有效設(shè)計課堂問題力促學(xué)生智力發(fā)展

葉副權(quán)

摘 要：本文主要通過對兩組教學(xué)效果差異較大的“課堂問題設(shè)計”的對比，剖析了能有效促進學(xué)生智力發(fā)展的課堂問題設(shè)計的原則及問題層次的認知特點，初步闡述了當(dāng)前中學(xué)物理課堂問題設(shè)計水平的現(xiàn)狀，并提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：問題設(shè)計；認知水平；智力發(fā)展

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）7-0066-4

在三維目標中，物理學(xué)科教學(xué)策略的選取主要圍繞能力目標展開。教學(xué)策略的實施又常依附于教學(xué)方法的選用，當(dāng)前通行的教學(xué)方法有討論法、課堂講授法、探究法與模擬角色扮演法?；诎嗉壥谡n制的組織形式與我國的文化傳統(tǒng)，當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)方法的主流還是以“教師傳授知識、學(xué)生掌握知識”為教學(xué)目標的課堂講授法。隨著對能力目標的提出，討論法、探究法等也得到了部分應(yīng)用，教師逐漸由主體成為主導(dǎo)，更多地發(fā)揮著課堂組織者的作用。教學(xué)設(shè)計是課堂教學(xué)的腳本，組織者對課堂問題的設(shè)計成為目前中學(xué)物理教學(xué)討論的熱點。圍繞其開展的課題、撰寫的論文、舉行的“同課異構(gòu)”教學(xué)研究，已從不同的角度作了很多的探索。但在講授法下，教師如何通過課堂問題的設(shè)計有效地促進學(xué)生智力的發(fā)展，提升物理思維品質(zhì)方面的探討涉及較少。本文中，筆者以“交流電的產(chǎn)生”為案例作一些探討與闡述。

1 教材分析

《交變電流》是普通高中物理選修3-2第二章第一節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)，掌握了感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的條件及其表達式。如何突破交變電流方向的變化是本節(jié)的難點，從電動力學(xué)的角度出發(fā)，由e=-■■B·nds可知，單匝線圈中感應(yīng)電動勢應(yīng)為磁通量隨時間變化的一階導(dǎo)數(shù)的負值。繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的單匝線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，其正弦變化規(guī)律（e=BSωsinωt）可以通過對磁通量進行一階求導(dǎo)獲得，然后再作出e-t圖像就能理解交變電流方向的變化。但對高二階段的學(xué)生來講，導(dǎo)數(shù)的知識還不是十分清晰，在高中物理中的應(yīng)用更少。如果這樣授課，學(xué)生在該理論的推演下獲得的知識會是十分模糊的，更不要說發(fā)展學(xué)生思維、提升學(xué)生智力了。因而目前中學(xué)階段，“交流電的產(chǎn)生”這一內(nèi)容作為新授課講解時，主要還是根據(jù)右手定則或楞次定律來理解交變電流的方向變化。

2 問題呈現(xiàn)

“人教版”中就“交流電的產(chǎn)生”提供了下列四幅圖（圖1）及四個問題。

假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，如圖1甲至丁。我們考慮下面幾個問題：

（1）圖1中，在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中的電流向哪個方向流動？

（2）在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中的電流向哪個方向流動？

（3）當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？

（4）大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，從E經(jīng)過負載流向F的電流記為正，反之為負。在橫坐標上標出線圈到達甲、乙、丙、丁幾個位置時所對應(yīng)的時刻。

結(jié)合學(xué)生的認知過程與課堂的實際操作，甲、乙兩位老師分別結(jié)合課本中提供的四個問題，對課堂問題作了重新設(shè)計，分別提出了如下問題。

甲老師

（1）我們的研究方法是從特殊到一般，請同學(xué)們觀察線圈旋轉(zhuǎn)一周，即從圖甲到圖乙到圖丙再到圖丁。這些位置特殊在哪里？

（2）線圈旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的電動勢是哪種原因引起的？

（3）既然是切割磁感線引起的，那么是哪幾條邊在切割？

（4）線圈在旋轉(zhuǎn)的過程中，這幾條邊旋轉(zhuǎn)的速率有沒有發(fā)生改變？

（5）既然旋轉(zhuǎn)的速率沒有發(fā)生改變，那么是不是意味著這些位置都有感應(yīng)電動勢？

（6）似乎和有效切割速度有關(guān)，如何把它變得更直觀？

討論完畢，學(xué)生自主填寫教師課前設(shè)計好的表格，教師巡視，在填寫結(jié)束答案校對完畢后，又提出如下問題：

（1）圖甲到圖乙和圖乙到圖丙這兩個過程中，電流方向變化了沒有？

（2）既然沒有發(fā)生變化，那么究竟是在哪些位置電流的方向即將發(fā)生變化？

（3）這個位置有何特征？一周幾次經(jīng)過這個位置？

在學(xué)生充分討論后，教師提出中性面的概念，并總結(jié)出交變電流方向變化的規(guī)律。

乙老師

（1）ABCD線圈在磁場中繞OO'軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線？

（2）在轉(zhuǎn)動的過程中，這些位置和磁感線方向是什么關(guān)系？

（3）在圖丙中線圈面積S與磁感應(yīng)強度B是什么關(guān)系？磁通量是最大還是最??？感應(yīng)電動勢是最大還是最小？感應(yīng)電流方向如何？

