“问题链”在高中物理教学中的实践研究
The Practical Research of “Problem Chain” in High School Physics Teaching
DOI: 10.12677/ae.2024.1471265, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 姜海英, 王红岩*:北华大学理学院,吉林 吉林
关键词: 问题链高中物理教学Problem Chain High School Physics Teaching
摘要: 随着科技的发展和新课程标准的提出,高中物理教师的教学模式也需要进行改进。本文主要从“问题链”在高中物理教学设计和课堂教学中的实践这两方面进行阐述,结合具体的知识提出相应的“问题链”,激活学生内在求知欲望,引导学生思考与探究,形成系统化知识结构体系,促进物理核心素养的落实,为广大一线教师和教育研究者在“问题链”教学研究方面提供思路与参考。
Abstract: With the development of science and technology and the introduction of new curriculum standards, the teaching mode of high school physics teachers also needs to be improved. This paper mainly expounds the practice of “problem chain” in high school physics teaching design and classroom teaching, and puts forward the corresponding “problem chain” in combination with specific knowledge, activates students’ inner desire for knowledge, guides students to think and explore, forms a systematic knowledge structure system, promotes the implementation of physical core literacy, and provides ideas and references for the majority of front-line teachers and educational researchers in the teaching research of “problem chain”.
文章引用:姜海英, 王红岩. “问题链”在高中物理教学中的实践研究[J]. 教育进展, 2024, 14(7): 1004-1009. https://doi.org/10.12677/ae.2024.1471265

1. 引言

现如今,高中物理的日常教学中,通常采用的是提问式的教学方法。但是如果提出的问题过于零碎,缺乏系统性,只是采取“填空式”提问,对于培养学生科学思维效果不好。“问题链”教学模式,是通过先设计一些简单浅显的问题,再设计复杂多变、一环套一环的问题,来创设思维情境,提高学生对学习物理的热情,培养学生的科学思维,使学生具备物理学科核心素养的一种教学模式。教师以教学目标为依据,设计具有整体性和逻辑性的“问题链”,能够让学生自觉接受知识、养成探究问题的习惯,从而提高课堂教学效果,事半功倍。教师应以教学目标为指导,结合教材内容选择合适的“问题链”进行教学,设计具有逻辑性与系统性的问题进行提问,更能够发展学生的思维能力,保证课堂教学质量。鉴于此,本文将对“问题链”在高中教学中的实践进行探讨。

2. “问题链”的研究基础与研究现状

2.1. 研究基础

2.1.1. 最近发展区理论

是由前苏联心理学家瓦西里·大卫诺维奇·列兹金提出的,它强调学生在有帮助的情况下能够完成的学习任务的范围。在“问题链”的设计中,教师需要根据学生的当前认知水平,设置略高于其实际水平但又在最近发展区内的问题,以激发学生的学习兴趣和探究欲望,促进学生的认知发展。

2.1.2. 问题教学理论

问题教学理论强调在教学过程中,通过提出问题、分析问题和解决问题来促进学生的主动学习,培养学生的思维能力和解决问题的能力。在高中物理教学中,教师可以通过设计一系列紧密联系、由浅入深、层层递进的“问题链”,引导学生主动思考和探究,实现教学目标。

2.2. 研究现状

近年来,关于“问题链”教学在高中物理教学中的应用研究逐渐增多,这些研究从不同角度探讨了问题链的设计原则、实施策略、效果评估等方面,为问题链的研究提供了有力的理论支持和实践指导。

在《关于“问题”和“问题链”》中姚禾提出:“问题链”,要求各个问题之间巧妙地关联;在使用“问题链”时应符合以下要求:1) 每一个问题都必须是“好问题”并与上一个问题匹配;2) 在一定程度上,能包含重要知识点、一般的题型、简单的解题技巧;3) 每个问题之间要具有逻辑性和启发性。”

在《“问题链”的类型及教学功能》中王后雄提出:问题链是指教师在达到特定的教学目的的同时,把课本上的知识以学生原有的知识和经验转化成一套有层次的、有系统的教学问题。它是有中心的,有顺序的,相对独立的,互相联系的。“问题链”教学法可以帮助学生更好地理解知识,更好地掌握知识,发展思维,评估教学效果,促进学生达到预定的学习目的[1]

