曹鍵糧 彭朝陽

摘 要：高階思維是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的高階思維是當今教育教學(xué)越來越重視的問題。而“問題鏈”的設(shè)置是發(fā)展高階思維的關(guān)鍵，所以在物理教學(xué)中，可以通過巧妙地創(chuàng)設(shè)“問題鏈”來引導(dǎo)學(xué)生從問題到問題，從問題到超越，實現(xiàn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。本文主要探討了通過巧設(shè)情境性、診斷性、遷移性、探究性的“問題鏈”來逐步促成學(xué)生高階思維能力的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：“問題鏈”；高階思維；教學(xué)策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）2-0069-4

1 引 言

在當今社會迅猛發(fā)展、信息飛快更新的背景下，學(xué)生以記憶和重復(fù)知識為主的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式已無法滿足社會需求。為了能讓學(xué)生在未來有效地適應(yīng)知識化、信息化、全球化的社會，學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題求解能力以及面對新事物快速作出分析與決策的能力顯得越來越重要，這些能力都是以高階思維而展開的。物理學(xué)習(xí)的過程其實就是一個思維能力形成的過程，所以在物理教學(xué)中應(yīng)當有意識地發(fā)展學(xué)生的高階思維能力?！皢栴}鏈”教學(xué)是發(fā)展學(xué)生高階思維的有效方法，所以，本文主要探討如何通過創(chuàng)設(shè)物理“問題鏈”來發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。

2 高階思維能力的簡述

由于思維的復(fù)雜性，不同的研究者從不同的角度提出了自己對思維本質(zhì)的見解。美國教育家布魯姆依據(jù)思維的復(fù)雜程度從認知目標分類角度將思維過程具體分為：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次（如表1），其中分析、評價和創(chuàng)造為高階思維[1]。國內(nèi)鐘志賢教授認為，高階思維是發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力[2]。從行為表現(xiàn)上分為分析、綜合、評價和創(chuàng)造，從思維能力方面體現(xiàn)為問題求解能力、決策力、批判性及創(chuàng)造性思維能力[3]。發(fā)展學(xué)生的思維能力是現(xiàn)代社會的必然要求，發(fā)展學(xué)生的高階思維能力更是讓學(xué)生能夠在日新月異的社會中長足發(fā)展的重要方式。

表 1 BLOOM教育目標分類表——認知維度

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3 “問題鏈”是發(fā)展高階思維的關(guān)鍵

杜威認為思維不是自然發(fā)生的，思維的過程是由問題、困惑等引發(fā)、維持和引導(dǎo)的，可見問題是思維的創(chuàng)造機， 更是思維的動力機。在課堂教學(xué)中堅持把問題作為思維主線，通過一系列問題不斷地深入引領(lǐng)學(xué)生由淺入深進行分析和推理，在逐步解決問題的過程中拉長學(xué)生的思維長度。在這樣的課堂下強調(diào)學(xué)生主動對思維實踐的參與性，學(xué)生可以公開回答問題并闡述自己的觀點，在回答問題之前學(xué)生已經(jīng)進行深入思考，并產(chǎn)生了思維的過程。當不同學(xué)生發(fā)表不同的觀點時，學(xué)生又會對這些思維的產(chǎn)物重新認識、思辨，這是一個思維碰撞的過程，這一過程擴大了學(xué)生思維的寬度。在整個過程中都是學(xué)生主動參與解決問題，從問題到問題，從問題到超越，實現(xiàn)了從關(guān)注知識傳遞到關(guān)注學(xué)習(xí)過程的重心轉(zhuǎn)換。所以，以“問題鏈”驅(qū)動教學(xué)能讓學(xué)生在主動思考、積極討論、不斷探索中有效地發(fā)展他們的高階思維能力。