在學(xué)生討論完畢后，教師總結(jié)，圖丙位置就是中性面。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面的概念：（1）中性面是線框平面與磁感線垂直的位置。

（2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈的φ最大，但■=0。

然后，學(xué)生自主填寫教師課前設(shè)計好的表格，教師巡視，在填寫結(jié)束答案校對完畢后，又提出如下問題：

（1）線框處于中性面時有哪些特點？

（2）線框轉(zhuǎn)到什么位置時，電流方向改變？線圈轉(zhuǎn)動一個周期內(nèi)，交變電流方向改變幾次？

3 課堂效果評析

甲、乙兩位老師圍繞“交變電流方向改變”這個難點的突破，都想通過問題的設(shè)計、問題的提出、問題的引導(dǎo)以及問題的解決變講授為交流、討論，變學(xué)生的被動學(xué)為主動學(xué)，但其教學(xué)效果大相徑庭，前者課堂氣氛活躍，師生關(guān)系融洽，學(xué)生操作積極投入，而后者課堂氣氛稍顯沉悶。

同樣是采用了體現(xiàn)學(xué)生主體的教學(xué)形式，實踐操作為何效果卻大相徑庭呢？關(guān)鍵在于教師是否真正掌握了問題設(shè)計的原則，設(shè)問是否符合認知的過程，是否能有效促進思維的提升與智力的發(fā)展。

學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前，學(xué)生已經(jīng)有了一定的電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)知識，但是要遷移應(yīng)用到本節(jié)課卻是個難點。關(guān)于電流方向的判斷，課本中分別提出了（1）（2）兩問。在教學(xué)設(shè)計中，甲老師選擇了切割的思想，乙老師采用了楞次定律。在解決此問題中，從快捷性上來講，無論是理論還是實踐，乙老師要比甲老師簡潔明了得多。但在解決第（3）問即“當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，線圈中沒有電流； 轉(zhuǎn)到什么位置時，線圈中的電流最大？”時，甲、乙兩老師面臨的原理上的困境就不一樣了，切割思想下的特殊位置，可以通過實景的呈現(xiàn)進行有效的判斷，而法拉第電磁感應(yīng)定律下的磁通量一階導(dǎo)數(shù)為零或最大的思想，對于以初等代數(shù)為主的高中生來講理論基礎(chǔ)比較薄弱，因而學(xué)生深感困惑。當(dāng)乙老師再以切割的思想加以補充時，在邏輯體系上又顯得凌亂，因而課堂的氛圍較為枯燥、呆板，在難點的突破上更是困難重重，學(xué)生的思維也未得到充分發(fā)展。

4 優(yōu)秀的課堂問題設(shè)計，“優(yōu)”在何處

有效的課堂問題設(shè)計能促進學(xué)生由低水平認知向高水平認知發(fā)展，提升學(xué)生的智力水平。布盧姆的認知發(fā)展水平理論共分四個層次：第一層次為記憶與觀察，表現(xiàn)為學(xué)生回答“是”或“不是”；第二層次為理解和應(yīng)用，學(xué)生行為表現(xiàn)為比較、重新描述、概括、解釋、說明、聯(lián)系、使用；第三層次為分析水平，要求學(xué)生進行批判性思考，學(xué)生表現(xiàn)為分辨動機、原理、理由、得出結(jié)論、進行推論、概括、提供證據(jù)、支持觀點、分析信息；第四層次為綜合與評價水平，學(xué)生行為表現(xiàn)為創(chuàng)設(shè)新穎的問題、預(yù)測目標、構(gòu)造、提出建議、發(fā)展、評價、發(fā)表意見。

依椐認知發(fā)展水平理論，我們分析一下甲老師的問題設(shè)計。

第（1）問到第（5）問屬于記憶與觀察的認知水平即認知的第一層次，問題設(shè)計中隱含了有序的觀察引導(dǎo)，如：由特殊到一般，由靜止到運動。采用了對比的方法加強對切割的理解，如：同一時刻不同邊切割情況的對比；不同時刻，同一邊有效切割的對比。在知識層面上加強了推導(dǎo)的鋪墊，如：圓周運動速率的變與不變的判斷。

