促進(jìn)高中物理深度學(xué)習(xí)的“問題鏈”策略研究

楊鳳樓

(江蘇省江陰長涇中學(xué)，江蘇 無錫 214419)

1 引言

直觀上看，深度學(xué)習(xí)是淺層學(xué)習(xí)的相對概念，教育工作者可以從兩個(gè)維度去理解.其一，假設(shè)傳統(tǒng)教學(xué)模式下形成的常規(guī)學(xué)習(xí)理念、方法、途徑等均為“淺層學(xué)習(xí)”，那么相關(guān)行為應(yīng)該具有明顯“被動(dòng)性”特征，如學(xué)生高度依賴教師傳授、采用題海戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練解答技巧、思維僵化缺乏創(chuàng)新意識等.深度學(xué)習(xí)則處在淺層學(xué)習(xí)的對立面，強(qiáng)調(diào)“以生為本”理念下賦予一定引導(dǎo)、促進(jìn)方法，讓學(xué)生既要“知其然”更要“知其所以然”.其二，深度學(xué)習(xí)的價(jià)值不局限于知識學(xué)習(xí)，盡管在深度學(xué)習(xí)作用下能夠有效提升學(xué)生的認(rèn)知能力、豐富思維形式，但不能止步于此，還需要進(jìn)一步與立德樹人、核心素養(yǎng)、人格塑造等關(guān)聯(lián)起來，促進(jìn)學(xué)生以物理媒介獲取全面發(fā)展的渠道.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(下文簡稱：《課程標(biāo)準(zhǔn)》)指出：“物理學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)學(xué)科”，基于“自然科學(xué)”一般性研究規(guī)律、映射在高中物理教學(xué)實(shí)踐之中，物理教學(xué)及學(xué)習(xí)的本質(zhì)就是物理問題“發(fā)現(xiàn)→分析→解決”的過程，隨著物理問題難度的增加，學(xué)生物理水平也隨之提升，這一學(xué)科規(guī)律為“問題鏈”的構(gòu)建與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).

2 深度學(xué)習(xí)視域下的問題鏈應(yīng)用價(jià)值

(1) 易于激趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)由淺入深.

自然科學(xué)充滿了未知的奧秘與詭幻的現(xiàn)象，對于人類而言充滿了吸引力.高中物理(知識模塊)作為自然科學(xué)領(lǐng)域的重要組成部分，學(xué)生同樣對其描述現(xiàn)象充滿好奇心，而“問題”則是驅(qū)使好奇心向探究行動(dòng)轉(zhuǎn)化的有力武器——所謂高中物理“問題鏈”，可視為教師將驗(yàn)證性物理知識轉(zhuǎn)化成的“問題集群”，它既具有鮮明的主題蘊(yùn)含，也具有層次分明的等級，基于鏈條形式結(jié)合在一起，可滿足學(xué)生物理綜合能力由低到高的有序發(fā)展——其間，問題不斷激發(fā)并維持學(xué)生求知欲，并基于問題切換的形式進(jìn)行解答，簡單地可理解為前一個(gè)問題是后一個(gè)問題的答案，又是新問題的引線，如同“滾雪球”一樣在物理教學(xué)過程中推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生物理學(xué)習(xí)由淺入深.

(2) 層層遞進(jìn)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律.

從淺層學(xué)習(xí)進(jìn)入深度學(xué)習(xí)絕非一蹴而就，其間需要學(xué)生逐步掌握自主、探索、合作式學(xué)習(xí)手段，教師則通過“問題鏈”循循善誘，逐漸養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣.很顯然，這一過程中“問題鏈”發(fā)揮了良好的驅(qū)動(dòng)作用，且以“問題”為載體，滿足了建構(gòu)主義提出的會話、情境、互動(dòng)等要求，為學(xué)生展開物理知識意義構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).問題鏈設(shè)計(jì)方面之所以強(qiáng)調(diào)層層遞進(jìn)，是因?yàn)榻?gòu)主義學(xué)習(xí)觀強(qiáng)調(diào)釋然，學(xué)習(xí)者將新知識轉(zhuǎn)化成舊知識的過程，需要經(jīng)歷轉(zhuǎn)化、同化、內(nèi)化等一系列機(jī)制，這一切實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)就是最鄰近發(fā)展區(qū)的突破——例如學(xué)生必然要先了解“彈力”概念，才能展開“摩擦力”產(chǎn)生條件的討論——問題鏈的本質(zhì)是以問題形式，帶動(dòng)舊知識掌握向新知識掌握演化，這符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律.

