基于翻轉(zhuǎn)課堂下的問(wèn)題意識(shí)培養(yǎng)與教學(xué)提問(wèn)設(shè)計(jì)

袁珍 周詩(shī)文 陳文欽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)不強(qiáng)、教學(xué)提問(wèn)失效時(shí)有發(fā)生，這一直困擾著一線(xiàn)教師。為此，運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的基本理念，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂下的問(wèn)題意識(shí)培養(yǎng)進(jìn)行了探討，提出了“運(yùn)用延拓思想，生成新問(wèn)題”“利用解題障礙，培養(yǎng)問(wèn)題形成與表述能力”“采用變式設(shè)疑，培養(yǎng)好問(wèn)習(xí)慣”三種策略。此外，以“麥克斯韋速率分布函數(shù)”教學(xué)片段為例，對(duì)其教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)提問(wèn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 翻轉(zhuǎn)課堂;問(wèn)題意識(shí);教學(xué)提問(wèn)

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）15-0050-02

一、引言

隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)活動(dòng)中的深入應(yīng)用，翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classromm）作為一種新的教學(xué)模式，近年來(lái)獲得了全球教育工作者的廣泛關(guān)注。這種教學(xué)模式的本質(zhì)在于將知識(shí)的傳授過(guò)程置于課前，而把知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程放在課堂學(xué)習(xí)之中[1]。目前，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式風(fēng)靡我國(guó)各級(jí)學(xué)校，取得了許多可喜的成效，并開(kāi)發(fā)了許多在線(xiàn)平臺(tái)和優(yōu)質(zhì)的在線(xiàn)資源。近年來(lái)，我們基礎(chǔ)物理在海南省首批精品在線(xiàn)課程項(xiàng)目的支持下，借助智慧樹(shù)平臺(tái)進(jìn)行了深入的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐。我們發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的順利開(kāi)展除了受視微課視頻的優(yōu)質(zhì)性、學(xué)生主體的學(xué)習(xí)積極性與自覺(jué)性、教師的組織能力和變通能力、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的順暢性和簡(jiǎn)便性等因素影響外，常常還會(huì)受到學(xué)生是否具有較強(qiáng)的問(wèn)題意識(shí)、教學(xué)提問(wèn)是否有效這兩個(gè)重要因素的制約。

事實(shí)上，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)不強(qiáng)、教學(xué)提問(wèn)失效現(xiàn)象一直是一線(xiàn)教師的心頭大患。要改變這種現(xiàn)狀，我們認(rèn)為首先教師要為學(xué)生樹(shù)立問(wèn)題意識(shí)的榜樣，采用恰當(dāng)?shù)奶釂?wèn)策略，讓學(xué)生通過(guò)教師的示范作用，強(qiáng)化問(wèn)題意識(shí)，讓學(xué)生從教師的提問(wèn)中學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的方法，并享受從中帶來(lái)的學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。唯有這樣，才能在翻轉(zhuǎn)課堂中自覺(jué)形成自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題以及解決問(wèn)題的風(fēng)氣和習(xí)慣。本文根據(jù)我校近年來(lái)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂中的問(wèn)題意識(shí)培養(yǎng)作一些粗淺的探討，并對(duì)“麥克斯韋速率分布函數(shù)”教學(xué)片段的教學(xué)提問(wèn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的問(wèn)題意識(shí)培養(yǎng)策略

這里談的問(wèn)題意識(shí)，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)疑問(wèn)和感知到的難以解決的學(xué)習(xí)問(wèn)題而產(chǎn)生的懷疑、困惑、焦慮的心理狀態(tài)，是一種力求發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、理清問(wèn)題、破解問(wèn)題的心理態(tài)勢(shì)[2]。顯然，這種心理態(tài)勢(shì)對(duì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效率和知識(shí)的內(nèi)化能力具有重要的積極作用。因此，課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)極其重要。

（一）運(yùn)用延拓思想，生成新問(wèn)題

眾所周知，基礎(chǔ)物理教學(xué)中介紹的物理知識(shí)和規(guī)律常常都是理想化、特殊化的情形，與實(shí)際情況存在一定的差距。假如我們對(duì)簡(jiǎn)單物理問(wèn)題作適當(dāng)?shù)难油?，便可?chuàng)設(shè)出許多有利于問(wèn)題意識(shí)培養(yǎng)的物理情境。例如，在學(xué)習(xí)了兩個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)或并聯(lián)這一簡(jiǎn)單情形時(shí)的等效電感之后，可向?qū)W生布置課后小組合作學(xué)習(xí)作業(yè)：閱讀文獻(xiàn)[3]學(xué)習(xí)和理解n（n>2）個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)的等效電感的推證過(guò)程。這種通過(guò)簡(jiǎn)單問(wèn)題拓展后的學(xué)習(xí)與討論，可以讓學(xué)生經(jīng)歷同中見(jiàn)異、異中見(jiàn)同的體驗(yàn)。這種從已有知識(shí)生成新問(wèn)題的方法十分有益于豐富和培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)和探究物理問(wèn)題的興趣。

