用“问题”建构“学为中心”的物理课堂——以“指南针为什么能指方向”的教学为例

宋华强

（浙江省绍兴市树人中学，浙江 绍兴 312000）

课堂应该以 “学为中心”，但这并非不要教师，而是指教师的作用发生了转变，由课堂的主宰人、主导者转为成为辅助者、引路人，这些已经成为物理教师们的共识.在这种教育理念的指引下，目前在各地已出现了多种侧重点各有不同的 “学为中心”的课堂教学模式.

“学为中心”课堂的最终目的是让学生能自主思考、自主建构知识，是要让学生建构起能灵活提取与应用的“活知识”.“问题”是思维的起点，是科学研究的起点.能否用“问题”来建构“学为中心”的课堂呢？本文以“指南针为什么能指方向”的3次教学设计的变化为样例，介绍、描述了一种用“问题”来建构“学为中心”的课堂.

1 从“知识中心”向“学为中心”的转变——一个样例的剖析

为了上好“指南针为什么能指方向”一课，我们对这节课的教学设计进行了3次较大的变动，每一次变动都反映出我们对课堂教学本质的认识有了新的变化，不知不觉地发现，我们正在进行着由“知识为中心”课堂向“学为中心”课堂的转变.现对这3次教学设计进行分析，以便剖析我们教学思想的转化轨迹.

1.1 以知识逻辑为线索的教学设计

“指南针为什么能指方向”这节课主要是介绍磁的有关知识.从知识的难度来讲，不是很难，而且小学《科学》课程中也有相关内容的介绍，因此教师判定学生对这一内容的学习不会有太多的困难.教材是教材编写者精心设计的创造性成果，往往以知识的内在逻辑为线索来组织教材内容.因此，教师就以此作为线索来设计课堂教学，其教学设计简述如下.

教学设计1：先介绍什么叫磁性、磁体和磁极.接着介绍磁铁有S、N两个磁极.然后进行活动1，用条形磁铁吸引大头针（或铁屑），让学生根据实验现象归纳出条形磁铁的磁性是两端强中间弱.接着进行活动2，通过磁极间的相互作用，得出同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的结论.接下去演示磁化实验，小结磁化的方法.最后介绍磁场、磁感线的分布及地磁场等内容.

从上述设计中可以看出，教师是按照教材顺序进行教学设计的，其内在思路就是知识的逻辑结构.进行各种演示实验的目的是为了得出相应的科学知识.整堂课上下来，没有什么意外，学生对磁的知识要点掌握得也比较好.

可以看出，这堂课定位于知识的传授.整个教学过程是由教师控制的，学生是被动跟着教师进行学习.学生的思维是受教师控制的，能动性很少.各个实验之间没有多少内在逻辑关系可言，是因为教材需要讲解这些知识，所以教师需要演示这些实验.

不可否认，以知识的内在逻辑作为教学设计的主线是最常用的课堂教学设计方法之一.然后符合知识的内在逻辑，并不一定符合学生的认知逻辑.介绍完磁性后需要介绍磁极，介绍完磁极后需要介绍磁极间的相互作用规律，这是知识发展内在逻辑的要求.但学生在了解磁性后必然会想到磁极吗？学习了磁极后必然会想到磁极间的相互作用规律吗？以“学为中心”的课堂应该是符合学生的认知逻辑的课堂.因此，我们认为需要对以知识逻辑为线索的设计进行修改.

1.2 以虚拟情景为线索的教学设计

教学设计1虽然条理清晰，但并不能很好地体现出“学为中心”的课堂教学特点.我们希望课堂能更符合学生的认知逻辑，让课堂能跟着学生的思维走，于是有了第2种教学设计.

教学设计2：教师虚拟了一个“探宝”的情景，学生首先来到一座“城堡”前，规定先从湖中钓到鱼的小组才能顺利进入城堡，而钓鱼的过程也是磁体吸引铁块的过程.接下来，学生进入城堡，在每一个房间都有一个预设的问题等待着他，学生只有顺利完成这些问题才能打开一座座紧闭的大门，最后取得宝藏，而要解决房间中的问题，就必须要用到磁体、磁极、磁化的知识.

例如在进入城堡的第1个房间时，房间的半空中水平悬挂着1块巨大的条形磁体，条形磁体下面有3条路分别通向对面的3扇门，房间内的工作人员要求每一位探宝者背负1块铁块选择其中1条路顺利到达另一个房间，让学生猜想走哪条路最安全.（条形磁铁中间磁性弱，中间的路最安全.）

与教学设计1明显不同的是，在这个教学设计中有一条明显的线索：探宝.这里的探宝情景是虚拟的，是教师虚构的.探宝这一虚拟情景，对调动学生的学习兴趣有非常大的作用，然而也引起了如下的两点疑虑.

