促进高中物理深度学习的“问题链”策略研究

杨凤楼

(江苏省江阴长泾中学，江苏 无锡 214419)

1 引言

直观上看，深度学习是浅层学习的相对概念，教育工作者可以从两个维度去理解.其一，假设传统教学模式下形成的常规学习理念、方法、途径等均为“浅层学习”，那么相关行为应该具有明显“被动性”特征，如学生高度依赖教师传授、采用题海战术训练解答技巧、思维僵化缺乏创新意识等.深度学习则处在浅层学习的对立面，强调“以生为本”理念下赋予一定引导、促进方法，让学生既要“知其然”更要“知其所以然”.其二，深度学习的价值不局限于知识学习，尽管在深度学习作用下能够有效提升学生的认知能力、丰富思维形式，但不能止步于此，还需要进一步与立德树人、核心素养、人格塑造等关联起来，促进学生以物理媒介获取全面发展的渠道.《普通高中物理课程标准》(下文简称：《课程标准》)指出：“物理学是自然科学领域的一门基础学科”，基于“自然科学”一般性研究规律、映射在高中物理教学实践之中，物理教学及学习的本质就是物理问题“发现→分析→解决”的过程，随着物理问题难度的增加，学生物理水平也随之提升，这一学科规律为“问题链”的构建与应用奠定了基础.

2 深度学习视域下的问题链应用价值

(1) 易于激趣，引导学生学习由浅入深.

自然科学充满了未知的奥秘与诡幻的现象，对于人类而言充满了吸引力.高中物理(知识模块)作为自然科学领域的重要组成部分，学生同样对其描述现象充满好奇心，而“问题”则是驱使好奇心向探究行动转化的有力武器——所谓高中物理“问题链”，可视为教师将验证性物理知识转化成的“问题集群”，它既具有鲜明的主题蕴含，也具有层次分明的等级，基于链条形式结合在一起，可满足学生物理综合能力由低到高的有序发展——其间，问题不断激发并维持学生求知欲，并基于问题切换的形式进行解答，简单地可理解为前一个问题是后一个问题的答案，又是新问题的引线，如同“滚雪球”一样在物理教学过程中推进，引导学生物理学习由浅入深.

(2) 层层递进，符合学生学习认知规律.

从浅层学习进入深度学习绝非一蹴而就，其间需要学生逐步掌握自主、探索、合作式学习手段，教师则通过“问题链”循循善诱，逐渐养成主动学习的良好习惯.很显然，这一过程中“问题链”发挥了良好的驱动作用，且以“问题”为载体，满足了建构主义提出的会话、情境、互动等要求，为学生展开物理知识意义构建奠定了坚实基础.问题链设计方面之所以强调层层递进，是因为建构主义学习观强调释然，学习者将新知识转化成旧知识的过程，需要经历转化、同化、内化等一系列机制，这一切实现的基础就是最邻近发展区的突破——例如学生必然要先了解“弹力”概念，才能展开“摩擦力”产生条件的讨论——问题链的本质是以问题形式，带动旧知识掌握向新知识掌握演化，这符合学生学习的认知规律.

(3) 循序渐进，有助学生思维能力提升.

深度学习最明显的特征是多元思维参与，如发散思维、创新思维、辩证思维等，这也是摆脱物理知识流于表面应用的根本方式.“问题链”作为一种教学方法，相对于平铺直叙的教学传授而言具有更强的诱导性，学生带着问题审视物理知识，更容易激发多元智能运用，这样在同一个或同一类物理问题中，能够多角度、多层次地分析，从而拓展学生思维广度、深度.事实上，任何一门课程的学习过程中，问题都是如影随形的，“问题链”与问题之间的差异在于，前者处在不断打破自身格局的运动状态，这是学生思维提升的基础.例如，高中物理“质点”概念教学中，让学生以自己为对象，依次提出“同一排学生内”“教室内”“学校内”“地球内”的质点性质界定问题，学生更容易理解概念内涵，以及“参考系”的存在价值.

3 深度学习视域下的问题链构建原则

从思维及认知能力培养角度说，高中物理问题链构建并没有一定之规，甚至一定程度上说是随机的，只要它具备跨越浅层学习弊端效果即可.本文结合深度学习的相关特征，归纳以下问题链构造原则.

(1) 聚焦性原则.

《课程标准》明确表示：“物理学是基于观察与实验，通过科学推理和论证，形成系统的研究方法和理论体系.”这意味着物理知识具有碎片性、抽象性、逻辑性等特点，尤其需要运用到数学工具与模型，进一步提高了知识内容的复杂性与多样性.因此高中物理深度学习的“问题链”设计中，需要加强对核心知识聚焦性的关注.就当前各个版本高中物理教材而言，每一单元、章节都具有的核心知识模块，如人教版高中物理必修第一册第一章“运动的描述”中，质点、参考系、位移、速度、加速度等.问题链构建过程中要围绕着核心知识展开，客观上，教师需要对教材有充分的了解，按照一学期教学规划进行分解、重组，一方面确定核心知识“是什么”，另一方面明确核心知识“关联什么”，基于问题导向把核心知识分层化，梳理成一个问题链条.

