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        基于高階思維視域下初中物理教學的“問題串”設(shè)計

        2022-05-04 22:02:52翁其松林龍
        中學理科園地 2022年2期

        翁其松 林龍

        摘 ? 要:從高階思維的能力培養(yǎng)與“問題串”之間的關(guān)系,提出了“問題串”設(shè)計的切入點,通過“問題串”設(shè)計為出發(fā)點,引導(dǎo)學生回答,從而實現(xiàn)課堂教學從低階思維向高階思維的遷移,培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

        關(guān)鍵詞:原始問題;課堂設(shè)計;創(chuàng)造教育

        從國家的“十四五”規(guī)劃中,感覺到創(chuàng)新已經(jīng)成為我國的一項基本國策,全文多次提及“新”字,不僅有科技創(chuàng)新、數(shù)字創(chuàng)新、金融創(chuàng)新,以及新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新型基礎(chǔ)建設(shè),創(chuàng)新成為“十四五”規(guī)劃的主旋律。做為教育工作者,如何緊跟國家的政策,這是一個重要的教育方向。如何讓我們所教出來的學生具備有創(chuàng)新的思維與創(chuàng)新的能力,在平時的教學中顯得十分重要,為此,在課堂教學中培養(yǎng)與落實高階思維已經(jīng)迫在眉睫,本文從“問題串”設(shè)計的角度,來剖析對高階思維有何促進作用。

        1 ?“問題串”的設(shè)計為培養(yǎng)高階思維打開一扇窗戶

        學生學習時只有低階思維活動,則無法踐行以學生為主體,以教師為主導(dǎo)的教學模式,如何做到低、高階思維的相互結(jié)合與延伸是非常重要的。初中物理課堂教學設(shè)計時,許多教師過于重視學科知識的傳承,對學生思維層次培養(yǎng)考慮不足,教師“一言談”現(xiàn)象較為嚴重,造成學生思維固化,沒有主動地參與知識建構(gòu)的意識,缺乏對知識的主動探究習慣的養(yǎng)成,遇到?jīng)]有做過的題型,大部分學生感覺到恐慌,大都是因為處于低階思維“記憶、理解、應(yīng)用”的層面。如何更好地發(fā)展學生的高階思維,在初中物理的教學設(shè)計時,對于“問題串”的設(shè)計,顯得十分的重要。只有與學科核心素養(yǎng)和課堂教學目標緊密相關(guān),且合乎學生認知規(guī)律的“問題串”,才能引導(dǎo)學生參與高階思維的活動,從而在“分析、評價、創(chuàng)造”三個層次的思維上得以長足的發(fā)展。

        所謂有效的“問題串”是指基于課程標準的要求和學生的生情,去精心設(shè)計的數(shù)個問題的組合,并通過這數(shù)個問題的有效組合,引導(dǎo)學生從被動向主動,從驗證到探究,從接受到質(zhì)疑的思維的轉(zhuǎn)變,完成從低階思維到高階思維的提升,同時有效地完成教學目標,達到提升學科核心素養(yǎng)的目的。

        所以,零散的單個問題很難讓學生進入高階思維的狀態(tài)[ 1 ],合理使用問題串成為發(fā)展初中生高階思維的關(guān)鍵手段。故此,在初中物理課堂教學中,問題串的設(shè)計嚴禁僅僅是許多單個問題甲乙丙丁的羅列,而是將這些單個問題通過一定的關(guān)聯(lián),組成一個問題群,最后根據(jù)教學目標,提煉成問題串,形成一個整體。

        2 ?初中物理課堂教學問題串的設(shè)計

        2.1 ?通過創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)計問題串,奠定了培養(yǎng)高階思維的基礎(chǔ)

        情境的創(chuàng)設(shè)成了初中物理教學中的常見教學手段,良好的情境能讓教學變得更加直觀,可以直接展示物理現(xiàn)象的本質(zhì),拓展了視野,甚至與學生的固有認知相沖突,激發(fā)學生的探究的欲望,從而降低了理解與記憶的難度,減少了進行低階思維的時間,讓高階思維培養(yǎng)成了一種可能,豐富了學生的思維空間,奠定了培養(yǎng)高階思維的基礎(chǔ)。

