用“問題”建構(gòu)“學為中心”的物理課堂——以“指南針為什么能指方向”的教學為例

宋華強

（浙江省紹興市樹人中學，浙江 紹興 312000）

課堂應該以 “學為中心”，但這并非不要教師，而是指教師的作用發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由課堂的主宰人、主導者轉(zhuǎn)為成為輔助者、引路人，這些已經(jīng)成為物理教師們的共識.在這種教育理念的指引下，目前在各地已出現(xiàn)了多種側(cè)重點各有不同的 “學為中心”的課堂教學模式.

“學為中心”課堂的最終目的是讓學生能自主思考、自主建構(gòu)知識，是要讓學生建構(gòu)起能靈活提取與應用的“活知識”.“問題”是思維的起點，是科學研究的起點.能否用“問題”來建構(gòu)“學為中心”的課堂呢？本文以“指南針為什么能指方向”的3次教學設計的變化為樣例，介紹、描述了一種用“問題”來建構(gòu)“學為中心”的課堂.

1 從“知識中心”向“學為中心”的轉(zhuǎn)變——一個樣例的剖析

為了上好“指南針為什么能指方向”一課，我們對這節(jié)課的教學設計進行了3次較大的變動，每一次變動都反映出我們對課堂教學本質(zhì)的認識有了新的變化，不知不覺地發(fā)現(xiàn)，我們正在進行著由“知識為中心”課堂向“學為中心”課堂的轉(zhuǎn)變.現(xiàn)對這3次教學設計進行分析，以便剖析我們教學思想的轉(zhuǎn)化軌跡.

1.1 以知識邏輯為線索的教學設計

“指南針為什么能指方向”這節(jié)課主要是介紹磁的有關(guān)知識.從知識的難度來講，不是很難，而且小學《科學》課程中也有相關(guān)內(nèi)容的介紹，因此教師判定學生對這一內(nèi)容的學習不會有太多的困難.教材是教材編寫者精心設計的創(chuàng)造性成果，往往以知識的內(nèi)在邏輯為線索來組織教材內(nèi)容.因此，教師就以此作為線索來設計課堂教學，其教學設計簡述如下.

教學設計1：先介紹什么叫磁性、磁體和磁極.接著介紹磁鐵有S、N兩個磁極.然后進行活動1，用條形磁鐵吸引大頭針（或鐵屑），讓學生根據(jù)實驗現(xiàn)象歸納出條形磁鐵的磁性是兩端強中間弱.接著進行活動2，通過磁極間的相互作用，得出同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的結(jié)論.接下去演示磁化實驗，小結(jié)磁化的方法.最后介紹磁場、磁感線的分布及地磁場等內(nèi)容.

從上述設計中可以看出，教師是按照教材順序進行教學設計的，其內(nèi)在思路就是知識的邏輯結(jié)構(gòu).進行各種演示實驗的目的是為了得出相應的科學知識.整堂課上下來，沒有什么意外，學生對磁的知識要點掌握得也比較好.

可以看出，這堂課定位于知識的傳授.整個教學過程是由教師控制的，學生是被動跟著教師進行學習.學生的思維是受教師控制的，能動性很少.各個實驗之間沒有多少內(nèi)在邏輯關(guān)系可言，是因為教材需要講解這些知識，所以教師需要演示這些實驗.

不可否認，以知識的內(nèi)在邏輯作為教學設計的主線是最常用的課堂教學設計方法之一.然后符合知識的內(nèi)在邏輯，并不一定符合學生的認知邏輯.介紹完磁性后需要介紹磁極，介紹完磁極后需要介紹磁極間的相互作用規(guī)律，這是知識發(fā)展內(nèi)在邏輯的要求.但學生在了解磁性后必然會想到磁極嗎？學習了磁極后必然會想到磁極間的相互作用規(guī)律嗎？以“學為中心”的課堂應該是符合學生的認知邏輯的課堂.因此，我們認為需要對以知識邏輯為線索的設計進行修改.