蔡伟在《巧用问题链导学,提高语文课堂效益》一文中,提出问题链的应用方式:1) 集中式提问;2) 启发式提问;3) 迂回式提问;4) 阶梯式提问。

在高中物理教学中,老师可以设计一系列环环相扣、由浅入深、层次分明的“问题链”,引导学生主动思考和探究,实现教学目标。

3. “问题链”在高中物理教学中的运用重要性

3.1. 旨在激发兴趣,逐步引领学生深入学习

高中物理在自然科学的这个广阔领域中占据着至关重要的位置,常常引起学生们对各种现象和定律的好奇与探索。“疑问”作为一种强大的催化剂,能将思考转化为实际行动。于是,有了高中物理的“问题链”概念,它是教师将物理学的定理和实验转化为一系列相互关联的问题。这一系列问题鲜明地围绕特定主题展开,且层次清晰,像一条紧密的链子,一个问题引发另一个问题,保持并增强学生的求知欲望。这种模式可以理解为,前一个问题的答案引导了后一个问题的产生,同时也引导出新的探索方向,犹如“滚雪球”效应,在物理教学中逐步深入,有效激发学生的学习热情和兴趣

3.2. 层层递进,符合学生学习认知规律

从低层次的学习与认知转入到高深层次绝非一朝一夕的事,在这个教育过程中,学生被鼓励进行自我驱动、探究性和协作式的学习,而教师则借助精心构建的“问题链”来引导他们,逐步培养他们的主动性。显然,“问题链”在此起到了积极的推动作用。其设计的关键在于逐步深入,因为理解新知识往往需要与已有的知识相融合。比如,学生必须先掌握“弹力”的概念,才能有效地探讨“摩擦力”的产生条件。“问题链”的核心功能就是以问题为载体,有机地联结新旧知识,这与学生的认知发展规律相吻合。

3.3. 多维思考,有助于学生的思维能力发展

“问题链”教学策略以其独特的启发性,相较于传统的讲授方式更能激发学生的学习主动性。它鼓励学生在探究物理知识时提出疑问,从而刺激他们的思考过程。这种方式让学生能从多个维度和层次深入剖析同一物理问题,逐步提升其思维能力。采用“问题链”教学法,不仅能够增强学生对物理学科的喜爱,提升他们在课堂上的参与度,也能建立他们学习物理的自信心。更重要的是,这种持续思考的习惯会使得学到的知识更加根深蒂固,从而提高课堂效率[2]

4. “问题链”在高中物理教学设计中的实践

4.1. 问题的设置要有针对性、层次性

新课程标准强调提高学生分析、比较和归纳和总结的能力。因此,教师要有针对性地提出问题,要分层次地提出问题。在此基础上,结合课堂教学的实际情况,进行一系列的问题的设计,帮助学生更好地理解和掌握所学的知识。

例如,在“惯性”的学习中,重点让学生理解质量是惯性的唯一量度。可以设计以下“问题链”:1) 冬奥会比赛中,为什么冰壶在运动员松手后还会继续运动?2) 为何体操选手和相扑者的重量有差异?3) 物体加速时或者质量变化时,物体的惯性会不会变大?这一系列多层次的问题使学生自然的将抽象的“惯性”概念与具体的“质量”概念联系在一起,让学生对于“惯性”的知识有了深刻的理解与认识。

4.2. 问题的设置要生活化、情境化

科学源于生活,只有深入生活,才能让学生感受到知识的意义和价值。高中物理的知识对于学生来说具有较大的难度,知识偏向于理论,要求学生具有高度的思考能力,许多学生在初入高中时,其思维能力尚未充分开发。为此,设计以日常生活为依托、富于情境的“问题链”,能更有效地引起学生的学习热情,降低学习物理的难度[3]。这就要求教师能够用通俗易懂的语言来解释具体的问题,并对问题的情境进行精心的设计。

比如,对于“超重、失重”这一内容,课程标准中提出了“通过实验”来了解“超重”与“失重”的概念。以同学们都比较感兴趣的过山车或者是跳楼机之类的游乐设施去设计问题——请同学们分析一下,过山车开动过程中的受力。从同学感兴趣的情境入手,给予学生一种身临其境的真实感,增加同学们的积极性。

