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高中物理教學(xué)有效設(shè)問模型的構(gòu)建策略
一、高中物理教學(xué)有效設(shè)問的具體表征
要使問題設(shè)置有效,我們首先要對有效設(shè)問的具體表征做一個歸納。
(1)設(shè)置的問題與全班大多數(shù)學(xué)生的智力和已學(xué)相應(yīng)物理知識發(fā)展水平相適應(yīng)。并關(guān)照了班級中不同智力與物理學(xué)習(xí)水平學(xué)生的差異性需求。
(2)問題的設(shè)置能從不同層次和不同的角度激發(fā)起學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探究物理概念的欲望,能引發(fā)學(xué)生的思趣。
(3)問題的設(shè)置能直接、迅速地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入與問題相對應(yīng)的思維情境之中,并有助于實現(xiàn)教學(xué)過程中的各項具體目標(biāo),進(jìn)而從整體上實現(xiàn)課堂教學(xué)的三維目標(biāo)。
(4)設(shè)置的問題富有啟發(fā)性。既能使學(xué)生自省,又能引發(fā)學(xué)生思維的多樣性(適度的發(fā)散)。
(5)設(shè)置的問題用語精確,無科學(xué)性錯誤,意思清楚。并能做到一個問題的解決有助于多個問題的連環(huán)解決。
(6)設(shè)置的問題提出的先后有序,富含強烈的物理知識邏輯或知識點的轉(zhuǎn)承關(guān)系。
二、物理課堂教學(xué)的有效設(shè)問模型的構(gòu)建與論證
依據(jù)有效設(shè)問的具體表征,我們創(chuàng)建了有效設(shè)問的四維模型,具體說明如下。
任何課堂教學(xué)都是以時間為序展開的,同樣有效設(shè)問的提出順序也必須以時間為序。所以我們選取時間為一個維度,使設(shè)問按時間的先后依次排列在時間軸上展開,而每一個設(shè)問由“教學(xué)目標(biāo)”、“學(xué)情分析”、“設(shè)問層次和方式”三個維度進(jìn)行定位,如圖1所示。
由上所述,我們不難看出,有效設(shè)問成功實施的關(guān)鍵在于對所設(shè)問題的“定位”和“展開”。“定位”需要綜合考慮“教學(xué)目標(biāo)”、“學(xué)情分析”、“設(shè)問方式”三個維度,而“展開”則應(yīng)主要考慮該問題在整個教學(xué)時間鏈中的地位和發(fā)問時機(jī)或順序。
1.有效設(shè)問的定位
(1)教學(xué)目標(biāo)維度的說明與論證
在教學(xué)中,教學(xué)目標(biāo)必須細(xì)分到課堂的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中才有價值和可操作,否則問題就會失去基本的內(nèi)容和核心,變得空洞或不著邊際,而教學(xué)目標(biāo)最好的呈現(xiàn)方式就是教師針對具體細(xì)分目標(biāo)的設(shè)問。所以,結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容與《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對該內(nèi)容的定位,綜合考慮該設(shè)問如何達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”三個維度的教學(xué)目標(biāo)是確保問題設(shè)置有效的前提。當(dāng)然,需要說明的是,不是所有的問題都一定要包含三個維度的教學(xué)目標(biāo),有些問題可能只是涉及其中一個維度的某一部分。
對于有效問題的設(shè)置,重要的是要具有三維目標(biāo)的融入意識和積極尋求有機(jī)融入的契合點,而不能為追求形式而生硬地表現(xiàn)在所設(shè)問題當(dāng)中。例如,在“超重與失重”的教學(xué)中,神舟五號飛船在回收途中,楊利偉向控制中心報告了什么?他是如何感知降落主動傘已經(jīng)打開?使學(xué)生在運用牛頓運動定律解釋超重現(xiàn)象的同時,無形地進(jìn)行了愛國主義教育。這個場景問題的設(shè)置就融入了牛頓第二定律知識的應(yīng)用和情感教育兩個方面。
(2)學(xué)情分析維度的說明與論證
