周倩 張偉

摘 ? 要：以《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》和問題解決理論為指導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入、梳理知識(shí)脈絡(luò)、提取知識(shí)解決問題和小結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的教學(xué)流程，開展以學(xué)生為主體的物理復(fù)習(xí)課教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)框架，訓(xùn)練解決問題的策略和方法。以“帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”復(fù)習(xí)課為例，結(jié)合過程性評價(jià)證明問題解決模式提升學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)能力，使學(xué)生掌握問題解決的策略和方法。

關(guān)鍵字：問題解決；學(xué)習(xí)策略；復(fù)習(xí)課；課程設(shè)計(jì)

1 ?問題解決模式的課例研究背景

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力和溝通能力[ 1 ]。而高中物理課程作為普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，旨在進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。作為高三物理教學(xué)的常態(tài)課型，復(fù)習(xí)課要以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)開展教學(xué)研究。

在傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)課教學(xué)模式下，教師往往會(huì)直接將解決問題所需要的知識(shí)和解題步驟呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生被動(dòng)地接收信息，思維活動(dòng)少。當(dāng)“換湯不換藥”的練習(xí)出現(xiàn)時(shí)，學(xué)生會(huì)有“似曾相識(shí)”卻又無從下手的挫敗感，導(dǎo)致傳統(tǒng)式教學(xué)效果不佳。因此，新課程提出要改變傳統(tǒng)式教學(xué)方式，提倡問題解決教學(xué)模式。在教師的有效引導(dǎo)下，學(xué)生選出恰當(dāng)?shù)姆绞饺ゾx、排列、組合解決問題所需基本技能的過程叫做問題解決[ 2 ]。問題解決與傳統(tǒng)教學(xué)的主要區(qū)別在于問題解決是以學(xué)生為主體，學(xué)生經(jīng)歷主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程。下面以問題解決理論為指導(dǎo)，開展高三復(fù)習(xí)專題課，并以“帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例說明問題解決模式下的教學(xué)方案可有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2 ?基于問題解決模式的課例設(shè)計(jì)

問題解決模式教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師會(huì)遇到比傳統(tǒng)備課更多的問題：如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)？如何確定課時(shí)的教學(xué)目標(biāo)？如何檢測學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)？如何結(jié)合情境讓學(xué)生經(jīng)歷主動(dòng)探究？如何從生產(chǎn)生活中提取適合的資源進(jìn)行問題情境創(chuàng)設(shè)？教師需逐一解決上述問題，形成有效教學(xué)活動(dòng)方案。

2.1 ?從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)來看

問題解決強(qiáng)調(diào)教學(xué)中利用情境或?qū)嶒?yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，保證學(xué)生有活躍的思維活動(dòng)。根據(jù)馬斯洛的需求層級(jí)，認(rèn)知需要有自我實(shí)現(xiàn)價(jià)值，已不屬于缺失需要范疇，故在高三第二輪復(fù)習(xí)課中出現(xiàn)的問題，要求學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)是不現(xiàn)實(shí)的。問題解決模式教學(xué)中教師可創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生身心發(fā)展或貼近生活的情境進(jìn)行課堂導(dǎo)入，這種做法有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲，充分保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，養(yǎng)成探究、分工與合作的良好學(xué)習(xí)品格，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維，從而有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

2.2 ?從教學(xué)過程和方法來看

教學(xué)設(shè)計(jì)服務(wù)的對象為高三結(jié)束一輪復(fù)習(xí)的學(xué)生，授課班級(jí)是物化地及物化生組合班。這群學(xué)生特點(diǎn)是：總體上掌握基礎(chǔ)的概念和規(guī)律，但知識(shí)零散尚未形成體系，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情一般，科學(xué)思維素養(yǎng)也需進(jìn)一步提高。具體來講，學(xué)生清楚的概念和規(guī)律有：勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、電場力做功、動(dòng)能定理以及動(dòng)量定理；能應(yīng)用牛頓第二定律來解決基礎(chǔ)問題，知道“化曲為直”的方法。尚待解決的問題是：多數(shù)學(xué)生各個(gè)概念和規(guī)律零散孤立，沒有清晰的知識(shí)脈絡(luò)，無法選擇有效的策略來解決新情境中的問題。

