问题导学在认知学习中的作用

吴建忠+田金石

摘 要：“问题导学”是指教师利用系统的步骤和灵活的方法，以问题为主线，以问题为载体组织开展的教学活动。“问题导学”是尊重学生认知规律的教学方式，它可以有效帮助学生提取知识背景、架设思维支点、激发学习动机等。

关键词：问题导学；知识背景；思维动点；学习动机

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）9-0019-5

“问题导学”是融合了古代教育思想和现代教育思想的先进教育理念，是建立在问题教学理论基础上的一种现代教学方法，它是指教师利用系统的步骤和灵活的方法，以问题为主线，以问题为载体组织开展的教学活动。

先说一下笔者最近学习太极拳的体会，笔者和一位师姐、一位师弟一起学习太极拳，年纪最轻的师弟在部队中学过拳术，太极拳自然也学得最快。师傅热情地教，我们认真地学，在学习的过程中，师傅边讲边演示动作，我们也非常认真地聆听，努力地模仿。当师傅讲解和演示三四遍后，要求我们自己练习时，问题就出现了。我们的掌型、拳型不分，肘关节不是太高就是太低，注意了手型，就乱了步法，注意了步法就忽略了腰部的旋转。然而，这些问题还仅仅是我们学习过程中常见的细小问题，给我们学员打击最大的是：师傅领了几遍动作后停下，我们马上僵在某一动作上无法连贯地继续下面的招式，也无法打出该动作前面的招式。

为什么会出现这种情况，是师傅教得不认真，不懂教学的方法，还是我们学员学习素质太差？学习态度不端正、学习方法不正确还是学习能力太低导致的呢？

作为教师，不禁感叹。当老师也成为学生时，甚至是学困生时，才能真正体会到学困生的学习之艰难。

联想到我们平时的教学情况，我们一直埋怨学生在老师教了多少遍以后还学不会，还学不好。我们还有什么勇气或资本去批评学生？我们是否要改变一下教与学的角色来看待教学问题。

其实，这里面还涉及到一个学习的机理问题。笔者总结了一下，为什么自己初学太极拳时学得较差，主要原因有以下几点：

（1）个人缺乏相关的运动知识背景，特别是拳术的知识背景；

（2）思维的大脑内存太小，无法一下子接收连续的几个招式；

（3）自身的运动协调能力较差，头、手、脚、腰等肢体无法在短时间内协调到位。

为什么会出现这种情况，我们先来了解一下学习的思维机制？

1 学习的思维机制

人，只要有生命，就必定处于思维状态。只不过有时思维状态非常活跃，有时思维比较缓慢、低迷。当我们周围出现新鲜事物、发生新的事件，当我们进入一个新环境或我们的意识处于“烧脑”的新情境中（如阅读时在大脑中产生的虚拟情境）时，我们的思维就开始兴奋活跃起来。

大脑的思维过程需要有记忆区域、工作区域及学习环境组成。

记忆区域储存了我们平时有意识学习或无意识学习中获得的海量的、各种各样的信息。当我们的大脑进入学习环境中时，就会从记忆区中提取相关或相近的知识背景，并在大脑的工作区域中将提取的知识背景与当时环境中的信息进行有效整合，然后进行运算、分析，得出正确或不正确的结果，或者得不出结果。

记忆区域相当于计算机的硬盘，工作区域相当于计算机的内存。计算机内存的大小主要决定了计算机运行的速度，为什么多个人同时出现在同一个问题情境中时，有的人反应很快，有的人反应较慢呢？主要的原因还是在于不同的人在同一学习环境中思考时，大脑中提取的知识背景不同而引起的。对于不同的个体来说，由于学习经历、生活经验不同，其产生的知识背景也不同。不同的背景知识、工作区域的性能及学习环境共同决定了思维的快慢和结果。

2 问题导学在认知学习中的作用

2.1 提取知识背景

当学生在思维环境中开始认知学习时，大脑首先要从记忆区域提取知识背景。所谓知识背景，就是当我们进行学习新事物或新方法时所需要的相关的知识或思维方法，其中相关的知识称为背景知识。

[问题案例1]