(2) 真实性原则.

所谓真实性原则，主要针对物理教学对象及情境而言.由于物理学属于自然科学范畴，因此物理现象、规律等在现实生活中有着较高的曝光度，教学过程中(尤其实验教学)要构建真实的情境，让学生在熟悉的感觉下产生强烈代入感，以此能更好地激活学习兴趣、产生求知欲望.具体到问题链的构建方面，一方面问题表述不能过于学术化，尽量用贴近学生的语言去描述.另一方面，尽量让学生通过真实感受去提出问题，这是分析问题、解决问题的前提，也是进入深度学习的起步点.

(3) 互动性原则.

结合文献成果及实践经验来看，一些高中物理教师在问题链构建过程中容易陷入误区，即将一组问题打造成“闭环形态”，学生一旦进入问题链之后就难以脱身、陷入问题嵌套的“死循环”，这明显是对问题链的误解.从物理知识结构角度说，问题链是较为开放的形态，既可以作为一个教学过程，也可以作为一个教学预设，问题链的“链节”应该可以随时断开，以满足临时加入新问题、展开师生互动的需要.因此，所谓互动性实际上包含两层含义，其一是问题与问题之间的互动，是一种较为简单的因果关系.其二是人与人之间的互动，以问题为媒介，便于在相互合作、启发的状态下突破最临近发展区，保障问题链螺旋上升的态势.

(4) 启迪性原则.

另一种误区表现为问题链的内部联系，一些教师缺乏教学预设准备，简单地将一些问题归纳起来作为问题链，虽然一定程度上可以保障难度由低到高，但无法保障在问题链解答之后对学生产生启迪.结合《课程标准》中强调核心素养培养的要求，高中物理教育不能只为高考服务，还要培养学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.启迪性意味着问题链整体包含着质疑精神，而问题之间又具有挑战性、引导性，通过大量认知冲突激起智慧火花.

4 促进高中物理深度学习的“问题链”模式

从广义的学习行为出发，“深度学习”既可以看作是学习目标的达成度，也可以视为学习过程的方向性——“深度”的出发点是“浅层”，而学习行为又大多是伴随着问题展开的，由此促进高中物理深度学习的“问题链”模式，本质上可看做问题聚合的形式——在此，需要引入高中物理教学实践中的“环境变量”，教学环境与教学形式必须保持高度统一，才能确保问题链运用的实效性.

(1) 课上教学问题链组织模式.

高中物理教学主要包含两个模块，即理论课堂模块与实验课堂模块，虽然教学环境及教学形式存在差异，但在问题链模式设计上都应遵循“课堂组织”这一限定条件.由于课堂在教学时间、资源、工具等方面的有限性，不适宜过度铺陈问题(广度、宽度不能过大)，因此这种状态下的问题链都应该保持收敛性特点.教师应该把教学内容细分，保障一节课内问题链的节点全部展现出来，让学生围绕着每一个问题节点展开“提出→分析→解决”操作.

(2) 课下自学问题链组织模式.

《课程标准》指出：“设计多样化的课程模块，促进学生自主地、富有个性地学习.”此处将“课程模块”以“问题链”取代，学生自主地、个性地学习主要发生在课后场域.事实上，基于“问题-自学”模式构建问题链，是高中物理教学过程中不可忽视的形式，一方面是物理作为理科学科的要求，与数学、化学类似要频繁地利用问题进行思维强化、技巧训练，这样才能保障综合知识水平.另一方面，物理现象、知识运用等在现实生活中广泛存在，能够为学生自学和独立思考提供支持.由于课下自学问题链组织模式是脱离教师指导的，因此设计上要注重学生自主能动性的发挥、潜能的发掘，如整合型问题链、衍生性问题链等.

5 促进高中物理深度学习的“问题链”应用

(1) 导入型问题链.

高中物理新课导入过程中应用“问题链”，有利于学生新旧知识的衔接、融合，能够从一开始就建立“深度学习”的促进机制.在具体运用过程中，除了要强化情境创设、增强真实体验外，还要确保新知识层面的问题链条结合足够紧密.以人教版高中物理必修第一册“质点”为例，导入型问题链应用如下.

问题1：请描述一种生活中的事物运动状态.

问题2：你认为描述一个运动需要什么条件？

问题3：物体体积大小、结构形态对运动有影响吗？你的依据是什么？

问题4：“坐地日行八千里”描述的是地球自转，我们为什么感觉不到？

问题5：如果把地球看作一个点，自转就可以忽略不计，公转就得到凸显.同理，什么样的情况下可以把物体看作一个点？

以上问题链应用过程中，生活中的事物运动具有亲和力、熟悉性，学生可以从飞翔的鸟、运动的球、飞驰的车等出发，初步萌生出参照物的意识，再层层递进，突出“质点”这一概念.很显然，问题5是整个问题链的核心，但缺乏前面的4个导入问题，学生直接将现实物体想象成“点”缺乏过渡性.