        如,在講到串并聯(lián)電路特點時,許多教師直接將結(jié)論告知學生,學生就機械地記憶“串聯(lián)電路電流處處相等、并聯(lián)電路各支路上的電壓相等”的結(jié)論,此時,學生僅僅是使用了低階思維。如果教師這樣創(chuàng)設(shè)情境:將不同規(guī)格的燈泡串聯(lián)起來,通電后,發(fā)現(xiàn)燈泡的亮暗不一樣。此時,教師問:這兩盞燈亮度不一樣,那通過亮度大的這盞燈的電流大,還是通過亮度暗的這盞燈的電流大?此時,絕大部分學生會下意識地回答:通過亮度大的燈電流大。此時,教師可表示質(zhì)疑,同時引導(dǎo)學生進行探究,然后對實驗的結(jié)果進行評價,歸納出串聯(lián)電路處處電流相等的結(jié)論。接著,教師再把這兩盞不同的燈泡并聯(lián)起來,再問學生:這兩盞燈泡亮度不一樣,亮的哪盞燈的兩端電壓大,還是暗的那盞燈的兩端電壓大呢?此時,再次引導(dǎo)學生思考,通過探究,生成結(jié)論。這樣通過情境的創(chuàng)設(shè)設(shè)計出的“問題串”,更能讓學生實現(xiàn)從低階思維向高階思維的過渡。

        2.2 ?通過知識點的遞進,設(shè)計問題串,促進學生運用高階思維進行探尋問題的本質(zhì)

        許多教師在教學中對一些難題的教學感到困惑,有些難題的講解令教師費盡心思,也很難讓學生聽明白,常常會有心有余而力不足的現(xiàn)象。為此,將難題進行拆解,或改變題干的已知條件,讓題目變得淺顯易懂,接著再改變已知條件,在原來的基礎(chǔ)上,讓題目難一點,接著再對題目進行更改,最后變回原來的難題。把難題進行多步驟的改造,讓學生在循序漸進探究中獲得解決問題的成就感,樹立了信心,同時也逐漸實現(xiàn)了探究問題的本質(zhì),符合高階思維的認識規(guī)律。

        如,小明同學針對電路中電阻的電功率與電流的關(guān)系,進行探究,電路如圖1甲。圖1乙是滑片P從最右端向最左端移動過程中,R1的U-I圖像[ 2 ]. 求:

        (1)R1的阻值;

        (2)電路消耗的最大電功率;

        (3)當R2消耗的電功率為0.5 W時,R2的阻值。

        此題的第1小題相對簡單,但剩下的兩個小題都不簡單,這些涉及到學生從圖像中獲取信息和對信息進行加工的能力。第3小題的計算是比較復(fù)雜的計算,對所求出來R2的阻值,要進行合理的甄別與篩選,屬于較高的要求,所以本道題目得分率很低。為此,將這道題目進行了變形,用問題串的形式,讓問題循序漸進,最后達到探尋問題的本質(zhì)。

        改造1:(題干不變)求:(1)R1的阻值;(2)通過電路的最大電流;(3)當電路通過最小電流時,R2的阻值;(4)當電路消耗功率最小時,R2的阻值;(5)當R2=50 Ω,電路消耗的功率。

        改造1的第2小題與第3小題是引導(dǎo)學生讀出圖像中所蘊含的電流最大值與最小值,而不是如原題一樣要直接獲取圖像信息并同時處理信息,降低了做題的難度,更符合知識建構(gòu)的認知規(guī)律。第4小題是啟發(fā)學生電路的消耗的功率最小時,所通過的電流也是最小。第5小題又對電流進行了再次判斷,進一步加深對題目的理解。

        改造2:如圖2的電路,電源電壓為6 V,R1=10 Ω,R2的最大阻值為50 Ω.求:

        (1)電路的最大功率;(2)電路的最小功率;(3)滑片從最左端移動到最右端的過程中,滑動變阻器的最大功率。

        改造2是在原題的基礎(chǔ)上移去電表,讓電路圖變得更直觀,此時對電路消耗的功率與滑動變阻器的功率進行分析,更為容易。有了這些問題串的鋪墊,再回到原題的講解,原來難以理解的問題都變得迎刃而解了。

        2.3 ?通過知識的關(guān)聯(lián),設(shè)計問題串,建構(gòu)高階思維的知識體系

        教師在章節(jié)復(fù)習或期中、期末復(fù)習時,將各節(jié)的知識進行甲乙丙丁的羅列,如同開中藥鋪一樣,沒有把各個知識點進行有效地關(guān)聯(lián),教師傳授與學生接受的知識是零散的,無法進行縱橫比較,橫豎關(guān)聯(lián),無法將已學過的知識網(wǎng)絡(luò)化,這些知識如同撒在地上的珍珠,需要用一根線把這些“珍珠”串起來,成為美麗的珍珠串。設(shè)計出有針對性的問題串,就如同這根線,讓知識網(wǎng)絡(luò)化,從而達到建構(gòu)知識體系的,形成章節(jié)知識的“思維導(dǎo)圖”。

        如,復(fù)習滬科版八年級第4章“多彩的光”這一章時,可以通過知識的關(guān)聯(lián)設(shè)計問題串,從問題串的回答中,學生很好地掌握了本章的光學知識。原問題是研究光的直線傳播——小孔成像,展示如圖3所示,此時教師問題1:從圖中可以看出光是沿著直線傳播的。問題2:如果把紙片換成平面鏡,那么你們會看到什么?問題3:如果再把平面鏡換成凸透鏡,那又會怎樣?問題4:如果再把凸透鏡改為凹透鏡呢?問題5:如果再把凹透鏡換成三棱鏡呢?