（1）情境认知理论强调“学习的设计要以学习者为主体，内容与活动的安排要与人类社会的具体实践相联通，最好在真实的情景中，通过类似人类真实实践的方式来组织教学，同时把知识的获得与学习者的发展、身份建构等统合在一起.”［1］通过虚拟情景所获得的知识能在实际中迁移应用吗？利用虚拟情景，真的能建构起“学为中心”的课堂吗？

（2）虚拟情景对调动学生的学习兴趣，无疑是有积极作用的，但学生的认识逻辑与学生的认知兴趣是两回事情.教学设计2调动了学生的学习兴趣，促使学生持续地学习下去，但这是否使得物理课堂更符合学生的认知规律呢？是否使学生建构的知识更具意义性呢？

我们认为教学设计2也没能很好地体现“学为中心”这一教学理念，还需要继续修改.

1.3 以问题解决为线索的教学设计

从课堂效果来看，教学设计2明显优于教学设计1.然而，仅有兴趣是不够的，我们希望能提供一个让学生能进行知识建构的真实情景，也希望物理课堂能以学生的认知逻辑为线索进行组织的，于是就有了教学设计3.

教学设计3：学生对指南针是较为熟悉的，很多学生都使用过.但是，“怎样利用钢锯条制作一枚指南针？”对学生而言这是一个困难的问题.要制作指南针必须学习磁的有关知识，学习知识的目的是为了制作指南针.因此要求学生学习教材内容，在这个过程中，教师给以适当的组织引导，让学生学习“磁性”、“磁极”等基本概念，然后让学生动手磁化钢锯.如何让具有磁性后的钢锯条指示方向？大家想出各种不同的方法把钢锯条悬挂起来.有提出用细线悬挂的，有提出用针尖作支架的，还有的提出悬浮在水面上，或者将其磨得很光滑放在一个十分光滑的平面上等等.动手悬挂完钢锯条后，还要确定磁化后钢锯的S极、N极，最后利用学生自己制作的指南针来判别南北方向.

教学设计3的明显特征是教师给了学生一个明确的问题：“怎样利用钢锯条制作1枚指南针？”在这堂课中，为什么要学有关磁的知识？因为要制作指南针.学生的学习是有明确目标指引的，学生在大脑中建构的知识是围绕制作指南针这个问题来建构的，从而在大脑中储存了有意义的信息模式.也就是说，这里是用制作指南针这一问题，使知识条件化、使学生能熟练提取与具体问题相关的知识.“用认知科学家的话来说，专家的知识是‘条件化的’——它包括对有用的情景的具体要求.非条件化的知识常常指‘惰性’知识，尽管关联，因为它是未被激活的.”［2］

分析上述教学设计，我们可以发现这样的课堂至少有以下特点：一是课堂是以问题为框架组织起来的；二是学生是围绕问题来建构知识的；三是教师密切关注学生知识建构的过过程，及时给与反馈，适时调整教学进度.这样的课堂可以看成是“学为中心”的课堂.

2 “问题”为何能担当起建构“学为中心”课堂的重任

上述3种教学设计的变化体现了由“知识中心”课堂向“学为中心”课堂的转变.要建构 “学为中心”的课堂，首先应界定这个“学”到底是什么意思？第一种意见认为这个“学”是指“学生”.课堂教学必须以学生为中心，学生是课堂的主体，教师是辅助者、引导者.这种解释并没有错误，但这样的解释过于笼统和粗疏，对设计课堂教学而言缺少有价值的实际指导.第二种意见则进一步认为这个“学”是学生学习的“学”.相比较而言，这种意见更深一层.教师的教必须围绕学生的学，学生学的方式是指导教师教的依据.对于学生到底是如何学习的？学习科学已经有大量的研究成果.学习科学中的行为主义理论、认知理论等更多的是从微观知识的学习过程来描述学习的.学生学的微观过程是动态的、变化多端的，教师实际是难以把握的.课堂教学设计是对课堂的中观规划，以这些学习理论来指导中观的教学设计是困难的.

是否可以从学生头脑中的知识建构过程来看待这个“学”？学生头脑中的知识结构与教材中所呈现的知识结构是不完全相同的.教材往往按照知识的逻辑结构来安排教学内容，因此在教学设计时教师应对教材知识的呈现方式进行适当重组与改造，使教学知识的展现过程符合学生内在知识的建构过程.

