基于“框架”的物理问题设计

在以往传统的物理教学中,教师对物理知识过于注重“陈述”,学生缺少将知识与具体的问题情境联系起来的体验。这不仅不利于学生知识的掌握,也不利于问题意识的培养。本文试图从英特尔·未来教育的基本理念,基于“框架问题”,对进行初中物理课堂教学中的问题设计作一阐述。

所谓“框架问题”,即我们所设计的“问题”是用于框定一个单元或一个章节知识的学习范围,并引导学生深入学习与探究的一组问题,这一系列问题则构成一个单元或一个章节的物理知识的框架,我们把它叫做“框架问题”。通过框架问题的提出,把学生的学习置于复杂的、有意义的问题情境中,学生被置于积极的问题解决者的角度,在问题求解和探究过程中学习单元或章节知识,并能培养学生高级思维能力。一组完整的框架问题应该包含以下三组不同层次的问题:内容问题、单元问题、基本问题。下面就以“平面镜成像”这一节的教学为例加以说明。

一、内容问题的设计

在教学过程中,学生所有的能力培养都是在对必要的事实性知识与基本技能充分积累的前提下才能完成的。这些指向事实性知识与基础性技能的问题,我们称之为“内容问题”。在教学过程中学生通过对这类问题的求解和探究,能为学生发展高级思维能力打造牢固和丰富的知识基础。

在设计“内容问题”时,应该注意:一是提出的问题直接支持学习内容;二是提出的问题大多涉及的是事实,而不是对事实的阐释;三是提出的问题都要有明确的答案。在“平面镜成像”这一节的教学中,笔者的“内容问题”是这样设计的:

1.你照过镜子吗?

2.平面镜成像的原理是什么呢?

3.平面镜成像有什么特点?

①平面镜成像时,像的位置跟物体的位置是什么关系?

②平面镜成像时,像的大小跟物体的大小是什么关系?

③像与物体的连线跟平面镜有什么位置关系?

4.小明站在平面镜前1.5m处,他在平面镜中的像到平面镜的距离为__________m,他与他在平面镜中的像的距离为__________ m。

5.小军从远处向平面镜走近时,他在平面镜中的像将怎么变化?

6.水中的倒影是怎么回事?和平面镜成像的情况相同吗?

在对这些问题的求解和探究的过程中,学生能够很好的掌握基础知识,同时一些基本的技能也得到了充分的训练和培养,为高级思维能力的训练和培养打下了良好的基础。

二、单元问题的设计

内容问题在学生的学习与探究过程中是必不可少的,但如果学习与探究仅仅停留在内容问题的水平上,学生所做的只不过是寻找一些书本上的现成答案,运用的也只不过是较低级的思维技能,他们的高级思维技能是不可能得到较好的发展的。为此,有必要以单元或者章节为背景,给学生提出一些开放的、较高层次的、没有现成答案的、需要他们运用聪明才智才能够回答的问题。这类问题与固定的主题知识相关,它就是单元问题。对一个单元或者章节来说,对单元问题的求解和探究,我们应该建立在对所有内容问题的理解基础上。

在设计“单元问题”时,要注意:一是单元问题的提出必须直接与本单元或章节的具体情景相关联。单元问题要框定某个具体的课程知识,因此问题的提出要以单元为背景,与其具体情境直接相关;二是单元问题的提出必须以发展学生的高级思维能力为目的,通过具体主题引发学生对更深层次问题的思考与探究;三是设计单元问题的另一目的是要能起到激发学生的思维。这些问题把思维激发和学生争论作为吸引学生投入持续探究的手段。所以这些问题应该是开放的,使学生可以得出连教师也未曾考虑到的独特答案和具有创造性的方法。四是单元问题要没有天然固定的“正确答案”。单元问题是开放性的,这意味着学生有多种研究和讨论的方法。它们能够揭示而不是掩盖科学的争论。它们的目的在于引发讨论,揭示新的问题,而不是诱导学生得出教师预期的“那个”答案。在“平面镜成像”这一节的教学中,笔者的“单元问题”是这样设计的:

1.你知道潜水艇潜入水中后是怎样观察海面上的情况的吗?

2.香港汇丰银行大厦的楼顶装有一块大大的平面镜阵列,你知道这是起什么作用的吗?为什么?

学生在掌握了一定的物理基础知识后,在解决和探究这些问题的过程中,能加深对物理知识的理解,能把学生的思维和技能引向较高的层次。

三、基本问题的设计

单元问题可以帮助学生深入地理解主题知识,但是仅仅停留在这个层次上还是很难使学生达到对知识持久性的理解,为了使学生达到对知识持久性的理解,我们必须利用更具挑战性的、更深层次的问题来揭示物理学科内涵的丰富性和复杂性。这些问题与单元问题一样是没有明确的“正确答案”的,它指向更高级的思维技能,能够激励和维持学生的学习兴趣。但单元问题是学科和主题特定的,更适合于框定具体知识和特定研究,而基本问题则直接指向与学科的核心思想相关联的探究,更具广泛意义,更具穿透力和挑战性,这就是“基本问题”。

在设计“基本问题”时,有必要往意:一是基本问题的提出要指向物理学科的核心;二是教学过程中的一些基本问题,对学生的学习过程起着很重要的作用,因为这些基本问题,作为一个物理知识生长点,被问了一遍又一遍。尽管答案可能变得越来越复杂,问题的框架可能会有新的差异,但是最后它使我们牢固地掌握了知识,所以还要回到这些问题的探讨上来;三是基本问题要能够启发学生去研究,这样学生才会有持久的学习兴趣。在“平面镜成像”的教学时,笔者向学生提出这样一个基本问题:“怎样把我们地球上的黑夜变得像白天一样明亮?”这一问题的提出,激发了学生浓厚的兴趣,课后他们围绕这一问题展开了讨论和探究,在网上找资料、同别人交流等等,提出了很多解决的办法。这些方法包含了物理学、数学、建筑学、材料学等知识。这样学生在持久掌握物理知识的同时,学习兴趣也得到了持久的保持,解决问题的能力、高级思维能力得到培养和提高,知识的广度也得到了很好的拓展。

以上是笔者在物理教学中用英特尔·未来教育理论建构新课程物理问题尝试。课堂教学问题预设的方法是多种多样的,这还有待物理教师在教学实践中做长久不懈的探讨和研究。

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