問題研究式教學探索

楊通錦，楊世玲

（1.興義八中，貴州 興義 562400；2.凱里學院，貴州 凱里 556011）

問題研究式教學探索

楊通錦1，楊世玲2

（1.興義八中，貴州 興義 562400；2.凱里學院，貴州 凱里 556011）

結合中學物理學科特點和開展探究學習的需要，提出并嘗試以問題為出發(fā)點，將問題探究納入教學活動過程中，對以解決問題為落腳點的“問題研究式教學”進行探索，闡明“問題”的性質、種類和開發(fā)途徑，并探討實施方案及評估手段.

中學物理；問題研究式；教學探索

1 問題研究式教學的概述

所謂“問題研究式教學”，系指教師通過創(chuàng)設物理情景導入相關內容的問題，使學生從中發(fā)現物理問題，引發(fā)學習與研究的動機，激發(fā)學習情趣的教學方式.何為“問題”呢？中學物理教學中的“問題”立意于：需要研究討論并解決的矛盾與疑難、有關意外（對學生來說）的情況或事件以及要求回答或解釋的題目.問題研究式教學的課堂結構為：由問題情景（自然現象、實驗現象——“問題源”）→提出有待探索的問題→實驗研究、探討問題→再研究和實驗提出新的問題→歸納總結得出結論與規(guī)律→應用所得規(guī)律、知識與方法討論新的問題（鞏固知識、加深理解規(guī)律、強化規(guī)律與方法的應用）.

（一個知識點或一條規(guī)律的教學流程方框圖）

總之，問題研究式教學以提出問題為教的開始，解決問題是學的歸宿[4].問題研究式教學的過程可簡單地概括為：提出問題→研究、討論問題→構建知識、掌握規(guī)律和方法→解決問題→再提出問題……，這是一個螺旋式認知提高過程.學生在探討問題，提出新問題和解決問題的過程中獲得知識和能力，逐步形成問題意識，掌握科學的學習和基本的研究方法.

2 “問題”的種類

物理問題可分為理論探索問題和實驗現象、自然現象所揭示的本質問題兩類.從所提問題應起的作用角度看，可分為誘發(fā)動機的問題、待探究的問題及驗證的問題.在物理教學活動中“問題”的提出對象：一是教師，教師為了引入課題、引發(fā)懸念，激發(fā)學生的求知欲而對學生提出的有待學生研究解決的問題；二是學生，學生在學習過程中，對現象的質疑，或對教材及教師的論述產生疑問時的進一步追問.可以說前者是教師在教學中所慣用的方法，后者是課程改革在學生學習要求上所倡導的，學生提出問題是學生已投入學習的“見證”，這是“發(fā)現式教學”的學習要求，也是學生解決問題的前提條件.

2.1 教師設置的教學問題

按照設置問題的目的分類：(1)是引發(fā)懸念的問題（設問）；(2)是圍繞重點知識由相關情景誘導學生再質疑的中心問題；(3)是從理解概念的角度來設置的問題；(4)是鞏固強化知識的問題（習題）；(5)是拓展與遷移性的問題（習題）[3].

2.1.1 從引發(fā)懸念的角度出發(fā)，達到引入課題而設置的問題：為了促使學生投入研究與學習中，教師提出學生曾經見過，但未曾知曉原因的物理景象，以懸而未決心理趨勢來調動學生的思維，讓“問題”引發(fā)學生的疑問與好奇心，從而引起其探究的欲望.如飛機可以以幾百米每秒的速度在高空中飛行,為什么人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度必須為7.9km/s？以違反“常規(guī)”的現象或結果入手，刺激學生的好奇和不平的心理，從而關注事情的癥結.如在平拋運動的研究與學習中，關于平拋運動的飛行時間，可設問如下：平拋豎落儀中的兩個小鐵球，哪個先落地，此現象說明了什么？從設置伏筆及渲染氣氛入手，制造懸念，撥動學生的心弦.如關于航天飛機在上升、繞地球正常運轉和下降著陸的整個運動過程中，超重與失重現象，可以提出：我們常常在電視新聞中看到，在航天飛機里的宇航員“上不著天，下不著地”，處于飄然的狀態(tài)，這說明了什么？假若宇航員“走出”船艙，人有墜落的危險嗎？在發(fā)射上升過程中宇航員在船艙中應以什么姿態(tài)乘船更安全.

2.1.2 圍繞重點知識由相關情景誘導學生質疑的問題：如小鋼球從離心軌道上斜軌部分的某一高度由靜止開始下滑，它一定能通過豎直圓軌道的最高點嗎？它通過最高點時可能受哪些力的作用？能順利經過最高點做圓周運動的條件是什么？

2.1.3 從概念的提出、規(guī)律的探索提出問題：如力是矢量，做曲線運動的物體是在什么方向的力承擔了改變運動速度方向的任務？又如：向心力的作用效果是什么？線速度方向的變化快慢用什么物理量來描述等等.

