探究“层进式问题串”教学模式,演绎高中物理活力课堂

夏良英

(广东省东莞市东莞中学松山湖学校，广东 东莞 523808)

1 问题的提出

加涅的学习层次理论提出:学生学习较复杂、抽象的知识,是以较简单、具体的知识为基础的．学习是累积性的．较复杂、较高级的学习,是建立在基础性学习基础上的．所以要求教师要将本学科的知识材料精心进行组织,按层次呈递给学生,但不同的知识类型呈递方式是不一样的．

基于问题的学习是一种有效的教学方法,其主要特征表现为使学生成为问题情境中的角色,激发学生思考,不断引导学生深入地理解问题．利用“问题串”进行教学,是指以问题为策略、为手段、为中心,串起整个课堂教学．“层进式问题串”是指在一定的学习范围或主题内,围绕一定目标或某一中心问题,按照一定逻辑结构精心设计的一组有梯度的问题．笔者根据教学实践就如何合理有效的开展问题链接,并给出常见的“层进式问题串”教学模式．

2 “层进式问题串”设计遵循的原则

设计问题比解答问题更为重要．课堂中的问题串的设计和运用应遵循以下原则.

(1) 问题串的设计要有针对性．设计“问题串”必须针对学生已有的知识水平,要使学生找到问题的切入点,问题不宜过多地停留在“已知区”和“未知区”,即不能太难或太易．问题太易提不起学生的兴趣,问题太难则会使学生失去信心,教师应在“已知区”和“最近发展区”的结合点,即知识的“增长点”上设问.这样有助于学生原有认知结构对新知识的同化,使认知结构得到补充完善,并最终使学生认知结构中的“最近发展区”上升为“已知区”．

(2)“问题串”的设计要坚持逻辑顺序性,步步启发,层层深入,形成有梯度的问题串．问题设计要启迪思维方式,提升思维品质．在已知与求知之间架设桥梁,在情境与目标之间架设桥梁,在简单与复杂之间架设桥梁,使学生在“问题串”引导下,通过自身主动的探索,实现从已知向未知、易向难、形象向抽象、低级向高级的提升．

(3)“问题串”的设计要具有一定的开放性,问题多元、多样.这对学生探宄创新能力有很大的提升．

3 探究“层进式问题串”教学模式

“层进式问题串”教学的一般模式(流程)如图1所示.下面就高中物理几种常见的课型谈谈“层进式问题串”教学模式的应用．

图1

3.1 新授课中“层进式问题串”教学模式应用

物理的概念、定律和公式是学生学好物理的基础．新授课重在掌握物理概念的内外涵、规律建立过程及运用．“层层递进问题串”教学模式是把概念规律作为程序性知识进行问题设计,将所要讲授的物理概念、规律设计成层层递进的若干个引导性的问题,在问题的分析解决中让学生通过自己的思维逐步建立形成这种概念、规律．

实例1:如在讲授“原子的核式结构模型”新课片段时笔者设计了如下“层进式”问题串.

问题1:α粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞造成的?

问题2:按照葡萄干布丁模型,α粒子在原子附近或穿越原子内部后,有没有可能发生大角度偏转?

问题3:1 μm厚的金箔仍包含3300多个原子层,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进说明了什么?

问题4:α粒子穿过原子,少数α粒子发生较大偏转,受到什么力的作用?受到什么物质的力的作用?

问题5:极少数α粒子的偏转角超过了90°,有的几乎达到180°,其原因是什么?

图2

实例2:教师在引导学生探究“自感断电现象”．先做“千人震”实验(如图2),让学生体验．在闭合电键S时,学生没有感觉,当断开电键时,学生被电击一下,感到痛．为了让实验安全,用灯泡代替接入电路中,由于瞬间电流很难测量,因此,将两个电流传感器串联到电路中(如图3),先闭合电键,计算机开始采集数据,断开电键,停止采集,找到断电前后的电流情况如图4所示．接下来,设计一联串问题让学生分析i-t图像,并解释实验现象．

图3

图4

问题1:为什么断电前iA比iL值小?

问题2:为什么灯泡A会闪亮一下?

问题3:为什么iL、iA断电瞬间电流逐渐减小?

问题4:为什么断电瞬间iA电流一下跳到负值?

问题5:为什么断电后iL、iA会对称?

问题6:如何解释“千人震”实验?

