基于翻转课堂下的问题意识培养与教学提问设计

袁珍 周诗文 陈文钦

[摘           要]  翻转课堂教学中学生的问题意识不强、教学提问失效时有发生，这一直困扰着一线教师。为此，运用翻转课堂教学的基本理念，对翻转课堂下的问题意识培养进行了探讨，提出了“运用延拓思想，生成新问题”“利用解题障碍，培养问题形成与表述能力”“采用变式设疑，培养好问习惯”三种策略。此外，以“麦克斯韦速率分布函数”教学片段为例，对其教学过程中的教学提问进行了设计。

[关    键   词]  翻转课堂;问题意识;教学提问

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）15-0050-02

一、引言

随着信息技术在教育教学活动中的深入应用，翻转课堂（Flipped Classromm）作为一种新的教学模式，近年来获得了全球教育工作者的广泛关注。这种教学模式的本质在于将知识的传授过程置于课前，而把知识的内化过程放在课堂学习之中[1]。目前，翻转课堂教学模式风靡我国各级学校，取得了许多可喜的成效，并开发了许多在线平台和优质的在线资源。近年来，我们基础物理在海南省首批精品在线课程项目的支持下，借助智慧树平台进行了深入的翻转课堂教学实践。我们发现翻转课堂的顺利开展除了受视微课视频的优质性、学生主体的学习积极性与自觉性、教师的组织能力和变通能力、网络平台的顺畅性和简便性等因素影响外，常常還会受到学生是否具有较强的问题意识、教学提问是否有效这两个重要因素的制约。

事实上，翻转课堂教学中学生的问题意识不强、教学提问失效现象一直是一线教师的心头大患。要改变这种现状，我们认为首先教师要为学生树立问题意识的榜样，采用恰当的提问策略，让学生通过教师的示范作用，强化问题意识，让学生从教师的提问中学会发现问题和提出问题的方法，并享受从中带来的学习的乐趣。唯有这样，才能在翻转课堂中自觉形成自主发现问题和提出问题以及解决问题的风气和习惯。本文根据我校近年来翻转课堂的实践，对翻转课堂中的问题意识培养作一些粗浅的探讨，并对“麦克斯韦速率分布函数”教学片段的教学提问进行了设计。

二、翻转课堂教学的问题意识培养策略

这里谈的问题意识，是指学生在学习过程中所产生的学习疑问和感知到的难以解决的学习问题而产生的怀疑、困惑、焦虑的心理状态，是一种力求发现问题、理清问题、破解问题的心理态势[2]。显然，这种心理态势对提高学生自主学习的效率和知识的内化能力具有重要的积极作用。因此，课堂教学中培养学生的问题意识极其重要。

（一）运用延拓思想，生成新问题

众所周知，基础物理教学中介绍的物理知识和规律常常都是理想化、特殊化的情形，与实际情况存在一定的差距。假如我们对简单物理问题作适当的延拓，便可创设出许多有利于问题意识培养的物理情境。例如，在学习了两个线圈串联或并联这一简单情形时的等效电感之后，可向学生布置课后小组合作学习作业：阅读文献[3]学习和理解n（n>2）个线圈串联或并联时的等效电感的推证过程。这种通过简单问题拓展后的学习与讨论，可以让学生经历同中见异、异中见同的体验。这种从已有知识生成新问题的方法十分有益于丰富和培养学生的问题意识，激发其学习和探究物理问题的兴趣。

（二）利用解题障碍，培养问题形成与表述能力

面对复杂问题时，采用梳理、简化的方法往往可以找到解决问题的突破口。在课堂教学中教师可以利用具体物理情境来培养学生的简化意识，从中训练学生将复杂问题有条件、有步骤地分解为简单情况，并把重点要思考和解决的问题表述出来，最终将问题转化为一系列熟知的、更为简单的情形。例如，如下练习作业：在水平光滑桌面上，现在有一大、一小两个球，其质量分别为M、m，且两球相距一定水平距离。其中，大球一端固连着一轻质弹簧（倔强系数为k），假设小球以水平初速度v0撞向弹簧的另一端，问从碰撞至弹簧达到最大压缩时需多长时间。

在求解这一问题中，我们发现大部分学生能写出两球满足的微分形式的牛顿第二定律，但对这种微分方程的求解有些茫然。此时，提示学生可以采用更为简洁的方法来考虑问题，引导学生简化问题：如果把大球、小球、轻质弹簧视作一个系统，是否可求出系统的振动周期T？可否将二体振动问题转化为单体振动问题。最终学生在问题意识的引导下发现以M为参考系，在此参考系中对m进行受力分析，列出m的微分形式的牛顿第二定律，推导出系统的振动周期为T=，显然，所求时间为T/4。将问题进行了简化。