1.2 以虛擬情景為線索的教學設計

教學設計1雖然條理清晰，但并不能很好地體現(xiàn)出“學為中心”的課堂教學特點.我們希望課堂能更符合學生的認知邏輯，讓課堂能跟著學生的思維走，于是有了第2種教學設計.

教學設計2：教師虛擬了一個“探寶”的情景，學生首先來到一座“城堡”前，規(guī)定先從湖中釣到魚的小組才能順利進入城堡，而釣魚的過程也是磁體吸引鐵塊的過程.接下來，學生進入城堡，在每一個房間都有一個預設的問題等待著他，學生只有順利完成這些問題才能打開一座座緊閉的大門，最后取得寶藏，而要解決房間中的問題，就必須要用到磁體、磁極、磁化的知識.

例如在進入城堡的第1個房間時，房間的半空中水平懸掛著1塊巨大的條形磁體，條形磁體下面有3條路分別通向?qū)γ娴?扇門，房間內(nèi)的工作人員要求每一位探寶者背負1塊鐵塊選擇其中1條路順利到達另一個房間，讓學生猜想走哪條路最安全.（條形磁鐵中間磁性弱，中間的路最安全.）

與教學設計1明顯不同的是，在這個教學設計中有一條明顯的線索：探寶.這里的探寶情景是虛擬的，是教師虛構(gòu)的.探寶這一虛擬情景，對調(diào)動學生的學習興趣有非常大的作用，然而也引起了如下的兩點疑慮.

（1）情境認知理論強調(diào)“學習的設計要以學習者為主體，內(nèi)容與活動的安排要與人類社會的具體實踐相聯(lián)通，最好在真實的情景中，通過類似人類真實實踐的方式來組織教學，同時把知識的獲得與學習者的發(fā)展、身份建構(gòu)等統(tǒng)合在一起.”［1］通過虛擬情景所獲得的知識能在實際中遷移應用嗎？利用虛擬情景，真的能建構(gòu)起“學為中心”的課堂嗎？

（2）虛擬情景對調(diào)動學生的學習興趣，無疑是有積極作用的，但學生的認識邏輯與學生的認知興趣是兩回事情.教學設計2調(diào)動了學生的學習興趣，促使學生持續(xù)地學習下去，但這是否使得物理課堂更符合學生的認知規(guī)律呢？是否使學生建構(gòu)的知識更具意義性呢？

我們認為教學設計2也沒能很好地體現(xiàn)“學為中心”這一教學理念，還需要繼續(xù)修改.

1.3 以問題解決為線索的教學設計

從課堂效果來看，教學設計2明顯優(yōu)于教學設計1.然而，僅有興趣是不夠的，我們希望能提供一個讓學生能進行知識建構(gòu)的真實情景，也希望物理課堂能以學生的認知邏輯為線索進行組織的，于是就有了教學設計3.

教學設計3：學生對指南針是較為熟悉的，很多學生都使用過.但是，“怎樣利用鋼鋸條制作一枚指南針？”對學生而言這是一個困難的問題.要制作指南針必須學習磁的有關(guān)知識，學習知識的目的是為了制作指南針.因此要求學生學習教材內(nèi)容，在這個過程中，教師給以適當?shù)慕M織引導，讓學生學習“磁性”、“磁極”等基本概念，然后讓學生動手磁化鋼鋸.如何讓具有磁性后的鋼鋸條指示方向？大家想出各種不同的方法把鋼鋸條懸掛起來.有提出用細線懸掛的，有提出用針尖作支架的，還有的提出懸浮在水面上，或者將其磨得很光滑放在一個十分光滑的平面上等等.動手懸掛完鋼鋸條后，還要確定磁化后鋼鋸的S極、N極，最后利用學生自己制作的指南針來判別南北方向.