(3) 循序漸進(jìn)，有助學(xué)生思維能力提升.

深度學(xué)習(xí)最明顯的特征是多元思維參與，如發(fā)散思維、創(chuàng)新思維、辯證思維等，這也是擺脫物理知識流于表面應(yīng)用的根本方式.“問題鏈”作為一種教學(xué)方法，相對于平鋪直敘的教學(xué)傳授而言具有更強(qiáng)的誘導(dǎo)性，學(xué)生帶著問題審視物理知識，更容易激發(fā)多元智能運(yùn)用，這樣在同一個(gè)或同一類物理問題中，能夠多角度、多層次地分析，從而拓展學(xué)生思維廣度、深度.事實(shí)上，任何一門課程的學(xué)習(xí)過程中，問題都是如影隨形的，“問題鏈”與問題之間的差異在于，前者處在不斷打破自身格局的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這是學(xué)生思維提升的基礎(chǔ).例如，高中物理“質(zhì)點(diǎn)”概念教學(xué)中，讓學(xué)生以自己為對象，依次提出“同一排學(xué)生內(nèi)”“教室內(nèi)”“學(xué)校內(nèi)”“地球內(nèi)”的質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)界定問題，學(xué)生更容易理解概念內(nèi)涵，以及“參考系”的存在價(jià)值.

3 深度學(xué)習(xí)視域下的問題鏈構(gòu)建原則

從思維及認(rèn)知能力培養(yǎng)角度說，高中物理問題鏈構(gòu)建并沒有一定之規(guī)，甚至一定程度上說是隨機(jī)的，只要它具備跨越淺層學(xué)習(xí)弊端效果即可.本文結(jié)合深度學(xué)習(xí)的相關(guān)特征，歸納以下問題鏈構(gòu)造原則.

(1) 聚焦性原則.

《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確表示：“物理學(xué)是基于觀察與實(shí)驗(yàn)，通過科學(xué)推理和論證，形成系統(tǒng)的研究方法和理論體系.”這意味著物理知識具有碎片性、抽象性、邏輯性等特點(diǎn)，尤其需要運(yùn)用到數(shù)學(xué)工具與模型，進(jìn)一步提高了知識內(nèi)容的復(fù)雜性與多樣性.因此高中物理深度學(xué)習(xí)的“問題鏈”設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)對核心知識聚焦性的關(guān)注.就當(dāng)前各個(gè)版本高中物理教材而言，每一單元、章節(jié)都具有的核心知識模塊，如人教版高中物理必修第一冊第一章“運(yùn)動(dòng)的描述”中，質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、速度、加速度等.問題鏈構(gòu)建過程中要圍繞著核心知識展開，客觀上，教師需要對教材有充分的了解，按照一學(xué)期教學(xué)規(guī)劃進(jìn)行分解、重組，一方面確定核心知識“是什么”，另一方面明確核心知識“關(guān)聯(lián)什么”，基于問題導(dǎo)向把核心知識分層化，梳理成一個(gè)問題鏈條.

(2) 真實(shí)性原則.

所謂真實(shí)性原則，主要針對物理教學(xué)對象及情境而言.由于物理學(xué)屬于自然科學(xué)范疇，因此物理現(xiàn)象、規(guī)律等在現(xiàn)實(shí)生活中有著較高的曝光度，教學(xué)過程中(尤其實(shí)驗(yàn)教學(xué))要構(gòu)建真實(shí)的情境，讓學(xué)生在熟悉的感覺下產(chǎn)生強(qiáng)烈代入感，以此能更好地激活學(xué)習(xí)興趣、產(chǎn)生求知欲望.具體到問題鏈的構(gòu)建方面，一方面問題表述不能過于學(xué)術(shù)化，盡量用貼近學(xué)生的語言去描述.另一方面，盡量讓學(xué)生通過真實(shí)感受去提出問題，這是分析問題、解決問題的前提，也是進(jìn)入深度學(xué)習(xí)的起步點(diǎn).

(3) 互動(dòng)性原則.