（三）采用变式设疑，培养好问习惯

变式设疑就是将物理问题的某些初始条件加以改造，创设出一连串类似的学习疑惑和物理情境，从而使学习者产生新的认知冲突和疑惑。例如，在学习电磁感应现象时，可以联系设疑：（1）均匀变化的磁场中放置的金属圆环产生的感应电动势为多少？（2）若将金属铜环开一小口，环中电动势大小将如何变化？（3）若改成相同周长的半圆环，感应电动势又为多少？（4）若用木环代替金属环，木环中的电动势大小为多少？教学实践表明，采用这种以变设疑的学习方法，不仅可以使学习者对所学物理规律和概念从不同侧面作更深层次的理解，还对增强学生的问题意识和培养其好问习惯可以起到积极的促进作用。

在实际教学中，还可以通过创设佯谬的方法来引导学生发现问题，利用假设推演的方法来催生其问题意识。只有具有强烈的问题意识，并且掌握了必要的思维方法和策略，学生才能真正持久地养成于平常处生疑、于矛盾处深思、于定论处巧问的习惯，从而开创想问、敢问、能问、会问的学习局面，最终达成翻转课堂教学的目标。下面以“麦克斯韦速率分布函数”教学片段的教学提问设计为例，对其翻转课堂线下教学过程的教学提问作一简介。

三、“麦克斯韦速率分布函数”的片段教学设计

（一）背景简介

1855年，剑桥大学为解决土星光环的组成和稳定性问题而向全校悬赏。麦克斯韦在尝试解决这一问题的过程中，注意到大量碰撞物体的运动满足某种规律性，经过多年的研究，于1859年，导出了著名的麦克斯韦速度分布率。麦克斯韦速度分布理论完全是通过统计观念和假设推证获得的。这种用统计的方法来进行物理推证的方法是近代物理学思想上的一个重要转变，它不仅在近代机械自然观上打开了一个缺口，还为量子力学的建立和发展提供了思想武器和方法工具。一般教材只给出如下麦克斯韦速率分布函数的表达式：f（v）=，但并没有对其进行推导。

（二）猜想与假设

请学生根据以下提示，进行讨论并猜想麦克斯韦速当时的推导思路。

（1）当系统为处于某一特定温度的平衡态时，现用速度分布函数F（）和速率分布函数f（v）来描述此系统中分子的分布情况，由于速度与速率是两个不同的概念，这两种分布函数之间应该存在特定的关系，请思考能否由前者得出后者。

（2）熱动平衡时，气体分子的速度分布函数是否与速度的方向有关，是奇函数还是偶函数？

（3）猜测速度分布函数的形式，是什么性质的函数。

（4）如果把速度分布函数F（），写成各个分速度的分布函数，如在直角坐标系中，Fx（Vx），Fy（Vy），Fz（Vz），请问它们之间有什么关系。

（5）如果你猜测出了分布函数的形式，想一想函数中的一些待定常数该如何确定。

（6）若获得了速度分布函数，你如何进一步得到速率分布函数？

针对上述问题和提示，经过小组合作学习与讨论后，在教师的适当引导下大部分小组的学生基本上可获得如下猜想与假设推理过程。

（1）首先，可以肯定速度分布函数与速率分布函数有关系，只是速度分布函数是指在指定速度区间的分子数与总分子数的百分比;而速率分布函数是指在指定速率区间的分子数与总分子数的百分比。只是前者与速度的方向和大小都有关，后者只与速度大小有关。

（2）根据已有的速率分布函数为偶函数，可推知速度分布函数也应为偶函数。

显而易见，以上教学片段的教学提问和引导，十分适合翻转课堂教学模式和训练学生的思维能力。

四、结语

通过加强学生问题意识的培养和教学提问的优化设计，可以有效提高学生自主学习的积极性，提高其自主发现问题与提出问题以及探索和解决问题的能力。翻转课堂教学作为一种新的教学模式，在实际教学中仍存在许多问题亟待解决，如学生物理学习的兴趣不浓，自主提问的意识不强;教学提问启发性不够，或过于抽象，或缺少铺垫梯度，或问题表述和提问方式过于单一和乏味，缺少适当的追问、反问和必要的问题情景创设，难以激发学生进行深度思考和学习;教师对学生的认知水平、个体差异和可能存在的各种思维障碍预计不足，造成学生对相关教学提问反应迟缓等。这些问题均迫切需要广大一线教师和教育工作者去探索和解决。

参考文献：

[1]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（7）：5-16.

[2]陈海燕.论中学生问题意识培养的必要性[J].教育探索，2005，169（7）.

[3]文盛乐.关于电感线圈的联接问题[J].大学物理，2005，24（7）：12-15.

◎编辑 郑晓燕