教學設計3的明顯特征是教師給了學生一個明確的問題：“怎樣利用鋼鋸條制作1枚指南針？”在這堂課中，為什么要學有關(guān)磁的知識？因為要制作指南針.學生的學習是有明確目標指引的，學生在大腦中建構(gòu)的知識是圍繞制作指南針這個問題來建構(gòu)的，從而在大腦中儲存了有意義的信息模式.也就是說，這里是用制作指南針這一問題，使知識條件化、使學生能熟練提取與具體問題相關(guān)的知識.“用認知科學家的話來說，專家的知識是‘條件化的’——它包括對有用的情景的具體要求.非條件化的知識常常指‘惰性’知識，盡管關(guān)聯(lián)，因為它是未被激活的.”［2］

分析上述教學設計，我們可以發(fā)現(xiàn)這樣的課堂至少有以下特點：一是課堂是以問題為框架組織起來的；二是學生是圍繞問題來建構(gòu)知識的；三是教師密切關(guān)注學生知識建構(gòu)的過過程，及時給與反饋，適時調(diào)整教學進度.這樣的課堂可以看成是“學為中心”的課堂.

2 “問題”為何能擔當起建構(gòu)“學為中心”課堂的重任

上述3種教學設計的變化體現(xiàn)了由“知識中心”課堂向“學為中心”課堂的轉(zhuǎn)變.要建構(gòu) “學為中心”的課堂，首先應界定這個“學”到底是什么意思？第一種意見認為這個“學”是指“學生”.課堂教學必須以學生為中心，學生是課堂的主體，教師是輔助者、引導者.這種解釋并沒有錯誤，但這樣的解釋過于籠統(tǒng)和粗疏，對設計課堂教學而言缺少有價值的實際指導.第二種意見則進一步認為這個“學”是學生學習的“學”.相比較而言，這種意見更深一層.教師的教必須圍繞學生的學，學生學的方式是指導教師教的依據(jù).對于學生到底是如何學習的？學習科學已經(jīng)有大量的研究成果.學習科學中的行為主義理論、認知理論等更多的是從微觀知識的學習過程來描述學習的.學生學的微觀過程是動態(tài)的、變化多端的，教師實際是難以把握的.課堂教學設計是對課堂的中觀規(guī)劃，以這些學習理論來指導中觀的教學設計是困難的.

是否可以從學生頭腦中的知識建構(gòu)過程來看待這個“學”？學生頭腦中的知識結(jié)構(gòu)與教材中所呈現(xiàn)的知識結(jié)構(gòu)是不完全相同的.教材往往按照知識的邏輯結(jié)構(gòu)來安排教學內(nèi)容，因此在教學設計時教師應對教材知識的呈現(xiàn)方式進行適當重組與改造，使教學知識的展現(xiàn)過程符合學生內(nèi)在知識的建構(gòu)過程.

學生內(nèi)在知識的建構(gòu)過程是內(nèi)隱的，教師無力探明.這樣，依據(jù)學生內(nèi)在知識的建構(gòu)過程來建構(gòu)“學為中心”的課堂豈不是一句空話？約翰.D.布蘭思福特等認為“專家的知識不僅僅是對相關(guān)領域的事實和公式的羅列，相反它是圍繞核心概念或‘大觀點’（big ideas）組織的，這些概念和觀點引導他們是思考自己的領域.”“這意味著課程亦應按概念理解的方式組織.”［2］這一研究結(jié)果給我們的啟示是：教師應設計出“大問題”，這個“大問題”中包含了所謂的“核心概念或大觀點”，這個“大問題”就是讓學生的知識得以建構(gòu)的支點.學生可以通過小組合作的形式共同完成有意義的問題，學生有充分的機會開展學習活動，確定他們?yōu)橥瓿蓡栴}需要學習什么知識以及怎樣提出解決策略.“通過這樣的問題解決活動，學習者可能會對問題中所蘊含的關(guān)系和規(guī)律形成新的理解，建立解決這類問題的新圖式.”也就是說“問題解決活動還可以幫助學習者建立新圖式，形成新概念，發(fā)現(xiàn)新原理.”［3］

由此可見，要建構(gòu) “學為中心”的物理課堂，教師的中心工作不是去探尋學生知識建構(gòu)的內(nèi)在過程，而是去尋找適合學生知識建構(gòu)的“大問題”.通過問題解決，學生能自主建構(gòu)起有意義的知識，因此，“問題”也就能擔當起建構(gòu)“學為中心”物理課堂的重任.