問題解決式教學(xué)在學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行知識(shí)梳理、練習(xí)把概念和定理技能化。過程中充分尊重個(gè)體間的差異性，因材施教。有的學(xué)生是概念規(guī)律還不熟悉，有的則是從自我認(rèn)知結(jié)構(gòu)中挑選求解問題的物理規(guī)律并進(jìn)行排列、組合的方法不熟練。教師可以通過過程性評價(jià)，了解到每個(gè)學(xué)生掌握知識(shí)和選取問題解決方法的有效程度，進(jìn)而根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)差異有意識(shí)地開展分層指導(dǎo)。最后，利用新問題的解決加強(qiáng)學(xué)生對某一類情境的把控力，根據(jù)情境的特征選用學(xué)習(xí)策略和方法，提升問題解決能力。

2.3 ?從教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置與檢測來看

以“帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，設(shè)計(jì)如下教學(xué)目標(biāo)：

（1）物理觀念：通過教學(xué)進(jìn)一步加深對力與運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，將零散孤立的知識(shí)梳理成系統(tǒng)的內(nèi)容，發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念。能靈活提取這些知識(shí)解決帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題。

（2）科學(xué)思維：通過類比、控制變量、分析與推理等方法對帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建構(gòu)，找出規(guī)律、形成物理模型；在新的情境中運(yùn)用科學(xué)推理，對綜合性問題抽象成所建構(gòu)的模型進(jìn)行問題解決。對研究的問題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測，逐步培養(yǎng)學(xué)生批判性思維意識(shí)，能從不同角度思考問題，訓(xùn)練發(fā)散性思維。

（3）科學(xué)探究：創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生面對真實(shí)情境，通過課堂互動(dòng)，自主提出問題、依據(jù)合理猜想、獨(dú)立分析推理、合作討論交流、總結(jié)方法策略、進(jìn)行知識(shí)遷移。

（4）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在生成知識(shí)體系和運(yùn)用解題策略的過程中，學(xué)生感受到力與運(yùn)動(dòng)內(nèi)在統(tǒng)一性，認(rèn)識(shí)到STSE的關(guān)系，保持對科學(xué)的好奇心和求知欲[ 3 ]。

在問題解決式教學(xué)中復(fù)習(xí)課是否達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，可借助過程性評價(jià)檢測。筆者在教學(xué)課例中參考近年具有典型電場特征的高考題，改編成建構(gòu)式題型。學(xué)生在解決建構(gòu)式題型時(shí)需要組織語言回答，表達(dá)和思路在課堂上暴露給教師，教師就可以根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和目標(biāo)。這種有機(jī)模式把學(xué)生的核心素養(yǎng)是否得到提升變得可被觀察、能評價(jià)。這也是問題解決模式對傳統(tǒng)教學(xué)模式的重要改善。

3 ?基于問題解決模式的教學(xué)實(shí)踐

基于問題解決模式，對帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行第一課時(shí)的教學(xué)實(shí)踐。教學(xué)流程如圖1所示。

3.1 ?實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入

在課堂引入部分，通過簡單的實(shí)驗(yàn)學(xué)生將實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為可探究的問題，訓(xùn)練科學(xué)思維；在觀察、操作和思考時(shí)深化對運(yùn)動(dòng)與力的理解，促進(jìn)大概念的生成。在課例中，師生互動(dòng)演示只在重力作用下如何使小球做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)，學(xué)生認(rèn)真觀察演示學(xué)生的動(dòng)作。在學(xué)生進(jìn)行操作和觀察的同時(shí)，教師簡化模型和作圖，得出物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件為初速度與合力方向是否在同一直線上。導(dǎo)入部分體現(xiàn)了問題解決教學(xué)模式的特征之一是通過常規(guī)的情境提出非常規(guī)問題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

3.2 ?知識(shí)建構(gòu)

學(xué)生對重物在重力場和帶電粒子在電場的比較中，基于大概念力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，進(jìn)一步發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用觀；通過討論、解決典型問題帶電粒子在勻強(qiáng)電場運(yùn)動(dòng)的過程促進(jìn)科學(xué)思維素養(yǎng)的發(fā)展。通過進(jìn)一步設(shè)問促使學(xué)生思考、體會(huì)到力與運(yùn)動(dòng)內(nèi)在的一致和諧性，生成大概念的知識(shí)體系。該過程體現(xiàn)了問題解決教學(xué)模式的特征：學(xué)生經(jīng)歷“分析”“綜合”的思維活動(dòng)。

3.3 ?知識(shí)應(yīng)用

形成知識(shí)框架后通過一定的練習(xí)將概念和定理技能化。首先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)受力判斷運(yùn)動(dòng)情況，強(qiáng)調(diào)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件。加以拓展，結(jié)合前面的分析策略，用物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件解決問題，提升舉一反三的能力。