(2) 探究性问题链.

要达到深度学习状态，探究是不可缺少的手段.探究性问题链的设计，主要应用于物理现象的本质发掘、规律归纳，避免学生滞留于物理现象、概念、定理等表面理解程度，而无法从“浅层学习”状态抽身.同时，探究过程也是不断推翻旧有知识体系的过程，相关问题链的设计要具备意义建构功能.以“伏安法测电阻”的实验教学为例，课前根据欧姆定律推导出R=U/I的公式，那么理论上利用电压表、电流表即可得出真实电阻，据此抛出一个问题“电压表及电流表有电阻吗，对测量结果有什么影响？”以此为出发点设计如下探究性问题链.

问题1：(思考)电压表上是否有电流？它有电阻吗？

问题2：(思考)电流表上是否有电压？它有电阻吗？

问题3：电压表显示出的数值与电阻两端相等吗？(思考)偏大或偏小？

问题4：排除一切操作误差干扰，实际测得的是否为理论电阻值？(思考)偏大或偏小？

问题5：假设手头的电流表内阻2 Ω、电压表内阻2000 Ω，要测定一个50 Ω左右的电阻该如何设计电路？

显而易见，问题5是整个探究性问题链的核心，但该问题链应用的根本价值，并非测定、计算的准确性，而是要学生通过探究过程，认识到电压表、电流表的内在本质，消除物理学中绝对理想的状态.反思学生在现实做题中形成的僵化思维，过度强调理论上的计算值，而将物理学知识与现实应用隔离开，这显然是利于核心素养培养的.深度学习的基本价值之一，就是具有质疑精神，这也是探究性问题链的价值所在.如根据问题5设计一种对结果影响最小的电路图.

(3) 迁移型问题链.

从学生物理知识掌握程度出发，如何判断是否达成深度学习效果？事实上，物理现象及知识体系看似复杂，其本质规律却是相对简单的，如果学生能够基于一种物理知识(如某一定理、定律)自行拓展，在现实中找到解决问题的新方法(即知识迁移)，就可以认为达到了深度学习效果.因此，迁移型问题链应用具有一定限制性，它主要基于一定物理规律掌握之后，通过现有知识构建逻辑推理模型实现的.例如，为“机械能守恒定律”设置迁移型问题链.

问题1：用自己的话表述什么是机械能守恒定律？(可举例说明)

问题2：怎样判断自由落体过程中物体的动能改变量？

问题3：打点计时器测定的是什么？

问题4：除了打点计时器，如何获取物体某一时刻的瞬时速度？

以上问题链中，问题1是基于“机械守恒定律”描述展开的，即先抛出最本质的物理规律；问题2迁移到该定律的表现层面；问题3迁移到该定律的验证手段层面；而问题4是整个迁移型问题链的核心，即根据问题1的定律内容，让学生设计出验证机械守恒定律的方法和步骤.而有了打点计时器的借鉴对象，学生知识迁移的有效性将大幅度提高.

(4) 整合型问题链.

前文中指出，高中物理知识具有抽象性、逻辑性等特点，具体到物理规律的内涵与外延层面，知识点之间的关系更加复杂，传统梳理方式(如思维导图)虽然能够有效构建知识点之间的关系，但有大多局限于理论层面，难以将物理规律及表象统一起来.整合型问题链的应用，可以在理解、掌握、应用的基础上，将碎片化的知识点变成完整的知识网络，学生在分析问题、解决问题中可以根据“问题范式”进行推演.如下较有代表性的物理题：物块质量2 kg，沿着30°斜面从顶端开始下滑，g取9.8 m/s2、摩擦系数为0.2、斜面长度1 m，分析整个运动过程.此类“斜坡下滑”问题在高中物理“功与能关系”类试题中很常见，可做为整合型问题链的基础，从受力、做功、能变等多个角度展开.由此也表明，整合型问题链比较适合高中物理复习课中运用.

问题1：分析物块受到哪些力，作图指出力的方向和大小.

问题2：计算每个方向上的力做了多少功.

问题3：物块下滑过程中动能、势能、机械能有什么变化？

……

整合型问题链在应用中可保持一定开放性，便于教师随时融入新的知识点.例如增加“问题4给物块提供一个斜面向下的力F=9.8 N，判断动能、势能、机械能的变化”，相对于常规的“记知识点”方式，整合型问题链具有更强的实效性.

5 结语

综上所述，广义上的“深度学习”是一种动态过程而非静态常量，它在针砭浅层学习“知其然而不知其所以然”教学时弊的同时，引领学生跨越死记硬背、机械做题的状态，向思维、思想、认知等更高层面发展，是培养学生核心素养的有效教学方法.而问题链的运用，能够为深度学习的达成提供坚实基础，通过发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维过程，强化自身在高中物理教学中的主体地位.