建構(gòu)主義的學(xué)生觀認(rèn)為,學(xué)習(xí)者并不是空著腦袋進(jìn)入學(xué)習(xí)情境中的。在日常生活和以往各種形式的學(xué)習(xí)中,他們已經(jīng)形成了有關(guān)的知識經(jīng)驗,他們對任何事情都有自己的看法。即使是有些問題他們從來沒有接觸過,沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒,但是當(dāng)問題呈現(xiàn)在他們面前時,他們還是會基于以往的經(jīng)驗,依靠他們的認(rèn)知能力,形成對問題的解釋,提出他們的假設(shè)。所以我們教學(xué)不能無視學(xué)習(xí)者的已有知識經(jīng)驗,簡單強硬地從外部對學(xué)習(xí)者實施知識的“填灌”,而是應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗作為新知識的生長點,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識經(jīng)驗中,生長新的知識經(jīng)驗。所以,我們有必要在有效設(shè)問中考慮學(xué)情分析維度。
在具體的教學(xué)中,我們必須認(rèn)真分析學(xué)生已學(xué)相應(yīng)物理知識的發(fā)展水平或已有的生活經(jīng)驗,同時還需要考慮實際全班大多數(shù)學(xué)生的智力水平以及班級中不同智力與物理學(xué)習(xí)水平學(xué)生的差異性,盡量使不同程度的學(xué)生都能從所設(shè)問題中得到相關(guān)信息引起積極思考并組織回答。
例如,在“多普勒效應(yīng)”教學(xué)的課堂引入中,學(xué)生已經(jīng)初步具備了一些關(guān)于音調(diào)高低和聲音大小區(qū)別的知識,但初中所學(xué)知識遺忘率高,所以必須對知識重喚。我們準(zhǔn)備了一臺齒輪轉(zhuǎn)盤機(jī)和硬塑料片,首先慢速轉(zhuǎn)動齒輪轉(zhuǎn)盤,讓學(xué)生熟悉低頻的聲音信號,接著逐步加快轉(zhuǎn)速,又讓他們感受高頻的聲音信號,再播放摩托車靜止鳴笛聲和高速駛來鳴笛聲的變化進(jìn)行對比,體會多普勒效應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。由此設(shè)計了如下系列問題:①塑料片振動聲音有什么變化?②是聲音的什么發(fā)生變化引起的?③摩托車靜止鳴笛聲和高速駛來鳴笛聲有何區(qū)別?④請你嘗試解釋為何出現(xiàn)這種現(xiàn)象?
再例如,在選修3-1模塊里,“閉合電路的歐姆定律”這一課堂教學(xué)中,學(xué)生已經(jīng)在高一化學(xué)必修課當(dāng)中學(xué)過“化學(xué)原電池”的知識,而在這之前,學(xué)生又做了串、并聯(lián)電路研究的實驗。因此,一上課教師就向?qū)W生們介紹了兩位同學(xué)在實驗后所提出的一個問題:“為什么測到的電源電壓數(shù)值略小于它的電動勢?”并且還補充問:“為什么電池越陳舊,測到的數(shù)值就越小?”當(dāng)這些問題提出之后,教師并不急于進(jìn)行系統(tǒng)地講授,而是幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和組織他們已有的知識,向他們提供探究的實驗工具組織學(xué)生自己去進(jìn)行探究。
實踐證明,只有根植于學(xué)生實際情況的問題才是有效問題,才具有生命力。
(3)設(shè)問層次與方式維度的說明與論證
根據(jù)布魯姆的“教育目標(biāo)分類法”,在認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)可分成:知道(知識)、領(lǐng)會(理解)、應(yīng)用、分析、綜合、評價[1]。由此,我們可以按具體的教學(xué)要求設(shè)計從簡單逐漸發(fā)展到復(fù)雜的問題。相對于“教學(xué)目標(biāo)維度”強調(diào)的具體教學(xué)內(nèi)容的細(xì)分和預(yù)期設(shè)問效果,“設(shè)問方式維度”強調(diào)的則是通過分層設(shè)問來實現(xiàn)細(xì)分后的教學(xué)內(nèi)容所要達(dá)成的預(yù)期設(shè)問效果。
依據(jù)布魯姆的“教育目標(biāo)分類法”的教育目標(biāo)分類,結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求,我們可以把問題分成認(rèn)知性問題、理解性問題、應(yīng)用性問題、分析性問題、綜合性問題、評價性問題等6個層次的問題。
