提高高中物理课堂教学有效性之

郑裕辆

[摘 要]本文探究了“问题导学型”学本课堂教学下，应用问题连续体的思想指导物理教学实践。本文首先阐述了问题连续体的思想以及问题类型的层次表；教师在教学中运用层次表判断好教学问题的层次，并用问题连续体的思想设置教学问题的层次，具有实际可操作性和理论依据。同时本文提出了这一理论应用于教学实践的若干可行且有实际意义的教学建议。最后形成一个理论应用于实践的教学案例。通过本文的研究一方面能提升一线教师的理论高度，这样能更好的将理论应用于实践；另一方面能践行“学本”课堂理念，提升学生的物理素养和创造力。

[关键词]问题连续体；问题导学；物理教学

国家教育科学研究院韩立福博士提出“学本”课堂的理念，并将“学本”课堂分为两重境界。开始阶段是“问题导学型学本课堂”，随着学生学习能力、教师导学能力的不断提升，逐步走向“自我导学型学本课堂”。在高中阶段倡导的是“问题导学型学本课堂”，它以问题学习、解决为特征，目的是培养学生自主合作探究学习能力，最终提高学生的多元思维能力和实践创新能力；它是将“问题”要素嵌入课堂，追求以“问题”为主线的学习。因此问题连续体理论在物理教学实践中的应用研究將顺应“问题导学型学本课堂”的教学理念，能解决教师在问题教学实践中对设计问题层次性和开放性存在的困难；同时提升了学生的物理多元思维能力和创新能力，为学生能逐步走向“自我导学”的高要求打下基础。

一、问题连续体的理论

1.问题连续体源于连续统的思想

连续统是一种联系的、动态的、中庸的、整体的思维方法。人类思维往往会陷入“非黑即白”“非此即彼”的误区，恰恰忘记了黑和白之间有深浅不一的灰色地带的存在。连续统的两端通常是事物或现象的理想或极端状态（如黑和白），然而事物或现象总是处于动态的演变之中，连续统即是其动态渐变的轨迹（如黑白过渡之间的各种颜色）。利用连续统的思想来指导问题教学实践具有重要的意义。“问题连续体”，即在课堂教学中，以“解决问题”为基本教学策略，将传授知识与培养技能融合在一个统一的过程中，使学生循序渐进地由接受、掌握知识到灵活地运用知识解决实际问题，并发展为创造活动；“问题连续体”是把问题类型从封闭性问题到开放性问题变成一种连续的、序列的问题体系。

2.问题连续体中问题的层次

美国亚利桑那大学的梅克（J. Maker）教授在进行有关多元智能理论的教学实验中认为在教学中设置问题连续体应从教师和学生两个方面考虑，从问题的定义、解决问题的“方法”、问题的结果即“答案”三个维度看，她认为问题从封闭性到开放性需要经历以下几个层次连接，并且制作了“ 问题连续体表”如下：

以上五种层次的问题是结构性递减，但学生的思维却经历了收敛思维———发散思维———创造性思维———最富有创造性的思维四个发展阶段。教学中抓住这五个层次的问题教学可以开发学生自己发现问题解决问题的潜能，帮助学生从“教师的问题导学”发展成为“自我问题导学”符合国家教育部提出的“学本课堂”的理念。这五个层次的问题教学是循序渐进的，符合学生学习的认知规律。

二、关于问题连续体思想在物理教学实践应用中的建议

1.教学中根据问题连续体表，判断好教学问题的相应层次

依据问题连续体表，教师在教学实践中应明了自己所提出的教学问题是属于哪个层次的问题，并根据教学目标判断自己所提的问题相对于学生而言是难了或者是简单了。然后调整问题层次，从而使教学问题具有针对性，以提高教学有效性。比如在学习向心加速度这概念的时候。教师提出：既然匀速圆周运动是变速运动，那么加速度就不为0，怎样求出加速度方向和大小呢？教师提出的问题对学生而言很明确，从学生角度考虑可能想用牛顿第二定律进行解决，也可能想到用加速度定义解决。对照问题连续体表判断这个是属于第三层次问题，这个层次的问题从教学内容来说是合适的。但是对于学生认知角度来说难度大了。教师只有做出准确判断后才能做出相应调整，设置不同的问题层次进行铺垫。

2.设置过度层次的教学问题，循序渐进到达所需教学问题的层次

在物理教学实践中往往出现一个知识点的教学问题层次较高，这时教师需要设置过度层次的问题，让学生在教师循序渐进的引导下，解决好更高层次的教学问题。如前面提到的向心加速度概念，教师在教学过程中设计如下“过度层次问题”：

1： 物体向东运动，速度从3m/s变化为6m/s。请用示意图表示Δv

2：物体向东运动，速度从3m/s变化为向西3m/s，请用示意图表示Δv

3： 平抛运动中，初速度为6m/s，请用示意图表示0.8s后的速度和速度的变化Δv。

4：在匀速圆周运动中，画出一小段时间内速度变化量Δv。当时间取得很短的时候（趋向于0），此时Δv的方向？

由于数学中向量计算还没有学习过。这四个低层次问题设置是很有必要的。在求解向心加速度大小的时候。教师铺设以下较低层次问题过度：

1：若时间较短。弦AB与弧AB长度几乎相等。那么弦AB可以怎么表示？

2：图中一个是与速度有关的矢量三角形，另一个是与半径有联系的长度三角形，他们之间有什么关系？

3：如何用几何关系式求出Δv，从而求出向心加速度。

在这样两个问题连续体的引导下，学生经历了自主寻找向心加速度方向和求解向心加速度大小的过程。即降低了概念探究的难度，又体现了“学本”课堂的理念。

3.根据学生的实际水平，教师对同一教学点设置不同层次的教学问题，以促进学生思维发展。

对于同一教学点，对不同水平的学生有不同的要求，因此教师要根据学生的水平提出适合他们学习层次的教学问题，以促进学生的思维的提高。

如：在刚学习完平抛规律后，对于一般水平学生，教师会让学生对平抛的条件、性质、规律、公式做一个总结，以便巩固加深理解。但是对中等水平学生还可以提出高一些层次的问题：