3 如何利用“問題”建構(gòu)起 “學為中心”的課堂

要用“問題”來建構(gòu)“學為中心”的課堂，問題的設計是關(guān)鍵.這個問題可能并非指向課程的核心內(nèi)容，要解決它也不僅限于一個概念和一條原理.然而，這個問題一定要能搭建整個課堂教學的框架，能統(tǒng)攝起課程的核心內(nèi)容.這個問題“在問題形式上常常是結(jié)構(gòu)不良的、開放性問題，而不是有標準答案和解法的定義完好的問題.”［3］在具體課堂教學中，還需要提出各種各樣的下位“子問題”，子問題是為獲得某一具體知識而提出的.解決子問題所獲得的知識或許是零碎的，通過大問題的解決，把這些零碎的知識綜合起來，成為有意義的知識.如在上述教學設計3中，“怎樣利用鋼鋸條制作一枚指南針？”并非核心內(nèi)容.然而，這一問題卻是一個統(tǒng)攝性的“大問題”，利用這一問題能建立課堂教學的框架，把教材中有關(guān)磁的知識整合起來，設計出一堂完整的課來.怎樣磁化鋼鋸？這是“子問題”，是針對磁化這一具體的知識點提出的.我們可以圖1來表示問題與知識點之間的相互關(guān)系.

圖1

若能利用一個“大問題”來設計一堂課，這固然很好.然后有時要找出這樣的大問題來統(tǒng)攝整節(jié)內(nèi)容的知識往往是困難的，為此，需要作適當?shù)淖兺?可以利用2～3個具有統(tǒng)攝性的大問題串聯(lián)起來設計出課堂的框架，這些大問題之間可能是并無多少實質(zhì)聯(lián)系，相互之間因為課題而具有一定的內(nèi)在邏輯.用圖2可以表示知識點與問題之間的關(guān)系.

圖2

例如，進行“電荷與電流”這節(jié)課的教學時，由于較難用一個大問題來建立課堂框架，因此可設計兩個具有一定統(tǒng)攝性的大問題：（1）用絲綢摩擦后的玻璃棒為什么能使驗電器張開？（2）電流是怎樣形成的？為解決大問題1提出如下子問題：摩擦后發(fā)生了什么？靜電有什么性質(zhì)？電子能發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)移？電荷間的相互作用規(guī)律是怎樣的？同理，為了解決大問題2提出如下子問題：金屬導體中正電荷能否運動？電子運動方向和電流方向是怎樣的關(guān)系？為什么要強調(diào)定向移動？在這兩個大問題的統(tǒng)攝下提出了很多下位子問題，子問題的解決是為大問題的解決服務的.兩個大問題之間雖然沒有很強的邏輯關(guān)系，但都指向課題.

需要注意的是，一堂課中“大問題”不宜過多.我們希望學生利用大問題來建構(gòu)整體性的知識，倘若大問題過多，必將使課堂渙散，達不到圍繞大問題建構(gòu)知識的目的.

對于“學為中心”的課堂，“具體地說，就是組織和指導有問題的學習，有小組活動的學習，有學生將自己理解的東西用作品表現(xiàn)出來與同伴共享、相互欣賞的活動的學習.”［4］“學為中心”課堂的樣式可以是多種多樣的，用“問題”建構(gòu)的“學為中心”的課堂可以將獲得知識和應用知識整合起來，將“知”與“行”整合起來.

1 焦建利，賈義敏.學習科學研究領域及其新進展［J］.開放教育研究，2011（2）.

2 約翰·D·布蘭思福特等.人是如何學習的：大腦、心理、經(jīng)驗及學校 ［M］.上海：華東師范大學出版社，2013.

3 張建偉，孫燕青.建構(gòu)性學習［M］.上海：上海教育出版社，2005.

4 佐藤學著，李季湄譯.靜悄悄的革命［M］.長春：長春出版社，2003.