雪豹坚强岁月续写卫怡:高中物理教学有效设问模型的构建与实践

广东省东莞市玉兰中学　段红民
摘要：优质课都有一个共同的特点，就是在课堂教学实施的各个环节，教师所设计的问题不论是转承还是拓展，其条理都很清楚，相联关系也非常明晰，且和学生的掌握知识的程度相吻合。所以绝大部分问题的能有效帮助学生掌握相关的教学内容，教师教得轻松，学生学得愉快。为什么优秀的教师总能设计出有效合理的问题来帮助他们高效完成教学任务？这些有效问题的又是如何设计出来的？在他们进行教学问题设计中是否自觉或不自觉地运用了什么模式？本文结合高中物理新课程标准的要求，力图通过对高中物理教学过程中有效设问的研究，构建出在教学中便于操作的有效设问四维模型，并实际运用到的物理教学中加以验证。
关键词：高中物理    有效设问  四维模型   构建  实践
在高中物理教学中，设问的有效性直接影响到教学能否层层深入地顺利展开，从而最终影响教学效果。目前关于对课堂教学中设问的研究仅限于设问的意义、技巧、艺术性或设问的合理性方面，或是—些教学经验、教学点滴的总结，没有对高中物理教学中设问的有效性的进行深入、系统的研究，对于如何设置有效问题更没有具体的操作方案，所以对于具体的教学层面的操作、指导性不强。
物理教学中，优质的设问不论是承接还是开合，其条理都非常清楚，逻辑关系也非常明晰，且与学生已掌握知识的程度相吻合，学生能够充分感受到学习和思维所带来的乐趣。可另一方面，我们也注意到，有些教师对教学问题设计不够关注或是不知如何设置相关问题，从而导致课堂教学不流畅，教学效果不稳定。合理的问题能帮助教师有序、高效完成教学任务，设计有效教学问题是否有什么方法或模式？这些有效问题的又是如何设计出来并付诸实施的？这些问题值得我们深入探讨。
一、高中物理教学有效设问的具体表征
要使问题设置有效，我们首先要对有效设问的具体表征做一个归纳。
1．设置的问题与全班大多数学生的智力和已学相应物理知识发展水平相适应。并关照了班级中不同智力与物理学习水平学生的差异性需求。
2．问题的设置能从不同层次和不同的角度激发起学生进一步学习与探究物理概念和的欲望，能引发学生的思趣。
3．问题的设置能直接、迅速地引导学生进入与问题相对应的思维情境之中，并有助于实现教学过程中的各项具体目标，进而从整体上实现课堂教学的三维目标。
4．设置的问题富有启发性。既能使学生自省，又能引发学生思维的多样性（适度的发散）。
5．设置的问题用语精确，无科学性错误，意思清楚。并能做到一个问题的解决有助于多个问题的连环解决。
6．设置的问题提出的先后有序，富含强烈的物理知识逻辑或知识点的转呈关系。
二、物理课堂教学的有效设问模型的构建与论证
依据有效设问的具体表征，我们创建了有效设问的四维模型，具体说明如下：
任何课堂教学都是以时间为序展开的，同样有效设问的提出顺序也必须以时间为序。所以我们选取时间为一个维度，使设问按时间的先后依次排列在时间轴上展开，而每一个设问由“教学目标”、“学情分析”、“设问类型和方式”三个维度进行定位。如图1所示：

由上所述，我们不难看出，有效设问成功实施的关键在于对所设问题的“定位”和“展开”。“定位”需要综合考虑“教学目标”、“学情分析”、“设问方式”三个维度，而“展开”则应主要考虑该问题在整个教学时间链中的地位和发问时机或顺序。
1．有效设问的定位：
1．1　教学目标维度的说明与论证
在教学中，教学目标必须细分到课堂的各个教学环节中才有价值和可操作，否则问题就会失去基本的内容和核心，变得空洞或不着边际，而教学目标最好的呈现方式就是教师的针对具体细分目标的设问。所以，结合具体的教学内容与《普通高中物理新课程标准》对该内容的定位，综合考虑该设问如何达成课程标准所倡导的“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个维度的教学目标的是确保问题设置有效的前提。当然，需要说明的是,不是所有的问题都一定要包涵三个维度的教学目标, 有些问题可能只是涉及其中一个维度的某一部分。