“問題鏈”中問題從何而來？問題的質(zhì)量決定著思維的高度，高質(zhì)量的問題又從何而來？為此，創(chuàng)設(shè)“問題鏈”時應(yīng)把握以下原則：一是問題要緊密圍繞教學(xué)目標。“問題鏈”是實現(xiàn)教學(xué)目標的載體，所以問題的設(shè)置要有指向性和針對性，要考慮到教學(xué)整體目標的實現(xiàn)。二是問題要具有階梯性。“高立意，小步問”，能夠為學(xué)生搭建起合適的臺階，層層遞進，保證了學(xué)生思維的連續(xù)性，并且讓學(xué)生在不斷分析解決問題的過程中發(fā)展思維能力。三是問題的設(shè)計要基于學(xué)生的認知水平。設(shè)置問題時要考慮到學(xué)生已掌握的知識和經(jīng)驗，同時還應(yīng)思量學(xué)生的潛在水平，問題應(yīng)與學(xué)生這兩個水平之間的差異也就是“最近發(fā)展區(qū)”相契合。四是問題要具有“挑戰(zhàn)性”。太過于直白或索然無味的問題是沒有太大意義的。相反，如果問題的難度太大會讓學(xué)生無從下手，從而放棄思考。所以，問題的難易程度需要斟酌。

4 巧設(shè)物理“問題鏈”發(fā)展學(xué)生高階思維的教學(xué)策略

4.1 創(chuàng)設(shè)情境性“問題鏈”，在培養(yǎng)問題求解能力的基礎(chǔ)上提升高階思維

物理和生活是緊密聯(lián)系的，從生活中的物理現(xiàn)象提出問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，可以讓學(xué)生感受到物理知識隱含在生活的點滴之中，拉近學(xué)生與物理的距離，使學(xué)生在感同身受中高效地內(nèi)化物理知識。問題情境的創(chuàng)設(shè)讓問題依附于情境，使教學(xué)內(nèi)容具有吸引力，從而吸引學(xué)生的注意并激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓問題的解決有不斷的能量來源，同時也打開了學(xué)生思維的大門。巧用“問題鏈”的階梯性，讓學(xué)生在解決逐漸深入的問題的過程中實現(xiàn)從低階思維向高階思維轉(zhuǎn)換。

例如，在教學(xué)“力的合成與分解”時，從生活中常見的情境出發(fā)創(chuàng)設(shè)如下物理“問題鏈”：

問題1：為什么生活中掛著重物的繩子（如掛著衣服的晾衣繩）總是彎曲的？

問題2：有什么辦法可以將晾衣繩拉直嗎？（課堂上模擬晾衣服的實驗，在一根繩子的中間掛上一重物，讓學(xué)生嘗試從兩端拉繩子，最終無論兩端的同學(xué)怎么用力都沒有拉直繩子。）

問題3：同學(xué)們始終無法拉直掛著重物的繩子，原因何在？

問題4：同學(xué)們受力分析后嘗試解釋原因。

問題5：你能解釋為什么工人在架高壓線時始終無法拉直高壓線嗎？

其中，問題1是由生活中的常見現(xiàn)象引出的問題，讓學(xué)生內(nèi)心產(chǎn)生疑問“難道生活中的這點小事也與物理知識有關(guān)？”激起學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。接著，通過模擬實驗引出問題2，讓學(xué)生想辦法拉直繩子，這時學(xué)生蠢蠢欲動想動手證明這是件很容易的事?？墒?，當學(xué)生自己動手實驗后發(fā)現(xiàn)這是一個無法完成的任務(wù)，此時的實驗結(jié)果與學(xué)生已有的認知相沖突，問題3隨之而來“為什么？”激發(fā)學(xué)生理性分析的欲望。問題4中老師指導(dǎo)學(xué)生受力分析，并讓學(xué)生自己主動嘗試解答。學(xué)生首先是考慮到由于重力的作用，但是具體如何解釋還需要學(xué)習(xí)新的知識——“力的分解”才能真正理解。最后，用學(xué)到的新知識去解決問題5，實現(xiàn)了對知識的應(yīng)用與遷移，提高學(xué)生的問題求解能力和知識應(yīng)用能力，并讓學(xué)生感受到物理源于生活并應(yīng)用于生活。

4.2 創(chuàng)設(shè)診斷性“問題鏈”，在思維的碰撞過程中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維

