高三物理“思维链”问题情境复习教学的实践

胡生青 卞望来 李威

摘   要：高三物理“思维链”问题情境复习教学不仅可以提高复习课的效率，而且可以使高考考查的各项指标在课堂中有效“落地”。具体实施方法就是让“知识问题化、问题情境化”，主要从两个角度入手：同一情境的问题串，完善思维结构;同一问题的情境串，提升思维品质。

关键词：问题情境思维;复习教学;思维链

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2020）11-0003-4

1    问题提出

在新课教学中，一般是先研究规律再讨论应用，如果在复习课教学中还是按这样的模式对概念和规律进行梳理，不结合具体情境和问题，显然是空对空，学生的大脑思维也容易疲劳，复习效果就不理想。因此，在复习教学中要让“知识问题化”，带着问题去复习知识，以此调动学生的学习兴趣。高三物理课堂教学的主要内容是知识点复习与专题复习，其重要路径是将学生在高一、高二年级物理课程学习中所形成的物理观念和科学思维用于分析问题和解决问题，在分析和解决问题中进一步巩固知识和发展能力。从这个角度看，在进行复习课的教学设计时，教师将物理知识转化为问题，将问题融合于情境之中，通过创设一定的物理情境，在情境中设问;学生进行学习就是在物理情境中思考问题，在思考问题中掌握知识。问题成为联系知识与情境的纽带。

从根本上说，教学设计就是问题情境设计，复习内容从问题中来，问题是课堂的核心。正如浙江省特级教师吴加澍所言：“一节好课，就是由一连串有价值的有效问题组成的，没有问题就没有课堂。”学生完成一份高考卷也就是解决一定数量的问题，而大多数问题又置于物理情境中，意图就是考核学生解决问题的能力。如果高三物理复习课采用“思维链”问题情境复习教学，就把平时的复习教学“演变”为“高考模拟战场”，不但可以激发学生的学习兴趣，而且可以增加学生在物理课堂“注意力”的持久度，课堂自然就成为高效的学习场所。高三物理“思维链”问题情境复习教学简而言之就是把“知识问题化、问题情境化”，具体来说就是把课程标准中要求学生掌握的必备物理知识转化为问题，将这些问题蕴含于特定的场合（环境）之中，即需要创设问题情境。情境之于知识，犹如汤之于盐。盐溶入汤中，才能被吸收，知识需要“溶入”情境之中，才能显示出意义和价值。

2    案例分析

下面笔者就结合“力学中的图像问题”专题复习（见表1）来谈如何实施高三物理“思维链”问题情境复习教学。

物理图像能直观展示物理过程，清晰表达物理量之间的规律，是分析物理问题的有效手段。《高考考试说明》对图像问题的考查作了明确的阐述：“能根据物理问题的实际情况和所给条件，运用函数图像进行表达和分析;能够通过分析所给图像明确其所表示的物理意义，用于分析和解决物理问题。”研究发现，近几年全国各地物理高考卷均加强了对图像问题的考查，考查的具体形式有四种，即“识图、选图、作图和应用图像解决问题”;考查的目标指向是学生的信息加工、逻辑推理等关键能力，学生的科学思维等学科素养。因此，“图像专题”就成为高三物理复习的重要课题。

我们通过实践研究发现：高三物理“思维链”问题情境复习教学可以有效提升“图像专题”的复习效果。学生在对“图像问题”认知过程中会形成一个具有方向的、前后有一定关联的思维过程。“图像问题”的构建会分解成很多“小问题”逐步推进，每个“小问题”的解决就是一个思维环节，这些前后相互关联的“小问题”逐步解决并达成“图像问题”的构建，形成了“图像问题”的物理“思维链”。我们将这些“小问题”融于学生喜闻乐见的“情境”中，促成学生主动学习，自主生成“图像问题”的“思维链”，达到了理想的复习效果。

3    教学启示

在高中物理“思维链”问题情境教学的实践过程中，我们以“力学中的图像问题”专题复习为课题，面向全市开设公开教学研讨课，受到与会专家、教师的一致好评，现将实施过程剖析如下：

