍了问题链教学模式在物理课堂教学中的应用实例.以问题为主线,将课堂讲授的内容设计,组成若干个教学问题,形成按顺序解决的逻辑链条,是实施问题链教学模式的关键.避免认为只要在课堂上提问,就是问题教学的误解.问题链教学模式主要适用于高校讲授课型的课堂教学.

教学模式;问题教学;问题链

1 问题的提出

走进各级各类学校物理教学课堂,尤其是讲授课,不难发现,以传授知识,学生掌握知识为教学目标的凯洛夫授受教学模式还相当普遍.这种模式有其优势,能在比较短的时间内,借助各种手段,向学生传授大量的知识信息,教学比较经济,效率也较高.至于学生的其他能力,凯洛夫认为,在学生掌握了基础知识之后,就能自然地获得.但事实是,学生掌握了丰富的知识,教会了学生“答”,但“问”的意识被严重削弱了.物理学家杨振宁教授在评价中国学生与美国学生时指出:“中国学生与美国学生最大的区别在于中国学生不善提问题,不愿提问题”.把有问题学生,教得没有问题,全懂了,全会了.有教育专家把这种教育称为“去问题教育”[1].英国哲学家波普尔说:“科学和知识的增长永远始于问题,终于问题——越来越深化的问题,越来越启发新问题的问题.”20世纪 30年代,陶行知先生就言简意赅地说:“创新始于问题”.那么,作为讲授课的课堂教学,能否将讲授的内容按知识形成过程,重新设计、组成若干个对学生来说是未知的教学问题,以问题为中心开展教学,让问题成为教学的纽带,成为贯穿教学过程的主线呢?作为高校基础物理课堂教学模式的探索,本文以马赫穆托夫“问题教学”理论为依据,构建了一个可操作的高校课堂问题链教学模式.目的是在传授知识的同时,通过教学模式的改变,强化学生问题意识、发展学生思维的独立性和创造性.并以热学课程中温度一节的教学为例说明问题链教学模式的运用.

2 问题链教学模式

“教学模式”一词最早由美国学者乔伊斯 (B.Joyce)和韦尔 (M.Weil)等人提出.国内外教育理论界对教学模式概念的定义表述不完全一致.通常认为[2],教学模式是在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的、较为稳定的教学活动结构框架和活动程序.它是教学理论的具体化.问题链(Problem-Link,以下简称 PL)教学模式是通过教师经常系统地创建一系列的对于学生来说是未知的问题 (这样的问题称为教学问题,以区别尚在探索中的科学问题),并组织学生为解决教学问题而进行活动,通过活动使学生不仅掌握知识和成果,而且还要知晓这些知识和成果获得的过程、方法和途径,以强化学生问题意识,发展学生思维的独立性和创新性.

2.1 理论依据

问题教学的渊源可以追索到古希腊哲学家苏格拉底的对话式辩论和近代美国教育思想家杜威的“通过解决问题进行学习”的思想.而真正意义上的问题教学理论是 20世纪 60年代中期由苏联教学论专家马赫穆托夫等人创立的.这一理论是苏联发展性教学理论的重要组成部分.马赫穆托夫认为[3,4],问题教学的心理学依据是“问题性思维”理论.该理论认为,人们在认识活动中,经常会意识到一些难以解决或疑惑的实际问题及理论问题,而现有的条件没有为他提示解决问题的方法,过去的知识和经验也没有经受过验证的解决方案,这时就会产生一种怀疑、困惑、焦虑、探索的心理状态,要摆脱这种困境,主体的思维就被激活,思维就有了动力,就会试图去认知,试图去找出解决问题的办法.

2.2 教学目标

PL教学模式的教学目标是:师生双方通过一系列教学问题即问题链的研究性学习,让学生不仅掌握科学的知识和成果,而且还要知晓这些知识和成果获得的过程、方法和途径,旨在强化学生问题意识,发展学生思维的独立性和创新性.

2.3 操作程序

PL教学模式实施的程序为:课程开始→产生问题情境 1→分析情境提出问题 1→引导学生分析问题 1→讨论找到方法解决问题 1→产生问题情境 2→分析情境提出问题 2→……如此循环下去→提出问题 N→课程结束.教学从问题开始,结束时让学生带着问题离开课堂.

2.4 实现条件及策略

教师课前需要将所要讲授的内容 (可包括例题),可以是一节也可以是一章进行重新设计,创设问题情境,组成若干个教学问题,形成按顺序解决的教学问题逻辑链条即问题链.这是成功实施PL教学模式的关键.

PL教学模式不是简单的问与答.避免认为只要在课堂上提问就是问题教学的误解.问题可划分成信息性问题和问题性问题[3].若提出的问题是要学生用已有的知识作出回答,这样的问题一般不激起学生的积极思维活动,只是在现有的“大脑仓库”中寻觅现成的信息,并不使脑力紧张工作,这就是信息性问题.问题性问题是问题的答案既不存于学生以前的知识之中,也不存在于所提供的信息之中,能引起听课者的情感反应,造成学生的智力“困窘”的问题.问题链中的问题应以问题性问题为主.

PL教学模式主要适用于高校讲授课型的课堂教学.

3 教学实例:温度[5,6,7]

温度是热学中核心的概念之一.关于温度这一节,用 PL教学模式实施课堂教学,可在 1学时(50分钟)内完成,具体教学设计如下.