在物理教學(xué)中如果只是向?qū)W生介紹好的學(xué)習(xí)方法和技巧，盡量避免學(xué)生少犯錯誤、少走彎路，看似是可以提高學(xué)生的能力，實則會減弱學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，破壞學(xué)生的物理思維過程。在教學(xué)實踐中應(yīng)該允許學(xué)生犯錯，讓學(xué)生主動去發(fā)現(xiàn)失敗的原因以及對錯誤思維過程進行反思，在思維與思維碰撞的過程中培養(yǎng)高階思維。教師可以圍繞教學(xué)內(nèi)容的“五點”，即重點、難點、薄弱點、疑點和易錯點，有指向性地創(chuàng)設(shè)物理“問題鏈”，“誘使”學(xué)生暴露出知識薄弱的地方和錯誤的認識，老師依據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的問題給以指導(dǎo)，讓學(xué)生在出錯、知錯、究錯、糾錯中獲得真知，提升思維。

例如，在教學(xué)“超重與失重”時，為了讓學(xué)生真正掌握判斷物體處于超重、失重狀態(tài)的依據(jù)，創(chuàng)設(shè)了如下問題鏈：

問題1：質(zhì)量為m的物體放在升降機中，分析下列狀況下物體處于超重還是失重狀態(tài)？①當升降機以加速度a勻加速上升；②當升降機以加速度a勻減速下降；③當升降機以加速度a勻加速下降；④當升降機以加速度a勻減速上升。

問題2：總結(jié)物體處于超重或失重狀態(tài)的判斷依據(jù)是什么？

問題3：結(jié)合以上得出的結(jié)論解決該問題，一個彈簧秤上掛了一個質(zhì)量為5 kg的物體，物體受到的空氣阻力為10 N，若物體以1 N/kg的加速度減速下降，則彈簧秤的讀數(shù)是多少？判斷物體處于超重還是失重狀態(tài)？

問題4：兩種判斷結(jié)果出現(xiàn)差異，問題出在哪里？（請深入分析問題3）

問題5：物體處于超重或失重狀態(tài)的判斷依據(jù)到底是什么？

解析：問題1：①中物體加速上升，②中物體減速下降，加速度a方向都向上

N-mg=ma

N=mg+ma>mg，屬于超重狀態(tài)。

③中物體加速下降，④中物體減速上升，加速度a方向都向下

mg-N=ma

N=mg-ma

問題2：歸納問題1的結(jié)果可以得出，當物體加速上升或者減速下降時處于超重狀態(tài)，當物體加速下降或者減速上升時處于失重狀態(tài)；同時也可以得出，當加速度a的方向向上時物體處于超重狀態(tài)，當加速度a的方向向下時物體處于失重狀態(tài)，所以可以從加速度的方向判斷物體的超重或失重狀態(tài)[4]。

問題3：如圖1所示，對物體進行受力分析，并根據(jù)牛頓第二定律得：

T+f-mg=ma

得：T=mg+ma-f=50 N+5 N-10 N=45 N

彈簧秤的示數(shù)T=45 N

問題4：深入分析問題3，對物體一般情況進行討論：

加速上升，加速度方向向上：T-mg-f=ma

得：T=mg+ma+f>mg，處于超重狀態(tài)。

加速下降，加速度方向向下：mg-T-f=ma

得：T=mg-ma-f

減速上升，加速度方向向下：mg+f-T=ma

得：T=mg-ma+f

減速下降，加速度方向向上：T+f-mg=ma

得：T=mg+ma-f

由以上分析可以發(fā)現(xiàn)，當物體運動過程中存在阻力時，物體加速上升與加速下降用加速度方向判斷的超重或失重與定義得出的結(jié)果一致；但是，當物體減速上升與減速下降時，需要考慮到合力ma與阻力f的大小關(guān)系，只有在合力ma大于阻力f時，用加速度方向判斷的超重或失重才是正確的。

問題5：不考慮其他因素僅由物體加速度的方向來判斷一個物體處于超重還是失重狀態(tài)這種方法是不可取的。判斷物體超重還是失重的最佳方法還是應(yīng)該回歸到定義，從定義出發(fā)計算出物體對支持物的壓力（或?qū)覓炖K的拉力）來判斷。