（二）利用解題障礙，培養(yǎng)問(wèn)題形成與表述能力

面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，采用梳理、簡(jiǎn)化的方法往往可以找到解決問(wèn)題的突破口。在課堂教學(xué)中教師可以利用具體物理情境來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的簡(jiǎn)化意識(shí)，從中訓(xùn)練學(xué)生將復(fù)雜問(wèn)題有條件、有步驟地分解為簡(jiǎn)單情況，并把重點(diǎn)要思考和解決的問(wèn)題表述出來(lái)，最終將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列熟知的、更為簡(jiǎn)單的情形。例如，如下練習(xí)作業(yè)：在水平光滑桌面上，現(xiàn)在有一大、一小兩個(gè)球，其質(zhì)量分別為M、m，且兩球相距一定水平距離。其中，大球一端固連著一輕質(zhì)彈簧（倔強(qiáng)系數(shù)為k），假設(shè)小球以水平初速度v0撞向彈簧的另一端，問(wèn)從碰撞至彈簧達(dá)到最大壓縮時(shí)需多長(zhǎng)時(shí)間。

在求解這一問(wèn)題中，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生能寫(xiě)出兩球滿(mǎn)足的微分形式的牛頓第二定律，但對(duì)這種微分方程的求解有些茫然。此時(shí)，提示學(xué)生可以采用更為簡(jiǎn)潔的方法來(lái)考慮問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生簡(jiǎn)化問(wèn)題：如果把大球、小球、輕質(zhì)彈簧視作一個(gè)系統(tǒng)，是否可求出系統(tǒng)的振動(dòng)周期T？可否將二體振動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單體振動(dòng)問(wèn)題。最終學(xué)生在問(wèn)題意識(shí)的引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)以M為參考系，在此參考系中對(duì)m進(jìn)行受力分析，列出m的微分形式的牛頓第二定律，推導(dǎo)出系統(tǒng)的振動(dòng)周期為T(mén)=，顯然，所求時(shí)間為T(mén)/4。將問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

（三）采用變式設(shè)疑，培養(yǎng)好問(wèn)習(xí)慣

變式設(shè)疑就是將物理問(wèn)題的某些初始條件加以改造，創(chuàng)設(shè)出一連串類(lèi)似的學(xué)習(xí)疑惑和物理情境，從而使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生新的認(rèn)知沖突和疑惑。例如，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，可以聯(lián)系設(shè)疑：（1）均勻變化的磁場(chǎng)中放置的金屬圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？（2）若將金屬銅環(huán)開(kāi)一小口，環(huán)中電動(dòng)勢(shì)大小將如何變化？（3）若改成相同周長(zhǎng)的半圓環(huán)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又為多少？（4）若用木環(huán)代替金屬環(huán)，木環(huán)中的電動(dòng)勢(shì)大小為多少？教學(xué)實(shí)踐表明，采用這種以變?cè)O(shè)疑的學(xué)習(xí)方法，不僅可以使學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)物理規(guī)律和概念從不同側(cè)面作更深層次的理解，還對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和培養(yǎng)其好問(wèn)習(xí)慣可以起到積極的促進(jìn)作用。

在實(shí)際教學(xué)中，還可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)佯謬的方法來(lái)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，利用假設(shè)推演的方法來(lái)催生其問(wèn)題意識(shí)。只有具有強(qiáng)烈的問(wèn)題意識(shí)，并且掌握了必要的思維方法和策略，學(xué)生才能真正持久地養(yǎng)成于平常處生疑、于矛盾處深思、于定論處巧問(wèn)的習(xí)慣，從而開(kāi)創(chuàng)想問(wèn)、敢問(wèn)、能問(wèn)、會(huì)問(wèn)的學(xué)習(xí)局面，最終達(dá)成翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的目標(biāo)。下面以“麥克斯韋速率分布函數(shù)”教學(xué)片段的教學(xué)提問(wèn)設(shè)計(jì)為例，對(duì)其翻轉(zhuǎn)課堂線(xiàn)下教學(xué)過(guò)程的教學(xué)提問(wèn)作一簡(jiǎn)介。

三、“麥克斯韋速率分布函數(shù)”的片段教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）背景簡(jiǎn)介