        上述問題串的設(shè)計將本章所關(guān)聯(lián)的知識用一道題干進行改造,不斷地激發(fā)學生思考的欲望,用聯(lián)系的觀點來思考問題,培養(yǎng)了學生的高階思維。問題1是針對“光在空氣中是沿直線傳播”進行復(fù)習。問題2成為平面鏡成像的問題,實現(xiàn)了知識與思維的跳轉(zhuǎn)。問題3與問題4把光的折射,同時把凸透鏡和凹透鏡進行復(fù)習。問題5是針對光的色散這個知識點設(shè)計的。通過這個問題串,就可以建構(gòu)“多彩的光”這一章的知識體系,實現(xiàn)用問題串來培養(yǎng)學生的高階思維。

        2.4 ?通過一題多變,設(shè)計問題串,讓低階思維慢慢地向高階思維進行遷移

        一題多變是物理常見的教學手段,它可以從不同的角度、不同的層面對問題進行研究,能更好地培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維,提升學生的思維層面,由于題干內(nèi)容只做少許的改變,這樣可以省下讀題的時間,讓學生對問題的思考層次隨著提問的不斷深入而不斷地提高,同時提高了課堂教學效率,增加了課容量。

        許多學生在學習物理時都有這樣一種現(xiàn)象:教師講解都能聽得懂,但是,自己去獨立完成作業(yè)或試卷卻力不從心。出現(xiàn)這種問題的原因是學生對知識僅僅停留在低階思維層面,即“記憶、理解、應(yīng)用”的層面,無法對知識的本質(zhì)進行分析、評價,更無法達到創(chuàng)造的層面。一題多變恰好能暴露學生思維上的短板,能從全方位加深對知識的掌握,實現(xiàn)了從低階思維到高階思維的蛻變。

        在講授滬科版九年級物理第16章“電流做功與電功率”的復(fù)習課時,可通過一題多變來設(shè)計問題串,達到教學的高效與學科核心素養(yǎng)的滲透目的。如,原題:在家庭電路中,一電熱棒在正常工作下的電流為3 A,加熱8 min,則它做了多少功?接著又問電熱棒的額定功率是多少。接著進行變式1:如果將它接在100 V的電路上,實際消耗的功率是多少?變式2:用此電熱棒將質(zhì)量為1 kg的水從20 ℃加熱到100 ℃,則水吸收了多少的熱量?變式3:要使其在額定電壓下消耗1度電,需要工作多少時間?變式4:1度電可以使5 kg的水從20 ℃升高到多少攝氏度?本問題串中的原題以及變式1是運用電功公式W=UIt與電功率公式P=W/t進行計算,屬于低階思維中的應(yīng)用層面,變式2的計算與單位相對復(fù)雜些,通過W=cm(t2-t1)的計算,培養(yǎng)學生的相對復(fù)雜的計算能力,變式3是對電功公式的反向運算,且對單位進行換算,讓思維的層面得以提升,變式4要通過W=cm(t2-t1)的計算結(jié)果,進行分析判斷結(jié)果是否合乎生活中的實際情況,才能得出答案,此題最后5 kg的水都變成了171° ?C的水,不符合事實,顯然都成為水蒸氣,這屬于高階思維的范疇。

        綜上所述,基于高階思維視域下初中物理教學的“問題串”設(shè)計,符合物理學科的核心素養(yǎng)中的要求,特別是對科學思維的培養(yǎng)有著一定的促進作用,從而能幫助初中教師課堂教學行為的轉(zhuǎn)變,逐步實現(xiàn)從低階思維與高階思維的遷移,讓學生高階思維能力的鍛煉與應(yīng)用成為常態(tài)[ 3 ],更好地培養(yǎng)學生的思維方式,摒棄只注重知識的傳承的應(yīng)試教育,通過“問題串”的設(shè)計與運用,讓初中物理課堂教學綻放出高階思維的火花。

        參考文獻:

        [1]閆興剛.小組合作學習的真真假假.〔EB/OL〕.https://www.jianshu.com/p/f5e1a14cbe35.

        [2]翁寧.從物理考題談核心素養(yǎng)下物理與數(shù)學的緊密聯(lián)系[J].中學理科園地,2020(6).

        [3] 焦曉東.新課程數(shù)學教材中的開放題研究.[D].金華:浙江師范大學,2009.

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