3.1 温度 (约 10分钟)

首先通过对“用手触摸放在一起的棉花和铁块,总感到铁块比棉花冷些.”及“把左手浸在热水中,右手浸在冷水中,过一段时间后,把左右手同时浸在温水中,则左手感觉到较冷,而右手感觉到较热”的两个现象的提问分析,说明最初人们通过触摸物体时的冷热感觉为基础而形成的温度概念即感觉到这个物体较冷,就说它的温度较低;感觉到那个物体较热,就说它的温度较高,而将温度定义为表示物体冷热程度的物理量,有时会引起错觉,因此,有必要给温度一个严格而科学的定义.然后,通过建立热平衡的概念,介绍热力学第零定律,最后给出温度的科学定义.(产生问题情境 1→分析情境提出问题 1→找到方法解决问题 1)

3.2 温标 (约 7分钟)

上述温度定义是定性的,要对温度量化即给处于热平衡的系统的温度赋予一个数值,还要对温度的数值表示方法作出说明,从而引出温标的概念.随后,以摄氏温标为例,说明建立温标的三要素.最后,介绍采用摄氏温标的几种常用的温度计.(产生问题情境 2→分析情境提出问题 2→找到方法解决问题 2)

3.3 理想气体温标 (约 20分钟)

用各种不同的摄氏温度计测量同一对象的温度时,所得结果是否相同呢?引导学生分析以氢定体温度计为标准的较准曲线实验结果,得出用不同的测量物质或同一物质的不同的测温属性所建立的摄氏温标,除冰点和汽点按规定相同外,其他温度并不完全一致.原因何在?能否找到一种不依赖物质测温属性的理想温标作为各种温标的基准呢?这样的温标到哪里去找?引导学生分析各种不同温度计的较准曲线,可以看出,不同的气体温标彼此是较为接近的.这就启发我们,不依赖物质测温属性的理想温标可在气体温标中寻找.随后,以定容气体温度计和定压气体温度计为例,从而,建立起理想气体的温标.(产生问题情境3→分析情境提出问题 3→找到方法解决问题 3)

3.4 热力学温标 (约 3分钟)

理想气体温标不依赖任何气体的个性,已朝摆脱具体测温属性方向迈出了一大步.但还依赖气体共性.它不适用极低的温度和高温的测量.目前,它能达到的温度范围约为 0.5～1200K.那么,是否能建立一种完全不依赖于任何测温物质及属性的温标呢?可以,这就是建立在热力学第二定律基础上的热力学温标.热力学温标如何建立,留待以后学习.(产生问题情境 4→分析情境提出问题 4→存疑)

3.5 国际实用温标及温度计 (约 10分钟)

在理想气体温标能适用的范围内,热力学温标常以气体温度计作为它的标准温度计,但实际测量中要使气体温度计达到高精度很不容易,它需要复杂的技术设备与优良的实验条件,还要考虑繁杂的修正因素.另外,在高温时,气体温度计失去其使用价值.怎么办?引导学生阅读国际实用温标及温度计.最后指出,目前采用的 1990年国际温标 (ITS-90)最低温度只能到 0.65K,有的温区测温仍不方便,国际温标还将不断完善.(产生问题情境 5→分析情境提出问题 5→自学)

4 实施效果

(1)强化了学生的问题意识

问题链教学模式从问题开始进行教学,以问题为中心教学,强化了学生的问题意识,学生找问题的意识增强.

(2)培养了学生的研究能力

问题链教学模式中,学生通过研究教学问题获取知识,把知识变成教学问题进行研究性学习.过程与研究过程类似,培养了学生的研究能力.

(3)培养了学生的自学能力

问题链教学模式中.通过对教学内容重新的设计、组合,传授的是本学科具有核心价值的知识,一些次要的知识可供学生自学,长期下来,学生自学的能力就会得到培养和提高.

(4)课堂交流由单向变多向

问题链教学模式多采用对话、研讨式教学,信息在教师与学生之间、学生与学生之间交叉进行,属于多向交流型,活跃了沉闷的课堂气氛.

(5)学生学习由被动变主动

问题链教学模式中,学生思维被激活,他们总是试图去找出解决问题的办法.有利于学生的学习由被动向主动的转变.

总之,问题链教学模式是一种可操作的教学模式.我们认为,若能在物理讲授课型的课堂教学中,选择若干能反映本学科研究思想、研究方法的重要课题实施 PL教学模式教学,或在一次课选取一两个重要内容用 PL教学模式教学,坚持下去,那么,学生的问题意识、研究意识可能就会变成一种习惯,学生的创新精神和创新能力就可能形成,从而有助于实现我们的高等教育改革的主要目标.

[1] 袁振国.教育新理念[M].北京:教育科学出版社,2002.7

[2] 黄甫全,王本陆主编.现代教学论学程[M].北京:教育科学出版社,1998.331

[3] 王义高.教师的益友——“问题教学”理论 [J].比较教育研究,1995,(1):1～5

[4] 安方明.论问题教学对教学论改革的意义[J].首都师范大学学报,1996,(4):117～125

[5] 赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程:热学[M].北京:高等教育出版社,1998.1～8

[6] 李椿,章立源,钱尚武.热学 [M].北京:高等教育出版社,1979.9～18

[7] 秦允豪.普通物理学教程:热学[M].北京:高等教育出版社,2004.12～21

2010-09-05)

鄢红春(1964年出生),男,湖北安陆人,海军工程大学副教授,主要从事热统、固体物理课程的教学与材料物理研究.