基于教材與高考的雙重啟示，談學生問題意識的培養(yǎng)

楊海青

摘 要：首先，鉆研教材人教版高中物理必修一第三節(jié)估算紙帶長度，研究2016年全國高考I卷22題實驗題的第二小問推算交流電的頻率f，獲得啟示：問題意識的重要性；然后，查閱文獻，理論探究，研究問題意識對于學生核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的重要性；最后，例談日常物理教學中如何培養(yǎng)學生的問題意識。

關鍵詞：教材；高考；啟示；問題意識

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）12-0072-5

近期在備課“實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”時，查閱涉及到的高考實驗試題，研究高考，為教學定向。觀摩年級物理備課組組織的張丹丹老師執(zhí)教的《勻變速直線運動的位移與時間的關系》一節(jié)的公開課時，教材中的“思考與討論”給了筆者一些啟迪，研究教材，思考問題意識這個問題，并探討一下學生問題意識的培養(yǎng)。

1 教材分析與高考研究的啟示

1.1 鉆研教材，若有所悟

人教版高中物理必修一第二章第三節(jié)《勻變速直線運動的位移與時間的關系》一節(jié)，有這樣一個“思考與討論”（如圖1）：以“探究小車的運動規(guī)律”為探究情景，以紙帶為探究對象，估算紙帶上兩點間的位移為探究問題，構建了可探究的問題環(huán)境。姑且不論這個思考與討論在這里的教學作用，我們研究思考這樣一個問題：當學生面對“實驗：探究小車的運動規(guī)律”這個實驗問題時，會想到什么？試題會考查學生什么？不難預測，物理學科素養(yǎng)好的學生會想到實驗會圍繞“實驗原理、實驗器材、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗誤差分析和實驗注意事項”來考查。學生斷不會想到估算紙帶上兩點間的位移這個問題，更談不上微元法解決問題的方案和估算能力了?？梢姡瑔栴}意識先于解決問題的能力，甚至可以說強烈的問題意識比強悍的解決問題能力更重要。鉆研教材，對于學生的問題意識的重要性，我們?nèi)粲兴颉?/p>

1.2 研究高考，恍然大悟

無獨有偶，同樣是物理教學的指引，課程理念的體現(xiàn)者高考，也給我們些許啟迪。2016年全國高考I卷理科綜合物理部分是一套很成功的試題，不乏有導向價值的試題，例如實驗題22題。

原題呈現(xiàn)：22.（5分）某同學用圖2（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖2（b）所示。

該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)和其他條件進行推算。

（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖2（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B 點時，重物下落的速度大小為 ，打出C點時重物下落的速度大小為 ，重物下落的加速度的大小為 。

（2）已測得s1=8.89 cm，s2=9.50 cm，s3=10.10 cm，當重力加速度大小為9.80 m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此，推算出f為________Hz。

考生反響：

高考后我們對156名考生進行問卷訪談，本題考生的反映是：沒做過本實驗的學生不會做，真正做過本實驗的學生也出錯了。究其原因，考生反映平時做實驗或做物理實驗試題時，沒有深入思考，尤其是反向推算交流電的頻率f，學生潛意識默認頻率為50 Hz。題干說是驗證機械能守恒定律的實驗，考查的內(nèi)容幾乎與機械能守恒無關。

試題品悟：

本試題以傳統(tǒng)實驗“驗證機械能守恒定律”為考查載體，綜合考查速度、加速度的概念和牛頓第二定律等物理觀念，考查考生關于紙帶的實驗數(shù)據(jù)處理能力、實驗誤差分析能力、推理能力等實驗探究能力。問題設計具有較強的系統(tǒng)性和推理性，可視為“重推理的傳統(tǒng)實驗”，與其說是實驗目的的迷失，還不如說一境多問，多角度考查學生的實驗基本技能和實驗探究能力，指引高中物理的實驗教學。同一個實驗裝置可以完成不同的實驗探究，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新意識，引導教師關注、培養(yǎng)學生強烈的問題意識。

研究高考，品悟此高考實驗題，恍然大悟：以教學指揮棒的形式，啟悟高中物理教師重視培養(yǎng)學生的問題意識。實驗探究始于問題，實驗能力的培養(yǎng)從問題意識開始，創(chuàng)新思維由問題意識開啟。