3.1    同一情境的“问题串”，完善思维结构

有效的问题情境是与学生思维发展水平和认知规律相适应的;是围绕学生自主生成思维链设计的;是按逻辑思维顺序和思维水平递进层次逐步推进的;是以思维发展为目標并为之服务的。思维链使诸多问题情境产生关联并形成一个环环相扣、步步深入的有机整体。因此，我们在教学设计时需要明晰与图像相关的必备知识，理清利用图像考查学生的关键能力，创设反映相关知识与能力的问题，探寻可以将这些问题融入的物理情境。

橫观表1中的问题1、拓展1、拓展2，在同一情境下，创设三个不同的问题，这三个问题在知识要求上由简单到复杂，在能力要求上从低级到高级，在思维品质要求上从低阶到高阶。问题1着眼于与图像有关的必备知识的复习，首先通过画简单的v-t图像使学生回顾与图像相关的必备知识（轴、点、线、截距、面积、斜率的意义），这是对全体学生均要求掌握的。但由于认知能力的差异，对于中等生和优秀生，依据“最近发展区”理论，新问题既要难度上有所加强，又要推进课堂复习的进程，Ek-x及E-x图像问题顺其自然地承担这个“光荣的使命”。拓展1着眼于关键能力的锤炼，通过调整情境参量（阻力），实现同一问题的情境“转场”，使情境更加真实，在真实情境中分析和解决v-t图像问题，锤炼学生信息转化与数据处理等关键能力，通过Ek-x及E-x图像问题的“加持”，使这些关键能力的品质更加“醇厚”。拓展2着眼于学生物理学科素养的培养，不仅情境“转场”，而且问题的“呈现”和解决方式也发生改变，由画图转变为选图、应用图像解决问题，也就是使学生在新的复杂情境中分析和解决新的问题，学生需要对必备知识整合，通过信息加工，运用科学推理、分析与综合等科学思维，独立解决v-t图像问题;对于更具“挑战性”的Ek-x及E-x图像问题，组织学生通过讨论、合作来解决，在学生充分交流、合作探究的基础上，提炼判断图像的方法：①函数关系;②分析图线的斜率;③根据特殊值法;④移动坐标轴;⑤转换物理量。

3.2    同一问题的“情境串”，提升思维品质

思维不是自然发生的，思维的过程是由问题、困惑等引发、维持和引导的。问题是思维的起点，问题解决是思维的终点。相互关联的问题情境就像“土壤”，不仅滋养思维链的生长，而且引导思维链的生长方向，使思维发展完型。教育部考试中心2019年11月发布的《中国高考评价体系说明》中明确指出：情境是高考评价体系中的考查载体，基于情境的复杂程度将情境活动分为“简单”和“复杂”两类，这两类情境活动承载相应的“使命”。

纵观表1中的问题1、拓展1、拓展2，同一问题（v-t、Ek-x及E-x图像），通过调整参量（阻力），实现情境的“转场”。阻力参量经历三次变化（不计阻力、恒定阻力、变化阻力），使学生面对的物理情境由理想到真实（贴近实际），由简单到复杂。对于同一问题，三个递进的物理情境的共同“使命”是促进学生思维链的自主生长，引导学生思维链的生长方向。问题1（理想情境）的主要“使命”是帮助学生掌握“图像问题”的必备知识，在画图中掌握图像中轴、点、线、截距、面积、斜率的意义，训练学生的一般演绎运算思维、抽象概括思维。拓展1（真实情境）的主要“使命”是锤炼学生在真实情境下分析和解决问题的关键能力，由于阻力的参与，使得上升和下降过程需要单独分析，再综合到一个图像中，可以训练学生分析与综合的思维，在思考的同时，无形中会和无阻力进行比较，训练学生比较与分类的思维。拓展2不仅情境实现“转场”，而且解决图像问题的呈现方式也实现“转换”（由作图转换为选图、应用图像解决问题），这就相当于将学生置于新的复杂情境中分析和解决全新的问题，变化的阻力使过程图像规律变得动态难寻，不仅需要两个情境的思维方法的加入，需要创新思维的加持，而且需要思维的深刻性、发散性、聚合性发挥作用，这就是拓展2（复杂情境）的主要“使命”，即促成学生高阶思维的发生，培养思维能力。