第（6）問屬于理解與應(yīng)用的認知水平，即認知的第二層。“如何把它變得更直觀？”的提出，旨在引導(dǎo)學(xué)生作出任一時刻的截面圖，訓(xùn)練學(xué)生化立體為平面的幾何轉(zhuǎn)化能力及圍繞有效切割的速度分解訓(xùn)練。

甲老師在課堂訓(xùn)練、校對完畢后提出了三個問題，第（1）問屬于第一層次的觀察；第（2）問中的“究竟”一詞的出現(xiàn)意在引導(dǎo)學(xué)生比較與推理，屬于認知的第二層次；第（3）問中的“特征上”，意在讓學(xué)生自己分析信息找出原因和理由，然后得出結(jié)論或?qū)ζ溥M行概括，找出支持自己觀點的論據(jù)，涉及多角度較高水平的思考，屬于認知的第三層次。

對于甲老師來講，如要進一步提升學(xué)生智力水平與思維層次，可以在認知水平的第四層次多作思考，讓學(xué)生自己預(yù)測問題、解決問題、創(chuàng)設(shè)問題并且基于這個問題的內(nèi)部與外部標準判斷自己的思考、行為和表達的推測，不妨提出如下問題：“有同學(xué)認為本題中電動勢的產(chǎn)生是線框轉(zhuǎn)動時磁通量中有效面積的變化引起的，你能否根據(jù)楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律來描述電流方向的變化及中性面上相關(guān)物理量的特征”。以期為較高層次的學(xué)生提供多角度的思考機會，并在理論探究的基礎(chǔ)上加深對電磁感應(yīng)規(guī)律的深刻理解，從而提升思維的深刻性。

從甲、乙兩位老師問題設(shè)計的比較，特別對甲老師問題設(shè)計的剖析，我們共同體會到了甲老師如何巧妙地克服了難點，把要解決的問題設(shè)計成由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的問題，調(diào)動學(xué)生積極主動地參與學(xué)習(xí)。學(xué)生在沖突中不斷地自我探究，在探究的過程中不斷完善，形成概念，最終掌握了規(guī)律。由于甲老師取得了良好的教學(xué)效果，我們可以看到教師對學(xué)生思考水平的控制力具有相當(dāng)大的影響，不同的問題代表著不同的認知水平。在問題設(shè)計時，教師就需要做出從低水平認知到高水平認知過程的決策，要能切中學(xué)生疑惑之處，能夠引領(lǐng)學(xué)生不斷地思考和學(xué)習(xí)，要由易到難，由有表及里，由具體到抽象，有層次、有梯度，如登山一般，拾級而上，循序漸進，讓學(xué)生有一個思考的過程，這樣有利于讓學(xué)生正確掌握所學(xué)知識，有助于學(xué)生克服畏難情緒，把學(xué)生的思維一步步引向新的臺階，使學(xué)生的智力水平得到充分的發(fā)展。

5 當(dāng)前中學(xué)物理教師“課堂問題設(shè)計”水平現(xiàn)狀與建議

能引領(lǐng)學(xué)生思考的問題設(shè)計可以有效提高一大批學(xué)生的認知能力與智力水平，但在整個問題設(shè)計水平上，經(jīng)相關(guān)課題組調(diào)查統(tǒng)計，中學(xué)教師趨向提出明顯低水平的問題，大多集中在認知水平的第一、二層次，主要局限在物理知識層面，囿于物理知識的對錯判斷，高度關(guān)注知識目標中對知識的識記和解題的應(yīng)用。主要服務(wù)于測定學(xué)生的基礎(chǔ)知識與基本理解能力的目標，以期使他們通過應(yīng)用這些知識達到較高水平的思考。因而以講授法為主的課堂教學(xué)中，大多數(shù)教師設(shè)計的一些問題主要是圍繞知識進行拆分降難，鋪設(shè)臺階，讓教學(xué)目標成為一個有意義的建構(gòu)，課堂效果較好，這也是甲老師開課成功的原因。而屬于較高的第三、四層次的課堂問題設(shè)計所占比例較少，學(xué)生批判性思維、創(chuàng)新性思維的發(fā)展不夠充分，基于課堂問題設(shè)計要有力促進學(xué)生的智力快速發(fā)展的思想認識，教師可以利用以前呈現(xiàn)不同水平的問題信息來為低級與高級問題計劃一個最理想的均衡度，以期學(xué)生知識目標實現(xiàn)的同時獲得智力的充分發(fā)展。

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（欄目編輯 鄧 磊）