2 文獻查閱，理論探究，倍加篤信

我國偉大的教育家先賢孔子說：“疑是思之始，學之端”。近代教育家陶行知先生說：“發(fā)明千千萬，起點是一問”。問題是思想、知識、方法生長的源泉，是創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的源泉。從學習心理學的視角看，所謂問題，是指這樣一種情境：個體想做某件事但不能馬上知道完成這件事所需要采取的一系列行動。從現(xiàn)代認知心理學的角度說，問題一般解釋為當人們面臨一項任務而又沒有直接手段完成時，于是就有了問題。就高中學生而言，當頭腦的工作記憶中知識經(jīng)驗與行動目標之間出現(xiàn)空缺時，學生就處在了問題環(huán)境之中。

問題意識又是什么呢？姚本先先生認為：問題意識是指學生在認知活動中意識到一些難以解決的、疑慮的實際問題或理論問題時產(chǎn)生的一種懷疑、困惑、焦慮、探究的心理狀態(tài)。這種心理狀態(tài)驅(qū)使學生積極思維，不斷提出問題和解決問題，是思維的一種問題性心理品質(zhì)。周小山等學者認為：問題意識是指問題成為學生感知和思維的對象，從而在學生心里造成一種懸而未決但又必須解決的求知狀態(tài)。關文信教授認為：問題意識是指個體對問題能夠敏銳感知，不斷地提出問題和解決問題的心理品質(zhì)。這應該就是教育家蘇霍姆林斯基所說的：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個發(fā)現(xiàn)者、探索者”。

真實生活問題有10個特征，其中第一位的就是“在真實生活中，問題解決的第一步是確定問題的存在”。愛因斯坦有此名言：提出一個問題往往比解決一個問題更重要。提出新的問題才是科學真正進步的標志。所謂提出問題，從認知心理學的角度說是個體在思維活動過程中能自覺地揭示認知中的矛盾與沖突，發(fā)現(xiàn)、形成問題并將其表達出來的行為。提出問題確定問題是否有價值，一般包括三個階段：問題的產(chǎn)生、問題的形成、問題的表述。問題產(chǎn)生階段的核心是問題意識，問題意識是提出問題的基礎，因為問題意識包含著人勇于追求真理的懷疑精神和創(chuàng)新精神。有問題意識就意味著在學習認識活動中具備一種主動懷疑，探究的心理狀態(tài)。反之，若沒有問題意識就沒有這種積極的心理狀態(tài)和敏銳的眼光，也就不可能發(fā)現(xiàn)問題所在。

人民日報理論部編輯歐陽輝認為，問題是創(chuàng)新的起點，也是創(chuàng)新的動力源。理論創(chuàng)新要有問題意識，要以問題意識引領我國哲學社會科學創(chuàng)新。

經(jīng)過這番文獻的查閱，從理論層面的探究，我們更加篤信：培養(yǎng)學生的問題意識不僅可以激發(fā)學生的創(chuàng)新動力，引發(fā)學生強烈的學習興趣和求知欲望，而且可以激發(fā)學生去發(fā)現(xiàn)、探索、研究、創(chuàng)造、不斷地追求真理。培養(yǎng)學生強烈的問題意識對培養(yǎng)拔尖的、極具競爭力的未來公民有重要意義。

3 問題意識的培養(yǎng)教學現(xiàn)狀

3.1 學生發(fā)展核心素養(yǎng)對問題意識的要求

中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的總體框架，不久前已出臺，仔細研究框架中的一個中心三個維度六大素養(yǎng)十八要點，領悟到：對學生各種意識培養(yǎng)的重視，尤其是問題意識。在文化基礎維度中科學精神的素養(yǎng)下，論述批判質(zhì)疑這個要點時，就強調(diào)性地指出學生要具有問題意識；在闡述理性思維要點時，特別點明學生要有實證意識和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度；在解讀勇于探究要點時，尤其突出學生要具有好奇心和想象力，積極尋求有效的問題解決方法。在社會參與維度中實踐創(chuàng)新的素養(yǎng)下，在闡明問題解決要點時，重點凸顯學生要善于發(fā)現(xiàn)和提出問題，有解決問題的興趣和熱情。這些都是直接或間接的論述問題意識。由此，不難發(fā)現(xiàn)，國家以頂層設計的方式在提倡、引導教育注重對強烈問題意識的培養(yǎng)。