結(jié)合文獻(xiàn)成果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，一些高中物理教師在問題鏈構(gòu)建過程中容易陷入誤區(qū)，即將一組問題打造成“閉環(huán)形態(tài)”，學(xué)生一旦進(jìn)入問題鏈之后就難以脫身、陷入問題嵌套的“死循環(huán)”，這明顯是對問題鏈的誤解.從物理知識結(jié)構(gòu)角度說，問題鏈?zhǔn)禽^為開放的形態(tài)，既可以作為一個(gè)教學(xué)過程，也可以作為一個(gè)教學(xué)預(yù)設(shè)，問題鏈的“鏈節(jié)”應(yīng)該可以隨時(shí)斷開，以滿足臨時(shí)加入新問題、展開師生互動(dòng)的需要.因此，所謂互動(dòng)性實(shí)際上包含兩層含義，其一是問題與問題之間的互動(dòng)，是一種較為簡單的因果關(guān)系.其二是人與人之間的互動(dòng)，以問題為媒介，便于在相互合作、啟發(fā)的狀態(tài)下突破最臨近發(fā)展區(qū)，保障問題鏈螺旋上升的態(tài)勢.

(4) 啟迪性原則.

另一種誤區(qū)表現(xiàn)為問題鏈的內(nèi)部聯(lián)系，一些教師缺乏教學(xué)預(yù)設(shè)準(zhǔn)備，簡單地將一些問題歸納起來作為問題鏈，雖然一定程度上可以保障難度由低到高，但無法保障在問題鏈解答之后對學(xué)生產(chǎn)生啟迪.結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，高中物理教育不能只為高考服務(wù)，還要培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.啟迪性意味著問題鏈整體包含著質(zhì)疑精神，而問題之間又具有挑戰(zhàn)性、引導(dǎo)性，通過大量認(rèn)知沖突激起智慧火花.

4 促進(jìn)高中物理深度學(xué)習(xí)的“問題鏈”模式

從廣義的學(xué)習(xí)行為出發(fā)，“深度學(xué)習(xí)”既可以看作是學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，也可以視為學(xué)習(xí)過程的方向性——“深度”的出發(fā)點(diǎn)是“淺層”，而學(xué)習(xí)行為又大多是伴隨著問題展開的，由此促進(jìn)高中物理深度學(xué)習(xí)的“問題鏈”模式，本質(zhì)上可看做問題聚合的形式——在此，需要引入高中物理教學(xué)實(shí)踐中的“環(huán)境變量”，教學(xué)環(huán)境與教學(xué)形式必須保持高度統(tǒng)一，才能確保問題鏈運(yùn)用的實(shí)效性.

(1) 課上教學(xué)問題鏈組織模式.

高中物理教學(xué)主要包含兩個(gè)模塊，即理論課堂模塊與實(shí)驗(yàn)課堂模塊，雖然教學(xué)環(huán)境及教學(xué)形式存在差異，但在問題鏈模式設(shè)計(jì)上都應(yīng)遵循“課堂組織”這一限定條件.由于課堂在教學(xué)時(shí)間、資源、工具等方面的有限性，不適宜過度鋪陳問題(廣度、寬度不能過大)，因此這種狀態(tài)下的問題鏈都應(yīng)該保持收斂性特點(diǎn).教師應(yīng)該把教學(xué)內(nèi)容細(xì)分，保障一節(jié)課內(nèi)問題鏈的節(jié)點(diǎn)全部展現(xiàn)出來，讓學(xué)生圍繞著每一個(gè)問題節(jié)點(diǎn)展開“提出→分析→解決”操作.

(2) 課下自學(xué)問題鏈組織模式.

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“設(shè)計(jì)多樣化的課程模塊，促進(jìn)學(xué)生自主地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí).”此處將“課程模塊”以“問題鏈”取代，學(xué)生自主地、個(gè)性地學(xué)習(xí)主要發(fā)生在課后場域.事實(shí)上，基于“問題-自學(xué)”模式構(gòu)建問題鏈，是高中物理教學(xué)過程中不可忽視的形式，一方面是物理作為理科學(xué)科的要求，與數(shù)學(xué)、化學(xué)類似要頻繁地利用問題進(jìn)行思維強(qiáng)化、技巧訓(xùn)練，這樣才能保障綜合知識水平.另一方面，物理現(xiàn)象、知識運(yùn)用等在現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在，能夠?yàn)閷W(xué)生自學(xué)和獨(dú)立思考提供支持.由于課下自學(xué)問題鏈組織模式是脫離教師指導(dǎo)的，因此設(shè)計(jì)上要注重學(xué)生自主能動(dòng)性的發(fā)揮、潛能的發(fā)掘，如整合型問題鏈、衍生性問題鏈等.