对于有效问题的设置，重要的是要具有三维目标的融入意识和积极寻求有机融入的契合点，而不能为追求形式而生硬地表现在所设问题当中。例如：在《必修一》的“超重与失重”的教学中，（如图2）神舟五号飞船在回收途中，杨利伟向控制中心报告了什么？他是如何感知的降落主动伞已经打开？使学生在运用牛顿运动定律解释超重现象的同时，无形地进行了爱国主义教育。这个场景问题的设置就融入了牛顿第二定律知识的应用和情感教育两个方面。
1．2　学情分析维度的说明与论证
建构主义的学生观认为，学习者并不是空着脑袋进入学习情境中的。在日常生活和以往各种形式的学习中，他们已经形成了有关的知识经验，他们对任何事情都有自己的看法。即使是有些问题他们从来没有接触过，没有现成的经验可以借鉴，但是当问题呈现在他们面前时，他们还是会基于以往的经验，依靠他们的认知能力，形成对问题的解释，提出他们的假设。所以我们教学不能无视学习者的已有知识经验，简单强硬的从外部对学习者实施知识的“填灌”，而是应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识经验。所以，我们有必要在有效设问中考虑学情分析维度。
在具体的教学中，我们必须认真分析学生已学相应物理知识的发展水平或已有的生活经验，同时还需要考虑实际全班大多数学生的智力水平以及班级中不同智力与物理学习水平学生的差异性，尽量使不同程度的学生都能从所设问题中得到相关信息引起积极思考并组织回答。

例如，在《多普勒效应》教学的课堂引入中，学生已经初步具备了一些关于音调高低和声音大小区别的知识，但初中所学知识遗忘率高，所以必须对知识重唤。我们准备了一台齿轮转盘机和硬塑料片，首先慢速转动齿轮转盘，让学生熟悉低频的声音信号，接着逐步加快转速，又让他们感受高频的声音信号，再播放摩托车静止鸣笛声和高速驶来鸣笛声的变化进行对比（如图3），体会多普勒效应现象的本质。由此设计了如下系列问题：①塑料片振动声音有什么变化？②是声音的什么发生变化引起的？③摩托车静止鸣笛声和高速驶来鸣笛声有何区别？④请你尝试解释为何出现这种现象？
再例如：在《选修3-1》模块里，“闭合电路的欧姆定律”这一课堂教学中，学生已经在高一化学必修课当高中习过“化学原电池”的知识，而在这之前，学生又作了串、并联电路研究的实验。因此，一上课教师就向学生们介绍了两位同学在实验后所提出的一个问题：“为什么测到的电源电压数值略小于它的电动势？”并且还补充问：“为什么电池越陈旧，测到的数值就越小？”当这些问题提出之后，教师并不急于进行系统地讲授，而是帮助学生复习和组织他们已有的知识，向他们提供探究的实验工具组织学生自己去进行探究。
实践证明，只有根植于学生实际情况的问题才是有效问题，才具有生命力。
1．3　设问层次与方式维度的说明与论证
根据布鲁姆的“教育目标分类法”，在认知领域的教育目标可分成：知道（知识）；领会（理解）；应用；分析；综合；评价。由此，我们可以按具体的教学要求设计从简单逐渐发展到复杂的问题。相对于“教学目标维度” 强调的具体教学内容的细分和预期设问效果，“设问方式维度”强调的则是通过分层设问来实现细分后的教学内容所要达成的预期设问效果。
依据布鲁姆的“教育目标分类法”的教育目标分成，结合学习目标的要求，我们可以把问题分成认知性问题、理解性问题、应用性问题、分析性问题、综合性问题、评价性问题等六个层次的问题。
落实到具体教学中，教师则应在考虑问题的设置层次大前提下，还要根据不同的教学目的和内容，采用不同的方法，在设计提问时要考虑到经常变换手法，即使是同一个内容，在不同的场合下进行提问，也要注意转换角度，让学生有一种新鲜感。从而使学生看到“老师是如何提出问题的”，这对学生学会“自己提出问题”能起到潜移默化的作用。

例如，在《必修一》的“超重与失重”的教学中，讲述“完全失重状态”的特征时，先播放所拍摄的录像（图4），设计问题
①你们观察到了什么？
②下落过程中，水有没有继续流出呢？
③用牛顿运动定律如何解释？（层递式）
④根据以上现象，请同学们设想一下，在太空的空间站内，处于完全失重状态下的宇航员们是如何生活的呢？

