陸妍 李興

摘? ? 要：基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，讓學(xué)生真正達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的5等級(jí)。在“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用”教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知和思維發(fā)展水平，結(jié)合物理學(xué)科的邏輯特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了進(jìn)階式的習(xí)題鏈：從原始問(wèn)題到物理模型構(gòu)建，從單一知識(shí)到大單元知識(shí)，從知識(shí)傳授到關(guān)鍵能力和高階思維培養(yǎng)，從解決物理問(wèn)題到情境遷移能力的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：進(jìn)階式;習(xí)題鏈;高階思維

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）3-0028-4

提出問(wèn)題和解決問(wèn)題是提升學(xué)生科學(xué)思維水平的重要手段。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一種不斷積累、不斷發(fā)展的過(guò)程，學(xué)生解決問(wèn)題的關(guān)鍵能力，需要經(jīng)過(guò)許多不同的“中間水平”[1]，這些中間水平為“階”，是學(xué)生認(rèn)知過(guò)程中的腳踏點(diǎn)?！半A”的確定不只基于知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，而是由學(xué)習(xí)者和知識(shí)的主客體共同決定。若將一個(gè)個(gè)連續(xù)的“階”通過(guò)習(xí)題鏈的形式進(jìn)行串聯(lián)，則能夠?qū)W(xué)生淺層次的思維活動(dòng)與深層次的思維活動(dòng)連接起來(lái)，有效地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維水平的發(fā)展。

1? ? 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的習(xí)題鏈設(shè)計(jì)

1.1? ? 進(jìn)階起點(diǎn)與終點(diǎn)的分析

進(jìn)階起點(diǎn)：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）中，學(xué)業(yè)質(zhì)量1級(jí)水平要求學(xué)生能初步了解所學(xué)的物理概念和規(guī)律，能將相關(guān)的自然現(xiàn)象和問(wèn)題解決聯(lián)系起來(lái)[2]。在“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用”教學(xué)中，進(jìn)階式習(xí)題鏈的起點(diǎn)可以從簡(jiǎn)單的“推、拉包裹”的實(shí)際情境出發(fā)，既引出物理的原始問(wèn)題，又符合學(xué)生初始的認(rèn)知水平。

進(jìn)階終點(diǎn)：進(jìn)階式習(xí)題鏈的終點(diǎn)為期望學(xué)生能夠達(dá)到的最高水平。課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，學(xué)業(yè)質(zhì)量5級(jí)水平要求學(xué)生能在新的情境中對(duì)綜合性物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，獲得正確結(jié)論并作出解釋[2]。因此，進(jìn)階式習(xí)題鏈的終點(diǎn)應(yīng)該是能夠培養(yǎng)學(xué)生情境遷移能力的問(wèn)題，即“情境再入”的問(wèn)題。如本教學(xué)案例中的最后一個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)將“推、拉包裹”的情境，變成了“設(shè)計(jì)屋頂坡度”的情境問(wèn)題，側(cè)重考查學(xué)生的情境遷移能力。

1.2? ? 進(jìn)階層級(jí)的設(shè)計(jì)

進(jìn)階式習(xí)題鏈的設(shè)計(jì)需要根據(jù)高中學(xué)生已有的知識(shí)與技能儲(chǔ)備，確定合適的層級(jí)（層級(jí)之間的跨度不宜太大或太?。??？缍忍?，則違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒;跨度太小，學(xué)生的科學(xué)思維水平得不到充分的發(fā)展。

因此，習(xí)題鏈層級(jí)的設(shè)計(jì)，參照課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)業(yè)質(zhì)量5級(jí)水平的劃分，將習(xí)題鏈劃分為5個(gè)層級(jí)。

1.3? ? 進(jìn)階式習(xí)題鏈設(shè)計(jì)模型（圖1）

2? ? 教學(xué)實(shí)踐過(guò)程

2.1? ? 基于實(shí)際情境的原始問(wèn)題

【原始問(wèn)題】 某同學(xué)要去郵局取一個(gè)比較重的包裹，在不借助其他機(jī)械工具（繩子除外）的情況下，問(wèn)該同學(xué)應(yīng)該怎樣做才能比較輕松地拿回他的包裹？

設(shè)計(jì)意圖：這是一個(gè)基于實(shí)際情境的原始問(wèn)題。它與物理問(wèn)題不同的是，原始問(wèn)題沒(méi)有嚴(yán)格的限定條件，也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案。學(xué)生可以根據(jù)平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)得出不同的答案：可能是用推，也可能是用拉，或者是提著回來(lái)。將生活情境的實(shí)際問(wèn)題作為習(xí)題鏈的進(jìn)階起點(diǎn)，適當(dāng)?shù)亟档瓦M(jìn)階起點(diǎn)的難度可以有效地激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