2.1.4 為了鞏固知識、訓練方法而設置的問題：如關于向心力的來源問題，提出向心力一定是物體所受到的合力嗎？請舉例說明.又如關于做勻速圓周運動物體的線速度與半徑的關系，可提出你能分別舉出線速與半徑成正比、成反比及與半徑無關的例子嗎？還有為了鞏固把握對平拋運動研究和處理方法，可設置如下習題：一個彈性小球從某一高度拋出，打在傾角為θ的鋼板上，并恰好能沿原路徑返回，你能確定哪些相關性物理量（可以增加一些附加條件）.

2.1.5 針對習題的擴展與變形提出的追問：每個習題的命題總有一定的目的，或是為了鞏固知識，或是啟迪和訓練方法.要達到命題的目的，就應給題目賦予多種可能情景和含意，要求題目有利于變形，有變形的價值.如：人造地球衛(wèi)星在圓軌道繞地球做勻速圓周運動，向心力由什么提供？加速度的計算方法有哪幾種？為了使其做橢圓軌道運動，應采取什么措施？從近地點運動到遠地點的過程中，其運動的加速度、線速度、角速度分別怎樣變化？又如：一個物體從某高度水平拋出，落地時的速度υ大小為17.3m/s，方向水平成60o角，根據此情景，你能確定哪些未知物理量？

2.2 學生對問題研究的質疑

2.2.1 為解決教師提出的問題而提出的新問題或猜想，并設法去驗證或論證.如學生思考關于平拋運動的中心問題（兩個直線運動可以合成一個曲線運動，水平拋出的物體，可以看做是哪幾個運動的合運動？）后，可能學生一般都會提出猜相：若無重力作用，物體會做什么運動？若無初速度物體又會做什么運動？

2.2.2 閱讀中對課文所述的現象的成因提出追問.如：為什么水平拋出物體會做拋物線運動？衛(wèi)星先靠火箭攜帶著發(fā)射，通?；鸺秦Q直向上發(fā)射的，為什么衛(wèi)星會環(huán)繞地球運動？再如；繞行天體繞中心天體運動為什么會是橢圓運動而不是圓周運動？即軌道半徑由大變小或由小變大的原因是什么？（天體繞中心天體運動所需的向心力與萬有引力的關系是什么？）

2.2.3 求解聯系實際的練習題中的置疑.如物體在地球與月球之間，離開月球的距離為月地間距離的1/9時，所受引力的合力為零，若讓物體偏離此位置，它會做什么運動？又如：在軌道上運動的人造地球衛(wèi)星內的物體所受重力的作用效果是什么？在其中彈簧秤及天平、水銀氣壓計等是否還可用？

3 物理問題情景開發(fā)

3.1 問題的來源

中學物理教科書是專家組精心編制的教材，我們要充分領會其中教學思想，從中選取一些經典問題情景.但教科書并不是唯一的教材，我們還有開發(fā)校本教材的權利和責任，用好教科書，但又不能完全依賴教科書，要善于開發(fā)新的問題情景，一般來說中學物理問題應來源于以下幾個方面：

3.1.1 取材于教科書，如：關于用砂輪磨刃具說明曲線運動的方向的情景，旋轉的雨傘甩出水滴，磁鐵在一側吸引原來做直線運動的小鐵球說明物體做曲線運動的條件，牛頓說明人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理圖、衛(wèi)星的運動軌跡與運動速率的關系等都有是很好的素材.

3.1.2 產生于現實生活中的具體情景、不平常的現象、奇異的事物以及引起矛盾的說法和似乎不言而喻的但又是理論上和實際上學生暫時還解釋不了的事件.從對自然現象、實驗現象探索中提出的問題，如：水平拋出的物體，其飛行時間與平拋的初速度大小有什么關系？衛(wèi)星的運動軌道半徑越大，其運動的線速度越小，是不是說，使衛(wèi)星發(fā)射到越高的軌道，越容易？等等.

3.1.3 來源于進一步學習與研究的需要；如水平拋出的物體，不計空氣阻力時，只受重力作用，加速度恒定，即物體做勻變速曲線運動，可用勻變速直線運動規(guī)律處理嗎？

3.1.4 來源于現代科技的基本原理.如高溫超導現象、微電子技術、納米技術、磁懸浮列車等等.

3.2 問題情景的表現（表達）方式

3.2.1 文字闡述方式：做到文中有物、問題簡明可答.對于課文圖景或者學生在現實生活能夠感知的物理現象，可直接用語言文字闡明.在情景說明中，要有意識、有重點敘述，注重問題表述的措辭.如：物體在細繩拉力或內圓軌道支持力作用下，在豎直平面內做圓周運動時，其運動速率怎樣變化？通過最高點和最低點時的可能受力情況怎樣？物體能做圓周運動的條件是什么？

3.2.2 圖畫描繪方式：做到景中有文、圖文并茂.對相較復雜的物理景象，可用簡筆畫描繪出情景的主要特征、狀態(tài)或過程，可用幾組圖形來并配以簡要的說明.如輕桿作用下的小球或大環(huán)內的小環(huán)在豎直平面內做圓周運動，分析物體通過最高點時受的的可能情況，用簡明的圖來表示，能使問題一目了然.如關于運動的合成，可描繪出右邊的幾個圖景.該圖雖然與課本圖5—11相仿，但它更聯系現實生活.