5 促進(jìn)高中物理深度學(xué)習(xí)的“問題鏈”應(yīng)用

(1) 導(dǎo)入型問題鏈.

高中物理新課導(dǎo)入過程中應(yīng)用“問題鏈”，有利于學(xué)生新舊知識的銜接、融合，能夠從一開始就建立“深度學(xué)習(xí)”的促進(jìn)機(jī)制.在具體運(yùn)用過程中，除了要強(qiáng)化情境創(chuàng)設(shè)、增強(qiáng)真實(shí)體驗(yàn)外，還要確保新知識層面的問題鏈條結(jié)合足夠緊密.以人教版高中物理必修第一冊“質(zhì)點(diǎn)”為例，導(dǎo)入型問題鏈應(yīng)用如下.

問題1：請描述一種生活中的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

問題2：你認(rèn)為描述一個(gè)運(yùn)動(dòng)需要什么條件？

問題3：物體體積大小、結(jié)構(gòu)形態(tài)對運(yùn)動(dòng)有影響嗎？你的依據(jù)是什么？

問題4：“坐地日行八千里”描述的是地球自轉(zhuǎn)，我們?yōu)槭裁锤杏X不到？

問題5：如果把地球看作一個(gè)點(diǎn)，自轉(zhuǎn)就可以忽略不計(jì)，公轉(zhuǎn)就得到凸顯.同理，什么樣的情況下可以把物體看作一個(gè)點(diǎn)？

以上問題鏈應(yīng)用過程中，生活中的事物運(yùn)動(dòng)具有親和力、熟悉性，學(xué)生可以從飛翔的鳥、運(yùn)動(dòng)的球、飛馳的車等出發(fā)，初步萌生出參照物的意識，再層層遞進(jìn)，突出“質(zhì)點(diǎn)”這一概念.很顯然，問題5是整個(gè)問題鏈的核心，但缺乏前面的4個(gè)導(dǎo)入問題，學(xué)生直接將現(xiàn)實(shí)物體想象成“點(diǎn)”缺乏過渡性.

(2) 探究性問題鏈.

要達(dá)到深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，探究是不可缺少的手段.探究性問題鏈的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于物理現(xiàn)象的本質(zhì)發(fā)掘、規(guī)律歸納，避免學(xué)生滯留于物理現(xiàn)象、概念、定理等表面理解程度，而無法從“淺層學(xué)習(xí)”狀態(tài)抽身.同時(shí)，探究過程也是不斷推翻舊有知識體系的過程，相關(guān)問題鏈的設(shè)計(jì)要具備意義建構(gòu)功能.以“伏安法測電阻”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，課前根據(jù)歐姆定律推導(dǎo)出R=U/I的公式，那么理論上利用電壓表、電流表即可得出真實(shí)電阻，據(jù)此拋出一個(gè)問題“電壓表及電流表有電阻嗎，對測量結(jié)果有什么影響？”以此為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)如下探究性問題鏈.

問題1：(思考)電壓表上是否有電流？它有電阻嗎？

問題2：(思考)電流表上是否有電壓？它有電阻嗎？

問題3：電壓表顯示出的數(shù)值與電阻兩端相等嗎？(思考)偏大或偏??？

問題4：排除一切操作誤差干擾，實(shí)際測得的是否為理論電阻值？(思考)偏大或偏??？

問題5：假設(shè)手頭的電流表內(nèi)阻2 Ω、電壓表內(nèi)阻2000 Ω，要測定一個(gè)50 Ω左右的電阻該如何設(shè)計(jì)電路？

顯而易見，問題5是整個(gè)探究性問題鏈的核心，但該問題鏈應(yīng)用的根本價(jià)值，并非測定、計(jì)算的準(zhǔn)確性，而是要學(xué)生通過探究過程，認(rèn)識到電壓表、電流表的內(nèi)在本質(zhì)，消除物理學(xué)中絕對理想的狀態(tài).反思學(xué)生在現(xiàn)實(shí)做題中形成的僵化思維，過度強(qiáng)調(diào)理論上的計(jì)算值，而將物理學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用隔離開，這顯然是利于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的.深度學(xué)習(xí)的基本價(jià)值之一，就是具有質(zhì)疑精神，這也是探究性問題鏈的價(jià)值所在.如根據(jù)問題5設(shè)計(jì)一種對結(jié)果影響最小的電路圖.