学生内在知识的建构过程是内隐的，教师无力探明.这样，依据学生内在知识的建构过程来建构“学为中心”的课堂岂不是一句空话？约翰.D.布兰思福特等认为“专家的知识不仅仅是对相关领域的事实和公式的罗列，相反它是围绕核心概念或‘大观点’（big ideas）组织的，这些概念和观点引导他们是思考自己的领域.”“这意味着课程亦应按概念理解的方式组织.”［2］这一研究结果给我们的启示是：教师应设计出“大问题”，这个“大问题”中包含了所谓的“核心概念或大观点”，这个“大问题”就是让学生的知识得以建构的支点.学生可以通过小组合作的形式共同完成有意义的问题，学生有充分的机会开展学习活动，确定他们为完成问题需要学习什么知识以及怎样提出解决策略.“通过这样的问题解决活动，学习者可能会对问题中所蕴含的关系和规律形成新的理解，建立解决这类问题的新图式.”也就是说“问题解决活动还可以帮助学习者建立新图式，形成新概念，发现新原理.”［3］

由此可见，要建构 “学为中心”的物理课堂，教师的中心工作不是去探寻学生知识建构的内在过程，而是去寻找适合学生知识建构的“大问题”.通过问题解决，学生能自主建构起有意义的知识，因此，“问题”也就能担当起建构“学为中心”物理课堂的重任.

3 如何利用“问题”建构起 “学为中心”的课堂

要用“问题”来建构“学为中心”的课堂，问题的设计是关键.这个问题可能并非指向课程的核心内容，要解决它也不仅限于一个概念和一条原理.然而，这个问题一定要能搭建整个课堂教学的框架，能统摄起课程的核心内容.这个问题“在问题形式上常常是结构不良的、开放性问题，而不是有标准答案和解法的定义完好的问题.”［3］在具体课堂教学中，还需要提出各种各样的下位“子问题”，子问题是为获得某一具体知识而提出的.解决子问题所获得的知识或许是零碎的，通过大问题的解决，把这些零碎的知识综合起来，成为有意义的知识.如在上述教学设计3中，“怎样利用钢锯条制作一枚指南针？”并非核心内容.然而，这一问题却是一个统摄性的“大问题”，利用这一问题能建立课堂教学的框架，把教材中有关磁的知识整合起来，设计出一堂完整的课来.怎样磁化钢锯？这是“子问题”，是针对磁化这一具体的知识点提出的.我们可以图1来表示问题与知识点之间的相互关系.

图1

若能利用一个“大问题”来设计一堂课，这固然很好.然后有时要找出这样的大问题来统摄整节内容的知识往往是困难的，为此，需要作适当的变通.可以利用2～3个具有统摄性的大问题串联起来设计出课堂的框架，这些大问题之间可能是并无多少实质联系，相互之间因为课题而具有一定的内在逻辑.用图2可以表示知识点与问题之间的关系.

图2

例如，进行“电荷与电流”这节课的教学时，由于较难用一个大问题来建立课堂框架，因此可设计两个具有一定统摄性的大问题：（1）用丝绸摩擦后的玻璃棒为什么能使验电器张开？（2）电流是怎样形成的？为解决大问题1提出如下子问题：摩擦后发生了什么？静电有什么性质？电子能发生怎样的转移？电荷间的相互作用规律是怎样的？同理，为了解决大问题2提出如下子问题：金属导体中正电荷能否运动？电子运动方向和电流方向是怎样的关系？为什么要强调定向移动？在这两个大问题的统摄下提出了很多下位子问题，子问题的解决是为大问题的解决服务的.两个大问题之间虽然没有很强的逻辑关系，但都指向课题.

需要注意的是，一堂课中“大问题”不宜过多.我们希望学生利用大问题来建构整体性的知识，倘若大问题过多，必将使课堂涣散，达不到围绕大问题建构知识的目的.

对于“学为中心”的课堂，“具体地说，就是组织和指导有问题的学习，有小组活动的学习，有学生将自己理解的东西用作品表现出来与同伴共享、相互欣赏的活动的学习.”［4］“学为中心”课堂的样式可以是多种多样的，用“问题”建构的“学为中心”的课堂可以将获得知识和应用知识整合起来，将“知”与“行”整合起来.

1 焦建利，贾义敏.学习科学研究领域及其新进展［J］.开放教育研究，2011（2）.

2 约翰·D·布兰思福特等.人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校 ［M］.上海：华东师范大学出版社，2013.

3 张建伟，孙燕青.建构性学习［M］.上海：上海教育出版社，2005.

4 佐藤学著，李季湄译.静悄悄的革命［M］.长春：长春出版社，2003.