4    问题情境化的几点说明

高三物理“思维链”问题情境复习教学就是以最近发展区理论、核心素养理念、元认知理论、建构主义理论等为依托，以学生思维发展的完整性为目标，确立促进学生自觉发展的“最近发展区”，从学生已有的经验、现实水平出发，以思维链为主线创设适宜的问题情境，通过问题的精致设计、有序呈现，引导学生的主动学习活动与学习进程，按照思维活动的逻辑程序和思维水平递进层次组织“链”式的学习活动。它以问题作为思维活动的逻辑起点，并由此层层推进、多角度辐射、多方位归纳和多路径延展，实现思维发展的结构化、完型化，促成科学思维真实而有效的发展。综合上述实践剖析可以看出，高三物理“思维链”问题情境复习教学就是让知识问题化，问题情境化，而实施的关键聚焦在“问题串”和“情境串”，因此，任务情境的创设与问题设置需要注意以下几点：

4.1    情境要递变

依据建构主义中迁移理论，利用共同要素创设有关联的教学情境，以便学生可以通过迁移来解决问题。《普通高中物理课程标准（2017年版）》明确指出：“高中物理学业质量根据问题情境的复杂程度、知识和技能的结构化程度、思维方式或价值观念的综合程度等划分不同水平。”其实，复杂的问题情境都与简单情境相关联。在教学中要通过创设简单问题情境帮助学生发生迁移学习，以提高学生物理学科素养在多样化情境下的转变。当然，设置不同类型且有一定复杂程度的情境要注意科学性，应充分考虑试题中各个条件和结论之间的逻辑关系，要符合物理的自洽性。比如，对于竖直向上抛出的物体，运动过程中是否受到空气阻力及受到怎样的空气阻力作为问题情境中的变量，创设连续递变的情境，使一个情境变成“情境串”。

4.2    问题要全面

4.2.1    系列性

西方学者德加默说：“提问得好即教得好。”复习教学中的设问是围绕复习的知识内容和高考的能力要求，设置能体现相关知识和方法的典型问题。在典型问题的基础上，进行拓展变式，形成问题串，使问题系列化。“变式”要精准把握学生的“最近发展区”，太简单的变式，学生的思维得不到提高，太复杂又会打击学生课堂学习的主动性。“问题串”需紧扣课堂目标，促成学生在宏观上和整体上对复习内容生成更加深刻而全面的认识，指引学生体验知识生成的历程、方法提炼的过程。比如，本节课在设计“问题”及“变式”时，通过设置物体所受合力从恒力到只改变大小的变力，再到大小、方向都变的力;设置图像从v-t图到Ek-x图、E-x图再到Ek-t图等，实现问题系列化，形成有机统一的“問题串”。

4.2.2    梯度性

在任务情境中通过控制变量设计问题，从初始问题（注重基础性和理想化）出发，层层递进，拓展变式，形成一系列有梯度的“问题串”。在学生解决“问题串”的过程中，学习目标“水到渠成”，科学思维时刻磨砺，课堂自然高效和精彩。

问题的梯度性通过不断改变问题情境中的变量来实现，创设开放性的问题，逐步提升问题难度。在系列递进式问题的解决过程中，学生的探究能力得到培养，科学思维能力得到发展，物理学科素养得到提升。学生发展也有层次性，对于物理基础较好、学有余力的物理尖子生，我们要调动他们学习的积极性，就需要设置一些难度较大的问题作为课外探究。如拓展2中增加的课外探究：若已知小球竖直向上抛出的初速度大小为v0，上升的时间为t1，阻力大小f=kv，比例系数k为常数，则小球上升的最大高度H为多少？

5    结  语

高三物理复习课上少一些“告诉”“记住”“应该”，在教学设计上把知识问题化、问题情境化。在教学中，让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量经验，形成把情境与知识相关联的意识和能力，重视概念、规律的自我建构，注重学生学习的“生成”。教师精心创设情境和问题是关键，学生通过解决教师所设置的问题，锻炼科学思维，提升关键能力，促进核心素养的形成。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]谭庆仁.基于学业质量标准和水平的物理评价命题的思考[J].物理教学，2020，42（1）：32-34.

（栏目编辑    赵保钢）