4.3. 问题的设计要具有系统性

物理是一种有系统性的科学,它通过知识间的关联,使学生能够系统地掌握和理解所学的知识。这里的知识串联不仅仅是一节课的知识串联,可以是一章节,一本书,可以是力、热、光和电的结合。有了这个串联体系,学生们对物理的理解就会变得更加容易。

例如,针对必修一“力与运动”这一章节,物理概念比较多,而且联系密切,在老师的讲解下,需要将质点、参考系、坐标系、位移、速度和加速度等一系列知识联系起来。设计以下问题:问题1. 怎样来描述一个移动的对象?问题2. 物体的位置是怎样被量化的?问题3. 用什么来描述物体的位置改变?问题4. 怎样来表达位置改变得快与慢?问题5. 怎样来形容速度的改变快慢?这五个问题将此章节中的重点知识联系在一起。

5. “问题链”在高中物理课堂教学中的实践

5.1. 构建“问题序列”,以激发内在的学习渴望

在提升高中物理课堂效率的过程中,教师需匠心独运地设计一系列“问题链”,以点燃学生对知识的热情和好奇心[4]。为实现这一目标,关键在于遵循以下原则:首先,应以培养核心素养为目标,根据教学主题和关键知识点,精心构思出能引发深思和探索的问题,并巧妙地将它们连贯起来;其次,问题设计也应贴近学生的日常生活,创造出生动实际的情境,以此激发学生的求知热情。

例如,在讲解“通电自感和断电自感”现象时,教师运用了“问题链”教学策略来激发学生的探索精神。教师会详细介绍实验设备,并配以清晰的图像说明,随后邀请两位学生亲自参与实验,亲身体验并描述观察到的现象。实验结束后,教师会巧妙地通过一系列问题引导学生思考:当闭合开关时,手掌是否有特殊的感知?接着,为何在开关断开时,手会感到轻微的麻木?这种独特的感受是否持续存在?此外,开关断开后,线圈是如何影响电流的?再者,电流的方向是怎样的?教师首先利用实践情境,然后通过精心设计的问题引导,有效地提升学生的兴趣和好奇心,进而促使他们主动地、积极地进行探究性学习,以此点燃他们的内在求知热情。

5.2. 以“问题链”启发,引导学生探究

在新一轮课改的深化中,科学地设计出一条值得探究的“问题链”,让“问题链”的导向作用得以实现,让学生在思考、探究和解决物理问题的过程中,对物理知识进行深刻的构建。

例如,在讲解“伏安法测电阻”的实验时,教师可以考虑提出一个核心问题以激发学生的主动学习,问题是:“如果电压表和电流表有电阻,会如何影响在实验中所测量的电阻值呢?”鉴于这个问题的复杂性,教师紧接着构建了一组阶梯式的简易问题,共四个,旨在逐步引导学生理解:1) 电压表是否允许电流通过?有没有内阻?2) 电流表上会不会有电压?有无内阻?3) 电压表上显示的电压,是否和电阻上的电压一致?4) 在剔除了所有实验因素后,实际测量的阻值是否存在误差?提出这四个小问题后,教师指导学生分组,并在这四个“问题链”的引导下思考、交流、探究。通过这样的引导,让学生更好的思考与探究这个中心问题,顺利完成探究任务,实现综合能力的提高,对知识的理解与掌握也会更加的深刻明晰。

5.3. 构建“问题链”,推动知识的迁移

在教育实践中,应强调知识的灵活应用和迁移,以全面提高学生的物理理解能力。特别是对于高中物理,尽管有些概念可能显得深奥,但其本质知识是简洁明了的。因此,高中物理教师可以巧妙地利用“问题链”这一策略,通过设计一系列问题来引导学生,以此激发他们的思考能力,有效实现知识的迁移和应用[5]

例如,在学习“电场”这一节内容时,电场的概念很抽象,为了让学生更好的理解电场,可以通过复习之前所学的重力场,完成物理知识的内化、迁移,教师可以设计以下“问题链”:1) 由于地球的吸引,物体一定会受到什么力的作用?2) 只有与地球接触的物体才受到重力吗?3) 不需要接触就会产生力的作用说明重力属于场力,物体处在重力场中,那么两个电荷之间不接触有没有力的作用呢?4) 电荷的四周存在的电场,与重力场有没有什么相似之处?经过这一系列“问题链”的启发,从重力场到电场,推动知识的深入理解和应用迁移,提升学生的知识迁移能力。