3.2.3 多媒體展示方式，以突出關鍵、展示暫態(tài)

用以展示平常易忽略的、不易觀察到而又十分重要的現象暫態(tài)，突出關鍵性點.如平拋運動的軌跡研究，牛頓的衛(wèi)星發(fā)射原理，曲線運動的方向，汽車、火車轉彎的向心力，離心運動現象等.利用現代技術手段創(chuàng)設問題情景，模擬實驗現象，使學生對物理規(guī)律的形成、物理研究的基本手段有比較清楚的了解.一般中學沒有頻閃照相機，研究平拋運動的特點時，由于平拋運動過程瞬息即逝，不留痕跡，僅從課本的示圖（如圖甲）很難說服學生，按乙圖所示的裝置，讓外表涂上有色物質的小球從斜槽的適當高度滾下，小球恰能挨著豎直紙面平拋，可在紙上留下小球運動的徑跡.還可用“數理平臺（Pelab）”、“Power Point”、“Authorware”、“ Flash”等應用軟伯制作“閃光”動畫，讓學生獲得真實感受，從而相信圖甲的真實性，使學生有興趣去研究圖甲反映的運動特性，積極探尋其規(guī)律.又如：人造衛(wèi)星的運動軌道與運行速度的關系及宇宙速度，可通過編程模擬演示.也可用以下幾個有文字的圖景展示衛(wèi)星的運動動畫.

4 問題研究式教學評估

問題研究式教學的評估應從兩個方面展開，一是“問題”的價值，即教師所提的問題和學生提出問題的數量與質量.二是教學質量（結果）的價值判斷.

4.1 問題價值的評估

4.1.1 學生提出的問題

（1）提問題的勇氣和膽量.看學生是否能在課堂上當眾提出問題，對問題的表述是否清楚和恰當.

（2）提問題的數量和質量.展示一個問題情景，讓學生根據此情景提出若干問題，以學生提出問題的多少和在物理學習中的價值為評判依據.

(3)提出問題和研究問題的習慣.課堂上以及課外，學生是否主動提出和研究與討論問題，是否具備解釋和解決簡單問題的能力.

4.1.2 教師提出的問題

主要考查所提問題是否能引發(fā)研究學習的動機，是否符合學生現有知識結構與能力結構，是否聯系生產、生活實際，是否體現了研究物理的有用性，是否達到有效地啟發(fā)和引導學生開展研究性的目的等等[1].

4.2 教學質量評價

問題研究式教學的教學質量評估，應著眼于學生是否有問題意識和問題組織及問題解決的能力，質量評估可分為形成（過程）性評估和終結性評估兩種形式[2]：

4.2.1 形成性評估是以定性評價（問題的質量和數量）為主，教學過程教師要進行隨機性的口頭評價，尋找學生所提問題的閃光點.一般采用教師評定和學生討論相互評定相結合的方式，以“好”、“可以”、“有價值”等的鼓勵性措詞為佳.

4.2.2 終結性評估重在提出問題的質量、數量和解決問題的思想方法及能力.可采用常模測試法，進行量化的測評.試題內容包括對學生知識的理解與運用能力，對給定事件和情景提出問題的質量與數量，對所提問題的研究和解決能力（包括實驗設計與操作能力）等三個方面，總分若以300分計，分值權重應各占三分之一.評價結論一般采用定性描述式.對教學效果的認定，應采用傳統方式教學班與“問題研究式教學”的教學實驗班的各項分值作對比.

結束語：“問題研究式教學”與高中物理課程改革的理念相契合，在高中課程改革不斷深入的過程中，實施問題研究式教學，能調動學生學習的主動性、積極性，讓學生學會發(fā)現問題、思考問題、解決問題，這無疑是對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一條有效途徑.

〔1〕葉建柱.論物理教學中提出問題的水平[J].課程.教材.教法，2007（5）.

〔2〕陳旭遠.新課程推進中的問題反思[M].北京：首都師大出版社，2004.

〔3〕高文.建構主義研究的哲學心理基礎[J]全球教育展望，2001（3）.

〔4〕周洪林.中美教育的比較思考——楊振寧話教育（下）[J].全球教育展望，2000（30）.

G623

A

1673-260X（2011）03-0216-03

該文為貴州省教育廳2010年基礎教育科研課題“新課標下少數民族地區(qū)中學物理教學改革實施策略的研究”（項目批準號：2010B299）；貴州省凱里學院2010年度院級課題“新課標下民族地區(qū)高中物理教學改革實施略研究”（項目批準號：S1019）的階段性研究成果