這個“問題鏈”是圍繞學(xué)生出錯、知錯、究錯、糾錯的思維過程展開的。問題1是基礎(chǔ)，學(xué)生較容易解決，并且問題1是問題2的鋪墊。問題2是讓學(xué)生暴露問題的誘因，讓學(xué)生暴露出錯誤。問題3的出現(xiàn)讓學(xué)生自覺地發(fā)現(xiàn)矛盾，知道錯誤的出現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生求真的欲望。在問題4的引導(dǎo)下學(xué)生認真分析思考，研究問題，最終糾正錯誤。最后的問題5重復(fù)了問題2，但是問的意義已不同，目的是對真知的肯定與強調(diào)。

4.3 創(chuàng)設(shè)遷移性“問題鏈”，在知識的遷移與應(yīng)用中深化學(xué)生的高階思維

遷移性“問題鏈”的目的是幫助學(xué)生把已經(jīng)掌握的知識、方法、規(guī)律等創(chuàng)造性地運用到新的情境中。遷移性的問題能夠孕育出其他問題的解決方法，從而提高學(xué)生解決問題的能力。能應(yīng)用遷移性解決的問題說明問題之間存在緊密聯(lián)系，或者遵循相同規(guī)律，或者遵循相同方法技巧，這就要求學(xué)生的知識更具有系統(tǒng)性、邏輯性，要求學(xué)生充分挖掘知識之間的聯(lián)系。這對學(xué)生的能力提出了更高要求，讓學(xué)生通過應(yīng)用所學(xué)知識去創(chuàng)造性地分析解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

例如圖2，在“帶電粒子在電場中的運動”教學(xué)中，在“問題鏈”引導(dǎo)下讓學(xué)生類比解決平拋運動規(guī)律的方法來自學(xué)帶電粒子在電場中的運動。

4.4 創(chuàng)設(shè)探究性“問題鏈”，在探索與綜合的過程中促成學(xué)生的高階思維

基于實驗的探究性“問題鏈”從實驗的目的出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識和經(jīng)驗，根據(jù)所給的實驗器材設(shè)計實驗。在實驗過程中經(jīng)過學(xué)生觀察不斷收集信息，再經(jīng)過分析、歸納、綜合處理信息得出實驗結(jié)果，這一過程綜合性較強能夠充分地鍛煉學(xué)生的能力。探究性問題具有開放性、操作性、探索性和綜合性，在問題的解決過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，在探索與綜合過程中促成學(xué)生的高階思維[5]。

例如，在“探究滑動摩擦力的大小”實驗中，教師可以設(shè)置這樣的探究性問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生能力。

問題1：滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)？

問題2：根據(jù)已有經(jīng)驗，可以提出哪些猜想與假設(shè)？

問題3：實驗中有多個變量，如何處理？

問題4：怎樣測量？

①怎樣測量壓力大小和改變壓力大??？

②怎樣測量物體在滑動時所具有的摩擦力？

問題5：利用提供的實驗器材，根據(jù)你的猜想與假設(shè)設(shè)計實驗，完成實驗并記錄實驗數(shù)據(jù)。

問題6：分析實驗現(xiàn)象與結(jié)果，最后可以得出什么結(jié)論？

將這一“問題鏈”中的問題依次呈現(xiàn)在學(xué)生面前，把課堂交給學(xué)生，讓問題為學(xué)生帶路并指引學(xué)生去不斷探索，留給學(xué)生足夠的空間，使得學(xué)生能夠充分地發(fā)揮自己的能力去解決問題，同時也培養(yǎng)了學(xué)生獨立探索的精神。并且探究性的“問題鏈”有利于學(xué)生整合已有的知識，選擇性地運用知識，提高學(xué)生對知識的掌控能力。整個過程綜合性較強，是發(fā)展高階思維的極佳方法。

5 小 結(jié)

學(xué)生高階思維的培養(yǎng)應(yīng)該與具體的學(xué)科融合貫穿于整個教學(xué)之中，它雖然沒有固定的教學(xué)模式和方法，但是其目的是明確的——發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。在物理教學(xué)中，以“問題鏈”驅(qū)動教學(xué)是發(fā)展學(xué)生高階思維的有效方法，因為“問題鏈”教學(xué)中做到了把思考還給學(xué)生，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，把教學(xué)內(nèi)容問題化在不斷解決問題的過程中高階思維也相伴而生了。所以，教師應(yīng)當有意識地設(shè)計一些高質(zhì)量、深層次的“問題鏈”來引導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生從低階思維走向高階思維。

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（欄目編輯 張正嚴）