教师在设置和应用“问题串”进行提问时,要能激发学生积极参与,推动学生进行集体或独立的探究活动．所提出的问题需要学生通过信息的处理和加工,改变信息的形式或组织结构,应用比较、分析、综合、抽象、概括等思维形式来回答问题．不能简单要求学生叙述所获得的信息,而要尽可能把目标转向培养学生获得信息的潜能．

3.2 习题课中“层进式问题串”教学模式应用

习题课加深对概念的理解,对规律的掌握与运用起着不可忽视的作用．“层层递进问题串”教学模式要求教师针对讲评练习设计好有顺序、有层次问题串一一抛给学生,使学生在教师引导下,带着一个个问题,由表及里、逐步加深地解答出题目,甚至引申于同类题目,或更深层的题目．“问题串“最终目的并不是为了让学生解答出相应题目,而是教授学生在遇到相应题目时,应如何开发自己的思维．即重点并不是“解”,而是“思”．下面这道题是某次习题课出现的题目.

图5

如图5所示,放置在水平面上的直角劈M上有一个质量为m的物体,若m在其上匀速下滑,M仍保持静止,那么正确的说法是

(A)M对地面的压力等于(M+m) g.

(B)M对地面的压力大于(M+m) g.

(C) 地面对M没有摩擦力.

(D) 地面对M有向左的摩擦力.

笔者针对该题型设计出如下的层进式问题串.

问题1:如图5,斜面固定,质量为m的物体刚好静止在斜面上,画出物体受力分析图,并求物体与斜面间的动摩擦因数(设最大静摩擦等于滑动摩擦)．

问题2:题中物体受到的支持力和摩擦力的合力大小、方向?物体对斜面的压力和摩擦力合力的方向如何?

问题3:条件同上题,对斜面受力分析,求地面对斜面的支持力和摩擦力．若斜面不固定斜面受到的支持力和摩擦力如何?

问题4:如图5,斜面固定,质量为m的物体沿着斜面加速下滑,画出物体受力分析图,并讨论物体与斜面间的动摩擦因数μ与tanθ的关系．

问题5:当物体沿斜面加速下滑时,对比物体所受支持力和摩擦力与题2的区别,此时两力合力方向偏离竖直方向向左还是向右?

问题6:当物体沿斜面加速下滑时,物体对斜面的压力和摩擦力的合力方向如何?

问题7:当物体沿斜面加速下滑时,若斜面不固定但仍相对地面静止,此时地面对斜面的摩擦力方向如何?地面对斜面的支持与斜面和物体重力之和哪个更大?

问题8:如图5,当物体以一定的初速度沿斜面减速下滑时,画出物体受力分析图,并讨论物体与斜面间的动摩擦因数μ与tanθ的关系．

问题9:当物体减速沿斜面下滑时,斜面对物体支持力和摩擦力的合力方向如何?

问题10:当物体减速沿斜面下滑时,物体对斜面的压力和摩擦力的合力方向如何?地面对物体的支持力和摩擦力又如何?

通过“层进式问题串”题组,层层递进,绝大部分学生能独立分析解答相关的问题,经过教师的适当的思维引导,学生能较轻松的总结出斜面类问题物体静止、加速下滑,减速下滑的一些条件和相关规律．

3.3 实验课中“层进式问题串”教学模式应用

高中物理实验始终离不开这几个要素:实验目的、实验原理、实验仪器、操作步骤、误差分析．“层进式问题串”教学模式要求教师将这5个因素利用问题串有序地串接起来．让学生经由教师的问题引导,逐渐推理出所要的实验原理、实验仪器、操作步骤,最后通过正确的操作得到科学的实验数据,并对数据进行处理,同时分析误差来源．在这个过程当中,任课教师只是依靠问题来引导辅助学生思考,学生才是设计者和实施者,如果学生在哪一个环节上遇到了困难,课堂的推进就产生了阻碍,教师再适时的进行问题引导,将学生引回到正确的实验思路上．

下面以“探究加速度与合外力和质量关系”实验为例,展示其中一个片段的问题串:

请利用实验台上的实验器材(气垫导轨、气源、数据采集器、位移传感器、力传感器、滑块、细线、小桶、橡皮泥等)设计一个匀变速直线运动．

问题1:你设计的运动中,研究对象是谁?

问题2:本实验研究的力是指滑块的受到的合力,请对滑块受力分析,找出滑块的合力等于哪个力或那几个力的合力?体会气垫导轨的作用．

问题3:如何知道气垫导轨已经调节好水平状态?

问题4:如何测量物体的加速度、合力和质量?

问题5:如何改变合力和质量?

物理的魅力在于内在的思维,教学中要注重思维过程的揭示,重视思维能力的培养．应用“层进式问题串”进行教学,不仅能够帮助教师更清楚地了解学生的思维状况并为教学活动提供依据,还能有效地促进学生不断地反思自己的思考,逐步构筑自己的认知和元认知策略．笔者会进一步深入研究各种课型,合理设置“层进式问题串”,引导学生步步深入的分析问题、构建模型、解决问题,促进学生发展．