播放所拍摄的录像（图5）
2．有效设问的展开，即时间维度的说明
毫无疑问，设问必须依据时间顺序来展开，学生认知水平的提高和思维程度的深入也是随着课堂教学的发展而逐步深入的，问题提出的先后秩序必须与之相适应。否则即使是设计非常好的问题，如果提出的时机不合适，也不能达到预期效果，当然也就不能称之为有效的设问。
具体到物理课堂上，为了适应学生的科学思维发展需要，老师在创设问题时必须按照时间和物理知识的层层深入顺序依次呈阶梯展开，问题有序地提出，对培养学生的逻辑推理能力和学会思考问题十分有效。
例如，在《电磁感应现象》的知识分析环节，让学生观察不同的演示实验：

①让线圈的一部分切割磁感线（图6），产生感应电流；

②当磁铁插入或拔出线圈时（图7），线圈内有感应电流；

③用滑动变阻器改变线圈A中的电流强度，线圈B中也产生感应电流（图8）。
在学生观察后归纳产生感应电流的条件时，我们设计如下的系列问题：
问：闭合电路中产生感应电流的条件是什么？
答：闭合电路中磁通量变化。（这答案很可能是学生看了课本上的结论）
问：你是怎么想到从磁通量的角度进行思考呢？（此时，学生无言以答。）
问：实验①中，磁场变吗？
答：不变。
问：线圈变吗？
答：线圈的大小在变。
问：在实验②中，磁场变吗？
答：变。
问：线圈变吗？
答：不变。
问：两个实验有共同点吗？共同点是什么？
答：通过线圈中磁感线条数在变。
在教学中通过一问一答的引导和深入，学生找到了真正的答案，即在闭合电路中产生感应电流的条件是：通过闭合电路的磁通量发生变化。
为了验证和加深学生对这个条件的认识和理解，再由学生自己分析实验③中产生感应电流的过程：线圈A中通过的电流由于滑动变阻器阻值的变化而变化，同时，由此电流而产生的磁场也在变化，所以此时通过线圈B的磁通量发生变化，此时产生感应电流的前提依然是通过B的磁通量变化。
这样，通过有序的问题深入，不断地启发学生的思维，既可使教学内容和教学重点落到实处，又能启发学生不断的从自己的学习中提出问题，解决问题，提高学生的创新能力和解决问题的能力。
三、在构建了高中物理课堂教学中有效设问的四维模型后，我们进行了具体的物理课堂教学实践
落实到高中物理整堂课的教学设计中，我们设计了如下操作流程：
1．先根据教学内容的特点和学生的实际情况，整体构思课堂上需要解决的重难点问题。
在物理教学中，知识的相互联系紧密，而且存在着明确的递进关系。一个新知识的构建，需要原有的知识作为基础。知识的展开，形成了一个网络，网络之间的联系，就是线索，故在高中物理课堂教学中必须以知识为线索展开。根据这一特点，我们在设计中以教学时间链确定在教学内容的引入、分析、归纳、应用、拓展等各个环节具体应达成什么样的教学目标，针对各个教学环节依据四维模型图式设计出主要问题。然后对各个环节之间的逻辑关系进行梳理，依据四维模型图式设计好环节之间的衔接问题。最后把各环节中的主要问题逐步分解成若干个小问题，同时注意每个问题的展开顺序与层次递进关系或逻辑关系，使小问题得以串联，与主要问题及教学内容形成一个有机整体。具体可用如下图表展现。