《两小儿辩日》是出自《列子·汤问》的一篇家喻户晓的文章，原文中记载了这一段话：

孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。

一儿曰：我以日始出时去人近，而日中时远也。

一儿以日初出远，而日中时近也。

一儿曰：日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？

一儿曰：日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？

孔子不能决也。

两小儿笑曰：孰为汝多知乎？

第一个小孩认为太阳早晨刚出来时距离人近，因为太阳看上去较大，他判断的背景知识是同样的物体距离人近时看上去大，距离人较远时看上去较小。第二个小孩认为太阳正午时距离人近，因为正午时较早晨时气温较高，他判断的背景知识是同一高温的物体距离人近时感觉温度高，距离人远时温度低。

尽管这是个寓言故事，但如果没有现代的物理学的相关知识，仅从生活经验中的背景知识是无法来解释的。事实上，太阳跟地球之间的距离偏差与日地之间的距离相比，完全可以忽略不计。太阳升起或下落时，其发出的光线在大气层中发生折射，光线向地面方向发生弯曲，我们看到较大的太阳是光线发生折射后的像，而远处的景物衬托出太阳看上去较大。中午时分，太阳穿过的大气层较薄，折射的影响较小，所以看上去太阳较小。而且午时地面吸收的热量要多于散发的热量，所以气温就较高。

当我们有这些物理背景知识后就能轻松地对“两小儿”的争论作出正确的判断。

教学同样如此，无论学生在学习新知识、新方法阶段还是在复习阶段进行深化学习时，帮助学生建立知识背景无疑是一个极其重要的手段。

创设问题情境是问题导学的一个常用并重要的教学手段。一个良好的问题情境可以有效、快速地帮助学生建立知识背景，并能有效提取相关的背景信息。问题情境的创设可以是多种多样的。问题情景可以是一个叙述故事，可以是一段影像，可以是一段生活经验等等。这类问题情景可以快速地激发学生对原有记忆中的经验进行回忆，有效地提取大脑中原有的储备信息。问题情境可以是一个实验，它可以帮助学生根据实验现象，提取原有相关的科学原理、规律等背景知识和思维方法。问题情境可以是一个设问，可以是一幅照片，也可以是一张表格等。在学习新知识或复习旧知识时，可以为学生即将开展的学习创设一个可以有效提取的相关背景知识和思维方法。

那么，是不是所有的知识背景都是有价值、有意义的呢？课堂教学应该创设怎样的问题情境呢？

对于任何一个人来说，储存于大脑记忆区域中的大量背景知识不一定是科学的。如平常的生活经验让我们直觉重的物体下落更快，水平路面上的物体受到推力后可以发生运动，一旦推力消失，物体则会慢慢停下来，于是我们的直觉是物体受到力后发生运动。这些基于生活经历或学习形成的经验、知识或方法也称为“前概念”。对于教育而言，帮助学生建立起科学的知识背景是非常重要的。科学的知识背景需要从众多的知识背景中剔除错误的知识和方法，消除次要知识的干扰，挑选出与当前学习紧密联系的知识和方法，这样的知识背景才是科学的。

[问题案例2]

在火星表面，离地高h处平抛一物体，水平射程为x，若已知火星的半径为R，则从火星上发射环绕火星做圆周运动的卫星所需的最小速度应该为多大？

在这一问题中，求解火星表面的重力加速度的大小是解决问题的关键，我们只要根据平抛知识先求出重力加速度的大小，再根据第一宇宙速度公式即可求出结果。在实际的教学中会发现不少同学认为，离地高h处的重力加速度应该为。