例如改編題1：（2017年上海卷改編）如圖2，一個(gè)系著輕繩的帶電小球在重力場和勻強(qiáng)電場的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。不考慮空氣阻力，當(dāng)輕繩斷裂后，小球可能做什么運(yùn)動(dòng)？進(jìn)一步提問：若給小球垂直輕繩方向速度時(shí)輕繩突然斷裂，小球又會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)？

學(xué)生根據(jù)“給定”的情境在解決問題過程中利用已有知識(shí)，把初始物理情境分階段逐步轉(zhuǎn)化為目標(biāo)狀態(tài)。在學(xué)習(xí)過程中不僅再次梳理了帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)知識(shí)，而且經(jīng)歷了提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)探究過程，體現(xiàn)了問題解決教學(xué)的本質(zhì)：利用科學(xué)方法解決問題，并有新的學(xué)習(xí)結(jié)果出現(xiàn)。

例如改編題2：（2020年浙江卷改編）如圖3，電子以一速度沿兩塊平行板的中線射入偏轉(zhuǎn)電場，已知電子質(zhì)量m，電荷量e，板長l，間距d。若電子恰好從極板邊緣射出電場[ 4 ]，由以上條件可求出哪些物理量？

最后，通過觀察學(xué)生對作圖題的解答，教師能夠大致把握學(xué)生對知識(shí)的理解應(yīng)用以及選取問題解決方法的有效程度，進(jìn)而根據(jù)學(xué)習(xí)差異開展分層指導(dǎo)。引導(dǎo)無從下筆的學(xué)生思考電子在電場中做什么運(yùn)動(dòng)，得出類平拋運(yùn)動(dòng)，因此軌跡是拋物線。再請正確作圖的學(xué)生來講解作圖的知識(shí)要點(diǎn)（數(shù)學(xué)知識(shí)拋物線的應(yīng)用或者相同時(shí)間比側(cè)向位移）。由于電場方向的不確定性，學(xué)生作圖不盡相同，通過分享作圖思路訓(xùn)練學(xué)生的綜合、創(chuàng)新能力。

例如改編題3：（2021年全國卷改編）如圖4，甲、乙、丙、丁四個(gè)帶電粒子先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)向x軸正方向射出?？臻g存在與y軸平行的勻強(qiáng)電場。帶電粒子的電量和質(zhì)量分別為甲（+q，m）、乙（-q，m）、丙（+q，2m）、?。?3q，3m），不計(jì)重力，描繪出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。

4 ?基于問題解決模式的教學(xué)反思

以學(xué)生為主體的問題解決式教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生對知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)探索和意義建構(gòu)。系統(tǒng)化知識(shí)是學(xué)生解決問題的基石，教師在復(fù)習(xí)課中基于大概念展開教學(xué)可有效幫助學(xué)生建立知識(shí)體系；同時(shí)，在情境化試題中引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用類比、強(qiáng)方法、逆推等進(jìn)階學(xué)習(xí)策略，能有效提升學(xué)生的問題解決能力。因此，一節(jié)高三復(fù)習(xí)課應(yīng)有兩個(gè)重要教學(xué)目標(biāo)：一是學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)框架，二是學(xué)生掌握解決問題的策略。這種問題解決式教學(xué)模式對傳統(tǒng)的依賴教輔、學(xué)生主體地位缺失的教學(xué)現(xiàn)狀有積極作用。

本節(jié)課例從學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)反饋來看，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)很感興趣，激發(fā)了一定的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；基于大概念展開的知識(shí)梳理和由淺入深的課堂訓(xùn)練，對建構(gòu)知識(shí)框架和習(xí)得問題解決的方法兩大類教學(xué)目標(biāo)有促進(jìn)作用。對于學(xué)習(xí)能力更好的學(xué)生來說，還可以嘗試結(jié)合情境，自問、自答、自解。不足之處在于信息技術(shù)的融合不夠到位，導(dǎo)致課前學(xué)情分析、課中檢測、課后作業(yè)評析以及課內(nèi)板書占用的時(shí)間過多。為了更好地進(jìn)行學(xué)情診斷、課堂時(shí)間有效分配以及師生實(shí)時(shí)互動(dòng)，應(yīng)合理利用信息技術(shù)支撐課堂。

參考文獻(xiàn)：

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［4］ 陳慶賀.例析帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)[J].教學(xué)考試，2021（4）：67-70.