2．运用有效设问四维模型进行课堂教学的有效设问实践设计实例。
我们在高中物理教学中进行了实践。
《超重与失重》的设计实例。
问题设计：





3．教学效果反馈．
课后，我们对学生进行了相关问卷调查，95%以上的学生感到教师的设问通俗易懂，由浅入深，有很强的引领作用，学生上课感到课堂教学环境轻松，在不知不觉中探究了“超重与失重”现象所蕴含的规律，教师的问题导向大大开阔了他们的视野和思维的空间。
问卷调查表格式如下：
课题：                                 课型：            时间：
提问内容你容易接受吗
A容易接受
B较易接受
C可以接受
D不能接受
提问指向是否清晰
A很明确
B较明确
C啰嗦重复
D不知所云
问题是否使你想到了相关熟悉场景
A场景清晰
B场景较清
C场景模糊
D不能再现
问题有无引发你对以前知识的回忆
A正确再现
B可以再现
C勉强再现
D不能再现
问题能否激发你对物理的学习兴趣
A能够激发
B部分能够
C勉强能够
D不能激发
问题是否让你感到物理知识有用
A非常实用
B比较实用
C有点用
D没有体会
问题是否层层深入，由易到难
A逐步深入
B有递进
C很难思考
D没有层次
教师是否留有足够的思考时间
A时间足够
B时间稍短
C时间紧张
D自问自答
问题是否帮助你理解了物理知识
A理解容易
B可以理解
C部分理解
D难以理解
教师提问是否逻辑清楚
A逻辑性强
B较有逻辑
C没有逻辑
D颠三倒四
本节课你印象最深的问题是？
本节课你还有哪些不明白的问题？
本节课你学到了什么？
说明：你的意见很重要，能帮助老师了解你们的实际学习情况，并据此及时调整、改进教学，请认真填写。
为了更好地完善、修正、验证课题研究成果，课题组分别在初二、初三、高一、高二各年级开展了依据本课题的有效设问规律的四维模型进行设计和实际教学，拍摄了录像课，并组织课题组成员通过回看录像，进行了相关的教学行为研究，及时反省自己的教学行为，取得了积极的效果。
4．四维模型的实践拓展
为了进一步量化验证“有效设问规律的四维模型是否有效” 我们还与南京师范大学物理教育研究所合作，在南京师范大学“物理科学与技术学院物理教育专业07级的师范生（大三）”中进行了职前的有效性研究，研究主要采用观察法与对比法。
4．1　研究的过程
在本研究中，我们通过脱产学习的有三年教育教学经验的教育硕士介入，对研究对象的模拟实习进行必要的干涉，通过对比研究，来判断“有效设问规律的四维模型”对于改善研究对象的课堂提问的有效性是否有帮助。
具体操作模式如下图所示：

研究数据来源主要是在具体对象中随机抽取的。数据分前测与后测部分，各部分有不同的内容主题，但前后测比较的内容是相同的。在对被测试者两次就同一课题设计提出的问题的进行分类后，得到了前测和后测的数据，并使用spss软件对分类后的数据进行统计处理。
4．2　研究的结果
研究中我们把随机抽取的测试者分为双人组，要求他们分别就相同的教学内容进行教学提问设计和教学实践，其过程用数码摄像后对具体对象的课堂提问进行梳理，获得原始数据，然后按问题提出的水平按布鲁姆的教学目标分类法，分为创造、评价、分析、应用、理解、记忆、无效等7类。前测为未“有效设问规律的四维模型”培训前得到的数据，后测为培训后得到数据。通过spss软件对数据进行统计和处理，得到以下结果：

从上图中可以看出，在前后测中，提问水平主要分布在理解和应用层次上，理解性提问占了绝大多数。就图形的整体分布来看，后测图形较前测图形重心向右移动，提问的层次有向高级发展的趋势。

从上图中可以看出通过一段时间的干涉后，后测与前测相比较来说，无效提问，记忆性提问，应用性提问比重降低，无效提问与记忆性提问降低比较明显；理解与分析性提问比重有所提高，理解性提问比重增加明显。
4．3　研究的结论
通过对两图的结果进行分析，我们可以得到这样的结论：通过一定的干涉，即“有效设问规律的四维模型”的培训，可以提高职前物理教师提问的层次。图一中后测与前测图形相比较，重心后移，说明提问层次是提高的。所以，通过一定的干涉，可以使职前物理教师课堂提问的有效性提高。图二中后测与前测相比较，无效提问的比重降低，同时理解性提问的明显提高，说明通过干涉，职前物理教师提问更具有针对性，更贴近真实课堂，提问的品质得以提升。
通过具体的物理教学实践和职前培训的效果的定量测试证明，高中物理教学有效设问四维模型可以迅速地帮助教师寻找到有效提高物理教学效率的切入点和行动主线，有效提升设问的内在品质，为物理教师，尤其是年轻的物理教师的专业成长提供了一个便于操作和复制的教学设计模式，值得推广。
（本文得到了南京师范大学物理教育研究所所长陈娴教授和她的研究生团队的大力支持，笔者深表谢意！）
2010-11-01  人教网
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