为什么会产生这种想法呢？主要原因是3个重力加速度的概念，它们分别是地表面的重力加速度、离地高h处的重力加速度及近地卫星所在轨道处的重力加速度。这3个重力加速度在本问题情境中是否相同，该如何处理。在高中物理中，我们研究的平抛运动，其高度通常在几米或几十米，较高的也在几百米以内，而一般的星球半径一般在几千千米以上，所以该问题中离地高h处平抛物体的高度大小与火星半径大小相比完全可以忽略不计。所以，在离地高h高度内重力加速度可以视为常数，也就是当地的地表面重力加速度。那么，从火星表面上发射卫星的最小发射速度中（v=）的重力加速度g是不是地表面的重力加速度呢？由于近地卫星离地有几百公里的高度，与火星的半径相比完全可以忽略不计，所以，卫星的轨道处的重力加速度也可以认为跟地表面的重力加速度近似相等。但为什么学生出错呢？这是由于学生缺少从宇宙中鸟瞰地球的背景知识，而且和我们日常的生活经验形成的高度来比，卫星是在天上，人在地上，卫星的高度已经非常高了，所以学生认为重力加速度要用计算就不足为奇了。

2.架设思维支点

当大脑从记忆区域提取相关的知识背景后，就要在工作区域进行思考。美国弗吉尼亚大学心理学教授威林厄姆指出，大脑的思考是缓慢的。他主要是基于大量的实验研究后得出的结论。如果从思维的机制角度来分析，当大脑开始思考某一问题时，则要从记忆区域中调取大量相关、相似、相近甚至是相反方面等等的事实性知识、推理性知识信息，并从中进行梳理、分析、计算出有联系、有价值的信息。这一过程对于大多数人来说是缓慢的，因为尽管大脑记忆区域中的信息是海量的，但是有联系、有价值的信息往往是有限的，并且要从中找出有联系、有价值的信息过程并在大脑思维的工作区域进行信息处理是比较缓慢的，所以我们感到思考比较困难，常说“这个问题太难了”，“思考得头脑发胀”，“想得我头疼”等等。在课堂教学中，如何让学生的思维减少难度，少走一些弯路呢？针对学生的实际情况，提出适当的问题可以帮助学生架设思维的支点。

[问题案例3]

（2013年江苏高考12B题）如图1所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离__________ （选填“大于”“等于”或“小于”）L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为__________。

读完这一题后，大脑是如何思考的呢？

大脑首先在记忆区域中搜索相关知识，主要有经典物理理论，经典时空观让我们意识到时间、长度、质量是绝对的、不变的。故两飞船的距离等于L。

在日常的生活和学习活动中，我们经常听到或了解到光速是宇宙中的最快速度，而光速对于任何参考系是不变，大脑根据以往形成的知识背景就会意识到A测得B向A发出一光信号的速度为c。

对于学习过高中物理3-4教材的学生来说，相对论告诉我们运动的物体长度变短，时间变慢，质量变大。地面上观测A、B两艘飞船，由于两艘飞船都在运动，测得的距离应该变短了，所以两飞船的实际距离应该大于L。但得出这一推理实际上比较困难。主要问题有：

（1）两飞船的实际距离是相对于什么参考系，是不是以地面为参照物，如果是以地面为参照物的话，这与题目提出的问题是不是矛盾了？

（2）运动的物体长度变短，这个结论可以这样表述：相对于地面运动的物体的长度小于相对于地面静止时同一物体的长度。但现在A、B两艘飞船都在以高速飞行，飞船的长度应该变短了，但问题是要判断两飞船之间的距离如何变化？何况以飞船为参照物，两飞船是相对静止的，而地面在高速后退，故要判断A测得两飞船间的距离就显得较为困难。

如何越过解决这一问题的思维拐点呢？在教学中如何给学生提供一个思维支点呢？我们可以设想两飞船之间有一把长尺，尺的长度即为两飞船之间的距离，现在把两飞船和长尺看成一个整体，当这一整体相对地面以速度v（v接近光速c）飞行时，地面上测得长尺的长度L已经变短了，所以两飞船间的距离大于L。

可见，给学生架设一个思维支点，可以撬动思维的地球。

3.激发学习动机

前面讲了思维的机制，但人脑毕竟不同于电脑，心理因素对认知学习也有重要的影响。好奇心是人的天性。从心理学角度来讲，好奇心是人遇到新事物、新事件或处在新的外界条件下所产生的心理倾向。现代学习理论认为，学习动机有两种，一种是内在动机，指人们对活动本身的兴趣所引起的动机；另一种是外在动机，由外部诱因所引起的动机。一个好的问题可以让学生从内部产生好奇心，从而产生求知的动力，激发学生的学习动机；一个问题的解决，可以让学生产生愉悦的心理，形成成就动机。因为“问题导学”本质上通过“问题”来“诱发”“加强”和“维持”学习者的学习动机。