2.2? ? 由原始問(wèn)題向物理模型構(gòu)建的進(jìn)階

從原始問(wèn)題向物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化，需要確定相應(yīng)的物理環(huán)境和條件，便于學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。原始問(wèn)題向物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化的過(guò)程，也是去情境化的過(guò)程。根據(jù)要求設(shè)計(jì)習(xí)題如下：

【物理問(wèn)題】 如圖2a所示，一個(gè)質(zhì)量為m=

10 kg的木塊放置在水平地面上，木塊與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.75，現(xiàn)在施加一個(gè)與水平方向夾角成α斜向上的力F，若能夠使該木塊沿水平面勻速運(yùn)動(dòng)，力F需要多大？若該力F與水平方向成β角度斜向下推（圖2b），仍使木塊勻速運(yùn)動(dòng)，則推木塊是比較省力還是費(fèi)力？

課程標(biāo)準(zhǔn)中指出：學(xué)業(yè)質(zhì)量水平2要求學(xué)生能在熟悉的問(wèn)題情境中應(yīng)用所學(xué)的常見(jiàn)的物理模型，并解決問(wèn)題[2]。學(xué)生根據(jù)前面實(shí)際問(wèn)題情境，構(gòu)建出該習(xí)題的物理模型，即水平面上的物體受到恒定拉力或推力作用的物理模型。該物理模型的解題步驟：受力分析—正交分解—根據(jù)平衡條件列式求解。

2.3? ? 從單一知識(shí)習(xí)題向大單元知識(shí)習(xí)題的進(jìn)階

學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4要求學(xué)生能夠?qū)C合性物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋[2]。綜合性問(wèn)題往往是由若干個(gè)小問(wèn)題組成，每一個(gè)小問(wèn)題可以用單一的知識(shí)點(diǎn)解決。在“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用”教學(xué)中，將物體間相互作用規(guī)律與運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律結(jié)合起來(lái)，利用功能關(guān)系解決相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)從單一的知識(shí)點(diǎn)向整個(gè)大單元知識(shí)的拓展進(jìn)階。設(shè)計(jì)習(xí)題如下：

【進(jìn)階習(xí)題1】 如圖3所示，一個(gè)質(zhì)量為m=

10 kg的木塊靜放在水平地面上，木塊與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.75，現(xiàn)施加一個(gè)與水平方向夾角為37°斜向上的力F，拉力F大小恒定為100 N，經(jīng)過(guò)t=10 s 后，撤去拉力F，最終木塊停下。求：（1）整個(gè)過(guò)程中木塊最終移動(dòng)的距離;（2）整個(gè)過(guò)程中拉力所做的功。

2.4? ? 從傳授知識(shí)向關(guān)鍵能力和高階思維培養(yǎng)的進(jìn)階

就具體的物理學(xué)習(xí)而言，學(xué)生除了在課堂上領(lǐng)會(huì)知識(shí)之外，還應(yīng)該主動(dòng)吸收積淀在知識(shí)中的方法、技能和思維方式。因此，設(shè)計(jì)的習(xí)題鏈應(yīng)當(dāng)立足于關(guān)鍵能力和高階思維能力的培養(yǎng)。

【進(jìn)階習(xí)題2】 如圖4所示，一個(gè)質(zhì)量為mA=10 kg的木板A靜放在水平地面上，木板與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.75，另一個(gè)質(zhì)量為mB=5 kg的木塊B放在木板A上，B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.6，現(xiàn)在A上施加一個(gè)水平方向的恒力F=125 N，則A與B之間的摩擦力為多大？

設(shè)計(jì)意圖：這是一個(gè)關(guān)于木塊-木板模型的問(wèn)題，要求學(xué)生靈活使用整體法與隔離法，解決多物體的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。選擇合適的研究對(duì)象是“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用”中一個(gè)非常重要的解題步驟，這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)有助于鍛煉學(xué)生分析、推理的能力。

【進(jìn)階習(xí)題3】 如圖5所示，一個(gè)質(zhì)量為m=10 kg的木塊靜放在水平地面上，木塊與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.75，現(xiàn)在施加一個(gè)斜向下與水平方向夾角為α的推力F，當(dāng) α為多大的時(shí)候，無(wú)論F有多大，都無(wú)法推動(dòng)該木塊？

設(shè)計(jì)意圖：這是一個(gè)關(guān)于摩擦自鎖的問(wèn)題，摩擦自鎖是一個(gè)相對(duì)較難理解的物理問(wèn)題，只有學(xué)生正確使用正交分解得到Fx與Fy 對(duì)摩擦力的影響之后，才能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題有利于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

2.5? ? 從解決物理問(wèn)題向情境遷移能力培養(yǎng)的進(jìn)階

在前面的習(xí)題鏈設(shè)計(jì)中，學(xué)生從原始問(wèn)題出發(fā)，經(jīng)歷了去情境化、構(gòu)建物理模型、大單元知識(shí)系統(tǒng)化、指向關(guān)鍵能力和高階思維培養(yǎng)等進(jìn)階過(guò)程。接下來(lái)，要達(dá)到進(jìn)階式習(xí)題鏈設(shè)計(jì)的終點(diǎn)，需要根據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平5的要求，設(shè)計(jì)新的情境問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)解決系列問(wèn)題獲得一定的方法與策略，在新的實(shí)際情境中應(yīng)用。