对于平抛运动问题，如何求解运动时间？请提出自己求解方法，并指出需要的条件。

这是方法多样的开放性问题。给出不同的条件会有不同的求解方法。而这些条件又是学生自己去设定的。对照“ 问题连续体表”这是属于第四层次问题，对学生的要求会比较高一些。但有助于提高学生知识分析运用能力。

如果学生水平更高，教师还可以设计一些拓展问题让学生讨论：如何求解斜上抛、斜下抛的问题？

虽然这个还是第四层次的问题。但是思维难度上比上一个问题略高一些。不仅仅是公式的应用，而且有方法上的迁移。有利于学生思维提升。经过以上两个问题的讨论。学生对平抛知识掌握更加熟练，对平抛问题处理的方法（化曲为直）能举一反三，提高学习效率。

三、“问题连续体”思想在高中物理教学中的应用案例

以 《带电粒子在磁场中的运动》——质谱仪教学案例展示问题连续体思想

问题 1.什么是洛伦兹力？洛伦兹力有什么特点？（复习）

注：教师提出封闭性问题，目的在于知识回顧 。

学生回答

问题 2.带电粒子（重力不计）沿着平行于磁场的方向进入强磁场中，受力情况如何？将做什么运动？如果沿着垂直于磁场的方向射入匀强磁场中呢？请结合粒子的受力情况和运动状态，抓住洛伦兹力方向和速度方向的关系进行分析。

学生讨论做出预测

实验验证：介绍洛仑兹力演示仪，并进行实验：

问题 3.带电粒子在磁场中圆周运动的半径r与哪些因素有关？能否从匀速圆周运动的动力学关系推导半径r和周期T的表达式？

注：教师提出半开放问题，目的在于自主探索推导规律并实验验证

学生相互交流、一起推导完公式之后，教师提出问题讨论：改变电子枪加速电压（即改变粒子运动速度），改变励磁线圈电流（即改变磁场强弱），电子束径迹如何变化？（对前面推导进行验证）

问题 4.请观察带电粒子在气泡室内的运动径迹图，运动径迹有什么特点？径迹之间有什么不同？分析一下造成这些现象的原因？

学生经过观察、讨论后得出：不是标准的圆周，而是呈现螺旋形；弯曲方向不同；弯曲的半径不同；螺旋的圈数不同……当学生提出：径迹的弯曲幅度（即弯曲半径）从一开始就各不相同，除了速度不同的原因外，还可能是不同的粒子造成的，即粒子的比荷 q/m 各不相同这一观点的时候。教师及时总结并提出问题：在科学家所做的很多研究中，都需要测量粒子的比荷，那么带电粒子的比荷该怎样测量呢？

问题 5.请设计测量带电粒子比荷的可行性方法。

注：教师提出半开放问题，做必要的引导和提示。

学生讨论后提出：将带电粒子垂直射入磁场中，让它做匀速圆周运动，测出其圆周运动的半径r，就可根据磁感应强度 B 计算粒子比荷的大小，即 。

教师通过设置问题层次引导学生得出利用加速电场加速粒子从而确定其速度大小；利用边界磁场，并控制带电粒子垂直磁场边界入射做半圆周运动，测得其径迹半径。教师引导学生阅读书本，了解质谱仪的相关知识。

问题6.事实上，由于从离子源逸出的离子初速度并不为零，同一比荷的离子进入电场时速度不尽相同，那么这对测量有什么影响？ 如果质谱仪上得到的不是谱线，而是分布在一定范围内的宽带，你认为什么原因造成的？如何改进这种现象？

在分析讨论完这个问题后教师介绍速度选择器原理。

问题 7.从谱线到宽带，质谱仪的精度会受到影响。那么请同学们分析一下，你们认为还有影响质谱仪精度的因素有哪些？

注：第6和第7个问题是开放性问题，教师做适当引导和协助，培养综合运用知识解决实际问题能力。

通过这个案例教学可以看出有以下几个特点：1.教师提出的问题从第一层次逐步过渡到第四层次，难度也逐步增加，符合学生的认知规律。2.课堂的主体一直都是学生，教师精心设计了问题连续体以引导学生讨论探究。关键时刻加以补充。符合现在学本课堂的思想。3.整个教学过程中，从理论分析到实际科学问题，利用问题连续体设计教学内容的开展，各个问题环环相扣，逻辑严密。让学生随着一个个问题层次的讨论，完整经历科学探究的整个过程，并在这个过程中学生一次又一次地体验科学探究的快乐！

四、结语

通过问题连续体思想对教学实践的探究，教师更高的理论层面来理解教学中问题设置，并且根据问题层次表能准确定位所提问题的层次，从而确定出问题的难度是否适合学生；另外利用连续体思想指导教师在教学中设置问题层次性和过度性，本文最后形成的教学案例对教师的教学有实际的参考意义。

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