1855年，劍橋大學(xué)為解決土星光環(huán)的組成和穩(wěn)定性問(wèn)題而向全校懸賞。麥克斯韋在嘗試解決這一問(wèn)題的過(guò)程中，注意到大量碰撞物體的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足某種規(guī)律性，經(jīng)過(guò)多年的研究，于1859年，導(dǎo)出了著名的麥克斯韋速度分布率。麥克斯韋速度分布理論完全是通過(guò)統(tǒng)計(jì)觀(guān)念和假設(shè)推證獲得的。這種用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行物理推證的方法是近代物理學(xué)思想上的一個(gè)重要轉(zhuǎn)變，它不僅在近代機(jī)械自然觀(guān)上打開(kāi)了一個(gè)缺口，還為量子力學(xué)的建立和發(fā)展提供了思想武器和方法工具。一般教材只給出如下麥克斯韋速率分布函數(shù)的表達(dá)式：f（v）=，但并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行推導(dǎo)。

（二）猜想與假設(shè)

請(qǐng)學(xué)生根據(jù)以下提示，進(jìn)行討論并猜想麥克斯韋速當(dāng)時(shí)的推導(dǎo)思路。

（1）當(dāng)系統(tǒng)為處于某一特定溫度的平衡態(tài)時(shí)，現(xiàn)用速度分布函數(shù)F（）和速率分布函數(shù)f（v）來(lái)描述此系統(tǒng)中分子的分布情況，由于速度與速率是兩個(gè)不同的概念，這兩種分布函數(shù)之間應(yīng)該存在特定的關(guān)系，請(qǐng)思考能否由前者得出后者。

（2）熱動(dòng)平衡時(shí)，氣體分子的速度分布函數(shù)是否與速度的方向有關(guān)，是奇函數(shù)還是偶函數(shù)？

（3）猜測(cè)速度分布函數(shù)的形式，是什么性質(zhì)的函數(shù)。

（4）如果把速度分布函數(shù)F（），寫(xiě)成各個(gè)分速度的分布函數(shù)，如在直角坐標(biāo)系中，F(xiàn)x（Vx），F(xiàn)y（Vy），F(xiàn)z（Vz），請(qǐng)問(wèn)它們之間有什么關(guān)系。

（5）如果你猜測(cè)出了分布函數(shù)的形式，想一想函數(shù)中的一些待定常數(shù)該如何確定。

（6）若獲得了速度分布函數(shù)，你如何進(jìn)一步得到速率分布函數(shù)？

針對(duì)上述問(wèn)題和提示，經(jīng)過(guò)小組合作學(xué)習(xí)與討論后，在教師的適當(dāng)引導(dǎo)下大部分小組的學(xué)生基本上可獲得如下猜想與假設(shè)推理過(guò)程。

（1）首先，可以肯定速度分布函數(shù)與速率分布函數(shù)有關(guān)系，只是速度分布函數(shù)是指在指定速度區(qū)間的分子數(shù)與總分子數(shù)的百分比;而速率分布函數(shù)是指在指定速率區(qū)間的分子數(shù)與總分子數(shù)的百分比。只是前者與速度的方向和大小都有關(guān)，后者只與速度大小有關(guān)。

（2）根據(jù)已有的速率分布函數(shù)為偶函數(shù)，可推知速度分布函數(shù)也應(yīng)為偶函數(shù)。

顯而易見(jiàn)，以上教學(xué)片段的教學(xué)提問(wèn)和引導(dǎo)，十分適合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)和教學(xué)提問(wèn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高其自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與提出問(wèn)題以及探索和解決問(wèn)題的能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)作為一種新的教學(xué)模式，在實(shí)際教學(xué)中仍存在許多問(wèn)題亟待解決，如學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣不濃，自主提問(wèn)的意識(shí)不強(qiáng);教學(xué)提問(wèn)啟發(fā)性不夠，或過(guò)于抽象，或缺少鋪墊梯度，或問(wèn)題表述和提問(wèn)方式過(guò)于單一和乏味，缺少適當(dāng)?shù)淖穯?wèn)、反問(wèn)和必要的問(wèn)題情景創(chuàng)設(shè)，難以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度思考和學(xué)習(xí);教師對(duì)學(xué)生的認(rèn)知水平、個(gè)體差異和可能存在的各種思維障礙預(yù)計(jì)不足，造成學(xué)生對(duì)相關(guān)教學(xué)提問(wèn)反應(yīng)遲緩等。這些問(wèn)題均迫切需要廣大一線(xiàn)教師和教育工作者去探索和解決。

參考文獻(xiàn)：

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◎編輯 鄭曉燕