【情境遷移習(xí)題】 小明要蓋一棟新房子，如圖6所示，從側(cè)面看房子的寬度L為一定值，假設(shè)雨水在屋脊處的初速度為零，且不計(jì)雨水與屋面之間的摩擦阻力。為了使落在屋脊的雨水能以最短時(shí)間淌離屋脊，則屋脊到屋檐的高度h應(yīng)為多少？

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)栴}側(cè)重考查學(xué)生的情境遷移能力，這是一道新情境的問(wèn)題，解決問(wèn)題的思維和策略本質(zhì)上沒(méi)有發(fā)生變化，其核心是應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決物體的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。只有能夠很好地解決新情境問(wèn)題，才表明學(xué)生真正達(dá)到了預(yù)期的進(jìn)階終點(diǎn)——學(xué)業(yè)質(zhì)量水平5。

3? ? 進(jìn)階式習(xí)題鏈設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

3.1? ? 習(xí)題中的問(wèn)題必須是“真問(wèn)題”

習(xí)題鏈的設(shè)計(jì)應(yīng)該指向教學(xué)目標(biāo)，立足于重點(diǎn)知識(shí)及生成過(guò)程，針對(duì)學(xué)生存在的思維障礙設(shè)計(jì)“真問(wèn)題”。與“真問(wèn)題”相對(duì)的是“假問(wèn)題”，所謂的“假問(wèn)題”是指那些答案顯而易見(jiàn)，學(xué)生根本不需要思考就能解答的問(wèn)題。很多教師喜歡問(wèn)“對(duì)還是錯(cuò)”等判斷類問(wèn)題，這一類問(wèn)題就是假問(wèn)題。因?yàn)榻處煙o(wú)法從眾多簡(jiǎn)單的“對(duì)和錯(cuò)”答案中，區(qū)分學(xué)生的真實(shí)情況，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)該綜合考慮各種因素，盡量避免出現(xiàn)“假問(wèn)題”[3]。

3.2? ? 習(xí)題鏈之間的梯度要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律及思維水平

習(xí)題鏈的設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單地將若干個(gè)習(xí)題堆砌在一起，相鄰的習(xí)題之間要有一定的遞進(jìn)關(guān)系，符合學(xué)生循序漸進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律和思維水平。問(wèn)題設(shè)計(jì)要能夠喚醒學(xué)生已有的認(rèn)知，使得大多數(shù)學(xué)生“跳一跳就能摘到果實(shí)”。

同時(shí)，習(xí)題鏈也是一條思維線，學(xué)生通過(guò)解決思維線上的各個(gè)問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)深層次的思考和學(xué)習(xí)。思維線上習(xí)題的選擇，必須有利于學(xué)生科學(xué)思維的進(jìn)階發(fā)展，這樣才能實(shí)現(xiàn)從低階思維向高階思維的轉(zhuǎn)變。

3.3? ? 習(xí)題鏈的結(jié)構(gòu)要符合物理學(xué)科的邏輯關(guān)系

習(xí)題鏈設(shè)計(jì)可以將“物體間的相互作用規(guī)律”作為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，然后進(jìn)行“物體間相互作用規(guī)律、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、功能關(guān)系”等大單元系統(tǒng)知識(shí)的研究，再轉(zhuǎn)變?yōu)橛梦锢硪?guī)律及數(shù)學(xué)工具解決復(fù)雜的綜合性問(wèn)題，最后遷移到新情境的問(wèn)題中，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生情境遷移能力的目標(biāo)。

3.4? ? 及時(shí)吸納學(xué)習(xí)過(guò)程中生成的新問(wèn)題

學(xué)習(xí)過(guò)程的本質(zhì)就是不斷經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—解決問(wèn)題—提出新的問(wèn)題”的過(guò)程。教師應(yīng)該將新問(wèn)題作為教學(xué)過(guò)程中非常重要的教學(xué)資源。習(xí)題鏈中不能僅有教師預(yù)設(shè)的問(wèn)題，還應(yīng)該及時(shí)吸納學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中生成的新問(wèn)題，這樣從新的角度看待原有的問(wèn)題，形成螺旋式上升的習(xí)題鏈，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建物理觀念和物理規(guī)律。

4? ? 結(jié)? 語(yǔ)

習(xí)題鏈既是知識(shí)探究的程序鏈，更是學(xué)生思維的觸發(fā)器[4]。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的等級(jí)劃分，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)進(jìn)階式的習(xí)題鏈，可以有效地引領(lǐng)學(xué)生沿著問(wèn)題的階梯去思考、去探究，從而達(dá)到從低階思維向高階思維發(fā)展的目標(biāo)。

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（欄目編輯? ? 鄧? ?磊）