3.2 問卷分析學生問題意識的現(xiàn)狀

我們向我校高一年級30個教學班1838名新生做了問卷調(diào)查，問卷調(diào)查情況統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)（如表1）：經(jīng)常提出問題的學生比例為5%，有時提出問題的學生比例為63%，極少提出問題的學生比例為32%。由此可見，學生有一定的問題意識和提問能力，沒有提出問題，原因是多方面的，比如性格內(nèi)向、自信心不足、學科特點、自己學科實力不強等，但最主要的原因還是問題意識淡薄，不夠強烈。

我們咨詢了本年級的學科代表老師，讓他們詳細地、總結(jié)性地描述自己課堂中學生的提問情況。借助了安徽省中小學教師教育網(wǎng)的2016年度中小學教師信息技術應用能力提升全員培訓這一平臺，以發(fā)帖提問的方式詢問我省的學生課堂提問情況。最后我們收到的信息整理顯示，與學生問卷情況基本一致。因此，學生問題意識的培養(yǎng)顯得非常緊迫！

4 學生問題意識的培養(yǎng)

如何培養(yǎng)學生的問題意識？又怎樣具體地落腳于高中物理日常教學中？我們是這樣認為的，基于頂層設計的理念思考，教師要有培養(yǎng)學生強烈問題意識的理念，這樣才能使問題意識的培養(yǎng)更具體化、漸進化、常態(tài)化和持續(xù)化。從學生認知心理學角度講，實際教學中教師可以適當創(chuàng)設氛圍，鼓勵學生主動質(zhì)疑，使學生在自由探究的氛圍里學習，滲透問題意識養(yǎng)成。立足核心素養(yǎng)的教育要求，設計并開展基于問題或基于項目的學習，圍繞真實情境中的問題展開探索，讓學生圍繞真實情境中的問題主動學習，進而解決問題。就教育教學的模式方法上講，我們可以采用問題教學法，按照創(chuàng)設問題情境—引導活動探究—討論反饋問題—反思深化問題的程序進行教學，這樣教學可以實現(xiàn)以問題為教學起點，以問題為探究學習主線，以問題為課堂的“終結(jié)”，真正構建從問題出發(fā)、引導探究、解決問題、歸納反思、發(fā)現(xiàn)新問題，再探究新問題的開放式教學模式。以開放性、問題化、自由探究的教學模式培養(yǎng)、強化學生的問題意識。

4.1 進行變式教學，激發(fā)問題意識

在日常教學中物理習題教學的作用是毋庸贅言的。以培養(yǎng)學生的問題意識為教學目標，采取變式教學的方法是很有效的。變式教學，針對同一試題情境，從不同角度設置問題，啟發(fā)學生思考，鼓勵學生主動質(zhì)疑探究，滲透對學生問題意識的培養(yǎng)。

案例1 飛船沿半徑為R的圓周繞地球運動，其周期為T。如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點A處，將速率降低到適當數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運動，橢圓軌道和地球表面在B點相切，如圖3所示。如果地球半徑為R0，求飛船由A點到B點所需要的時間。

變式教學的處理：

變式問題（1）飛船在橢圓軌道上運動時，經(jīng)過點A和點B處的速率哪個更大？若再已知飛船在點A處的速度vA，求飛船在點B處的速度vB。 【設問意圖】 考查開普勒第二定律

變式問題（2）若飛船運動周期T未知，而地球質(zhì)量M已知，其他條件不變，求飛船由A點到B點所需要的時間。

【設問意圖】 考查萬有引力提供向心力

變式問題（3）若A、B所在的圓軌道分別為近地衛(wèi)星軌道和同步衛(wèi)星軌道，請問飛船在兩軌道上運行時，向心加速度an、環(huán)繞線速度v、環(huán)繞角速度ω、周期T間的大小關系？