5.4. 构建连贯的“问题链”,以建立有序的知识框架体系

高中物理的学习挑战性往往源于其知识的高阶抽象性、严密的逻辑结构以及各知识点间的错综复杂关系,这无形中提升了学习的难度,教师从大方向上的“问题链”出发,把细小的物理知识规模化,形成知识体系。

例如,在教授“功与能”的概念时,常常会遇到以“物体沿斜坡下滑”为情境的物理题目。这类问题旨在帮助学生系统地整合和理解“受力分析”、“做功计算”及“能量转换”等关键物理概念。为此,可以构建如下的“问题链”来引导学生思考:1) 如何进行物体的受力分析?2) 各个力在不同方向上做的功是多少?3) 当物块滑下斜坡时,其动能、势能以及机械能如何变化?学生可在“问题链”的基础上,完成对于“斜坡下滑”类的物理问题的解答,掌握解答方法与做题步骤,将相关的知识加以整合,使其在学习的过程中形成一个完整的知识网络。

5.5. 设计思维型“问题链”,落实物理核心素养

在物理教育中,应以激发学生的思维进步为重心,通过探索物理知识来提升他们的思维广阔性和深刻性,从而在学习旅程中塑造强大的物理理解力。教师应充分利用“问题链”这一工具,指导学生深入思考并解决难题,以此促进核心素养的落实,进而达成预设的教学目标[6]

例如,在进行“研究加速度与物体所受力、物体质量之间关系”的物理实验教学时,为了实现教学目标,可以构思一系列全面的“问题链”教学策略。主要包含了几个问题,即:1) 实验方法是什么?2) 需要的实验器材有哪些?打点计时器怎么应用?3) 具体实验步骤是什么?高中学生在“问题链”的帮助下,按照教师给出的问题逻辑进行思考,并根据实验方案进行实验验证,完成学习目标,落实物理核心素养。

6. 总结

在当前的新课程改革环境中,“问题链”教学法已被广泛采纳并应用于教育实践中,以促进学习效果,“问题链”的使用通过对问题的发现、分析、解决以及逻辑思维等环节的探索,使其成为中学物理教学的主体。在高中物理教学中,要打破传统教学观念,打破教学模式的局限,科学设计出符合学生认知发展的“问题链”,在教学过程中,应灵活应用,针对不同的教学内容,使学生产生浓厚的学习兴趣。在课堂教学中构建“问题链”对于理解知识至关重要,学生在“问题链”的辅助下,在课堂上更活跃。学生通过持续深入的思考,挖掘知识之间的内在联系,建立系统的知识网络。同时,学生通过提问、推理、反思等高层次思维活动,提高了科学思维能力,也大大提高了教学质量和学习效率。

基金项目

吉林省教育厅高等教育教学改革研究一般课题:基于师范专业认证的物理类“1441”双创型人才培养模式的探索与实践(课题编号:SJYB2022004)。

NOTES

*通讯作者。

参考文献

[1] 冯奕. 用“问题链”在物理学科中培养学生的核心素养[J]. 广西物理, 2023, 44(1): 134-136.
[2] 杨凤楼. 促进高中物理深度学习的“问题链”策略研究[J]. 物理教师, 2021, 42(6): 34-37.
[3] 方林, 陶士金, 高爱英. 高中物理单元教学“问题链”的编制研究[J]. 基础教育课程, 2021(2): 54-61.
[4] 辛赜, 陈燕华. 基于“问题链”的教学逻辑构建探讨——以高中物理“重心”教学为例[J]. 物理教师, 2020, 41(6): 24-28.
[5] 马云秀. 创设“问题链”驱动课堂 培养学生的科学思维品质——以“机械能守恒定律”教学为例[J]. 物理教师, 2017, 38(9): 5-8+12.
[6] 钱毓平. 高中物理课堂教学“问题链”的设计原则及其实验初探[J]. 物理教师, 2016, 37(10): 32-34.