(3) 遷移型問題鏈.

從學(xué)生物理知識掌握程度出發(fā)，如何判斷是否達(dá)成深度學(xué)習(xí)效果？事實(shí)上，物理現(xiàn)象及知識體系看似復(fù)雜，其本質(zhì)規(guī)律卻是相對簡單的，如果學(xué)生能夠基于一種物理知識(如某一定理、定律)自行拓展，在現(xiàn)實(shí)中找到解決問題的新方法(即知識遷移)，就可以認(rèn)為達(dá)到了深度學(xué)習(xí)效果.因此，遷移型問題鏈應(yīng)用具有一定限制性，它主要基于一定物理規(guī)律掌握之后，通過現(xiàn)有知識構(gòu)建邏輯推理模型實(shí)現(xiàn)的.例如，為“機(jī)械能守恒定律”設(shè)置遷移型問題鏈.

問題1：用自己的話表述什么是機(jī)械能守恒定律？(可舉例說明)

問題2：怎樣判斷自由落體過程中物體的動(dòng)能改變量？

問題3：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定的是什么？

問題4：除了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如何獲取物體某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度？

以上問題鏈中，問題1是基于“機(jī)械守恒定律”描述展開的，即先拋出最本質(zhì)的物理規(guī)律；問題2遷移到該定律的表現(xiàn)層面；問題3遷移到該定律的驗(yàn)證手段層面；而問題4是整個(gè)遷移型問題鏈的核心，即根據(jù)問題1的定律內(nèi)容，讓學(xué)生設(shè)計(jì)出驗(yàn)證機(jī)械守恒定律的方法和步驟.而有了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的借鑒對象，學(xué)生知識遷移的有效性將大幅度提高.

(4) 整合型問題鏈.

前文中指出，高中物理知識具有抽象性、邏輯性等特點(diǎn)，具體到物理規(guī)律的內(nèi)涵與外延層面，知識點(diǎn)之間的關(guān)系更加復(fù)雜，傳統(tǒng)梳理方式(如思維導(dǎo)圖)雖然能夠有效構(gòu)建知識點(diǎn)之間的關(guān)系，但有大多局限于理論層面，難以將物理規(guī)律及表象統(tǒng)一起來.整合型問題鏈的應(yīng)用，可以在理解、掌握、應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將碎片化的知識點(diǎn)變成完整的知識網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生在分析問題、解決問題中可以根據(jù)“問題范式”進(jìn)行推演.如下較有代表性的物理題：物塊質(zhì)量2 kg，沿著30°斜面從頂端開始下滑，g取9.8 m/s2、摩擦系數(shù)為0.2、斜面長度1 m，分析整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程.此類“斜坡下滑”問題在高中物理“功與能關(guān)系”類試題中很常見，可做為整合型問題鏈的基礎(chǔ)，從受力、做功、能變等多個(gè)角度展開.由此也表明，整合型問題鏈比較適合高中物理復(fù)習(xí)課中運(yùn)用.

問題1：分析物塊受到哪些力，作圖指出力的方向和大小.

問題2：計(jì)算每個(gè)方向上的力做了多少功.

問題3：物塊下滑過程中動(dòng)能、勢能、機(jī)械能有什么變化？

……

整合型問題鏈在應(yīng)用中可保持一定開放性，便于教師隨時(shí)融入新的知識點(diǎn).例如增加“問題4給物塊提供一個(gè)斜面向下的力F=9.8 N，判斷動(dòng)能、勢能、機(jī)械能的變化”，相對于常規(guī)的“記知識點(diǎn)”方式，整合型問題鏈具有更強(qiáng)的實(shí)效性.

5 結(jié)語

綜上所述，廣義上的“深度學(xué)習(xí)”是一種動(dòng)態(tài)過程而非靜態(tài)常量，它在針砭淺層學(xué)習(xí)“知其然而不知其所以然”教學(xué)時(shí)弊的同時(shí)，引領(lǐng)學(xué)生跨越死記硬背、機(jī)械做題的狀態(tài)，向思維、思想、認(rèn)知等更高層面發(fā)展，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效教學(xué)方法.而問題鏈的運(yùn)用，能夠?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)的達(dá)成提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的邏輯思維過程，強(qiáng)化自身在高中物理教學(xué)中的主體地位.