【設問意圖】 考查衛(wèi)星運動規(guī)律

變式問題（4）飛船正常運動在圓軌道和橢圓軌道上，經(jīng)過點A處的加速度，哪個更大？

【設問意圖】 考查牛頓第二定律與萬有引力充當合外力

變式問題（5）飛船由橢圓軌道經(jīng)過點A進入圓軌道做什么運動？飛船該加速還是減速？飛船由橢圓軌道經(jīng)過點B進入圓軌道呢？

【設問意圖】 考查衛(wèi)星變軌運動

變式問題（6）若A、B所在的圓軌道分別為近地衛(wèi)星軌道和同步衛(wèi)星軌道，某時刻近地軌道上的飛船P與同步衛(wèi)星軌道的飛船Q相距最近，從此時開始計時，何時相距最近？何時相距最遠？

【設問意圖】 考查衛(wèi)星運動的追擊問題與圓周運動的周期性問題

變式問題（7）若A所在的圓軌道上有兩顆人造衛(wèi)星P和Q，正常運行時衛(wèi)星P會撞到衛(wèi)星Q嗎？若想要衛(wèi)星P追上衛(wèi)星Q，完成對接任務，衛(wèi)星P該如何運動？

【設問意圖】 考查衛(wèi)星對接問題

4.2 開放實驗教學，實踐問題意識

實驗教學在物理教學中的地位舉足輕重，在培養(yǎng)、強化學生的問題意識方面也是一塊沃土。問題意識不能只停留在理論思考的層面，它還需要在實驗中實踐。在物理實驗中驗證自己的想法，驗證的過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，產(chǎn)生新的想法，然后再探究再發(fā)現(xiàn)，如此循環(huán)。在循環(huán)中學生的問題意識不斷加強，創(chuàng)造性解決問題的能力不斷提高。

案例2 實驗：探究小車的運動規(guī)律。

教學處理：問題指引，啟發(fā)思考，實驗原理是什么？需要用什么實驗器材測量什么物理量？按怎樣的步驟操作進行實驗？實驗目的是探究小車的運動規(guī)律，利用身邊的實驗器材進行探究。給學生提供足夠多的紙帶和新墨粉紙盤等，老師巡視保證學生能夠安全操作，并解答疑問鼓勵學生探究。

實驗效果：學生實驗的熱情被點燃，在自由自主的實驗情境中，懷揣問題意識，向各個方向求索著。實驗之后，學生學習物理的熱情明顯濃厚了，質(zhì)疑能力更強了，物理問題更多了。

學生們的探究想法摘錄如下：

小車：有無輪子對實驗結(jié)果有什么影響？反映在小車的v-t圖像會發(fā)生什么樣的變化？拉動小車的鉤碼逐漸增多，小車的運動規(guī)律發(fā)生什么樣的改變？若把鉤碼改放在小車上，又會出現(xiàn)什么樣的實驗結(jié)果呢？模擬小車上橋，下橋（如圖4、圖5），紙帶上的點跡會有什么不同？

小車軌道：用長木板和鋁合金板作為小車軌道，小車的運動規(guī)律會呈現(xiàn)什么樣的不同特點？如果在長木板上貼上學生用的面巾紙（如圖6），或者在長木板上并排放兩把長60 cm的刻度尺，小車的運動規(guī)律會有什么變化呢？用重錘墊高長木板一端，則軌道就有傾角了（如圖7），不同的傾角對小車運動的v-t圖像會產(chǎn)生什么影響？取極限化，若將木板豎直固定，細線跨過定滑輪一端掛鉤碼，一端懸小車，小車會怎樣運動呢？

定滑輪：長木板水平放置，調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使拉動小車的細線傾斜向下、水平、傾斜向上，實驗結(jié)果又會如何呢？

5 教學反思

教學的過程是一個研究的過程。在研究中提升教育教學理念，更新人才培養(yǎng)觀念，獲得指引日常物理教學的啟迪。為提高全體高中生的科學素養(yǎng)，我們高中物理課程定位于：造就高素質(zhì)的勞動者、專門人才及尖端的創(chuàng)新人才。為了更精準地實現(xiàn)這個目標，我們鉆研教材、研究高考，獲得啟示，在日常教學中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。從問題意識的培養(yǎng)開始，這里謹做拋磚引玉。

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（欄目編輯 鄧 磊）