笔者清楚地记得1993年刚进苏州大学物理系学习普通物理时，在物理楼实验室里看到老师演示双圆锥体沿着两根倾斜导轨向上滚动的现象，当时笔者非常惊奇。机械能守恒是科学真理，对此笔者毫不怀疑，但双圆锥体会沿着两根倾斜导轨向上滚动这一现象是实验事实，笔者无法用学到的物理知识来解释眼前发生的客观事实，直至老师引导我们观察双圆锥体的重心如何变化时才恍然大悟。当时的实验情境强烈地冲击着笔者的心理，感到物理实验可以同魔术一样让人产生惊奇，令人着迷。

在实际的教学过程，好的问题情境可以让人产生强烈的好奇心，让人从内心产生探究的欲望、学习的动机。恰当的导学手段会产生良好的结果，取得较好的教学效果。

如在高一物理“弹力”的教学过程中，在研究支持力和压力产生的机制和方向时，笔者设置了以下问题进行引导。

[问题案例4]

问题1：水平桌面上书要不要受到支持力？支持力是如何产生的？桌面为什么能给书支持力？支持力的方向如何？

教师边实验边分析：也许是桌子形变产生的，桌子太硬，形变看不出来。如何让微小形变可以清晰地呈现在学生的脑海中呢？教师的导学手段有很多，如教师可以通过光学实验来观察，即让细光束照射放置在桌面上的平面镜上，观察反射到墙面上光点的移动来研究。笔者常常让学生通过想象各种学习生活的形成背景知识来进行分析推理。笔者要求学生将桌子想象成巨大的海绵，当书放在海绵上，海绵会明显向下弯曲，海绵要恢复原状，就会产生向上的弹力。从而得出的结论是：支持力是弹力，方向与形变方向相反，垂直于支持面而指向被支持的物体。

这个问题是连续提问，让学生形成思考链，教师通过夸张的手段帮助学生提取弹力产生的知识意义开展思维，这种教学方法不仅能够抓住问题的本质，而且能调动积极的心理因素来激发学生的学习思维。

问题2：书对桌面的压力如何产生？方向有何特点？

同样，教师可以边实验边分析：也许压力是书形变产生的，书太硬，形变看不出来，将书想象成塑胶水袋。当塑胶水袋放置在桌面上，圆形变成椭圆形。塑胶水袋要恢复原状，就产生向下的压力。由此得出结论：压力是弹力，方向与形变方向相反，垂直于支持面而指向被压的物体。

上述两个问题连续进行，层层深入，可以有效强化思维。让学生理解弹力是由于物体自身发生形变后要恢复原状产生的抵抗外界的力。

这种想象活动，可以让学生在已经获得经验的基础上，将表象重新加以组合形成想象情境，它虽不像真实情境那样可以看得见，摸得着，但它的意象却比真实情境更广远，更富有感情色彩。学生的情绪往往在想象情境中不断高涨，学生的想象力也得到锻炼并随之发展。并能有效地激发学生的学习动机。

课堂是学生最主要、最重要的学习阵地。“问题导学”是教师将教学内容化作问题，以问题为载体，以问题为主线，以问题为手段的教学方法。“问题导学”的理念是充分调动每一位学生的思维，不断激发和维持每一位学生的学习热情和动机。尽最大可能地开发每一位学生的学习潜能，最大程度地提高学生的学习品质。从这个角度来说，“问题导学”不仅是一种教学的过程，一种教学的方式，更体现出一种教学的理念。

参考文献：

[1][美]丹尼尔· T. 威林厄姆（Daniel T.Willngham）.为什么学生不喜欢上学？[M].南京：江苏教育出版社，2010.

[2]吴建忠.论物理课堂生态与物理生态课堂[J].物理教师，2011，32（5）：29—31.

[3]吴建忠.高中物理概念和规律课的本真教学[J].中学物理教学参考，2015，44（3）：31—34.

（栏目编辑 刘 荣）