落實到具體教學(xué)中,教師則應(yīng)在考慮問題的設(shè)置層次大前提下,還要根據(jù)不同的教學(xué)目的和內(nèi)容,采用不同的方法,在設(shè)計提問時要考慮到經(jīng)常變換手法,即使是同一個內(nèi)容,在不同的場合下進(jìn)行提問,也要注意轉(zhuǎn)換角度,讓學(xué)生有一種新鮮感。從而使學(xué)生看到“教師是如何提出問題的”,這對學(xué)生學(xué)會“自己提出問題”能起到潛移默化的作用。
例如,在必修1的“超重與失重”的教學(xué)中,講述“完全失重狀態(tài)”的特征時,先播放所拍攝的水瓶(側(cè)面底部有孔)自由落體的錄像,設(shè)計問題:①你們觀察到了什么?②下落過程中,水有沒有繼續(xù)流出呢?③用牛頓運動定律如何解釋?(層遞式)④根據(jù)以上現(xiàn)象,請同學(xué)們設(shè)想一下,在太空的空間站內(nèi),處于完全失重狀態(tài)下的宇航員們是如何生活的呢?
2.時間維度的說明
“還沒有證據(jù)顯示,一種提問的順序要比其他提問的順序在提高學(xué)生成績方面更有效.”[2]但毫無疑問,設(shè)問必須依據(jù)時間順序來展開,學(xué)生認(rèn)知水平的提高和思維程度的深入也是隨著課堂教學(xué)的發(fā)展而逐步深入的,問題提出的先后次序必須與之相適應(yīng)。否則即使是設(shè)計非常好的問題,如果提出的時機(jī)不合適,也不能達(dá)到預(yù)期效果,當(dāng)然也就不能稱之為有效的設(shè)問。
具體到物理課堂上,為了適應(yīng)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展需要,老師在創(chuàng)設(shè)問題時必須按照時間和物理知識的層層深入順序依次呈階梯展開。問題有序地提出,對培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和學(xué)會思考問題十分有效。
例如,在“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的知識分析環(huán)節(jié),讓學(xué)生觀察不同的演示實驗:實驗①讓閉合電路線圈的一部分切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流;(對比線圈電路不閉合時,觀察有否電流產(chǎn)生?)實驗②當(dāng)磁鐵插入或拔出線圈時,線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流.(對比線圈電路不閉合時,觀察有否電流產(chǎn)生?)
在學(xué)生觀察歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時,我們設(shè)計如下的系列問題.
問1:4次實驗有幾次成功得到了感應(yīng)電流?沒有得到的實驗有何共同特征?(得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的首要條件是:線圈電路必須閉合)
問2:只要電路閉合就一定能得到感應(yīng)電流嗎?(引導(dǎo)學(xué)生對產(chǎn)生感應(yīng)電流的其他條件的思考)
問3:閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?
答:電路中有磁通量變化。(這答案很可能是學(xué)生看了課本上的結(jié)論)
問4:你是怎么想到從磁通量的角度進(jìn)行思考呢?(此時,學(xué)生無言以答,教師關(guān)鍵不要怕問)
問5:實驗1中,磁場變了嗎?
答:不變。
問6:線圈有變化嗎?(配以動畫展示線圈在垂直B方向上投影面積的變化)
答:線圈的有效面積大小在變。
問7:在實驗2中,磁場變了嗎?
答:變。
問8:線圈有效面積變了嗎?
答:不變。
問9:兩個實驗有共同點嗎?共同點是什么?
答:有,通過線圈中磁感線條數(shù)在變。
(順勢歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件①電路必須閉合②線圈中有磁通量變化)
問10:在實驗電路中,你能否得到感應(yīng)電流?應(yīng)該如何操作?
通過在教學(xué)中一問一答的引導(dǎo)和深入,學(xué)生找到了真正的答案,即在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是:通過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
為了驗證和加深學(xué)生對這個條件的認(rèn)識和理解,再由學(xué)生自己分析實驗③中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程:線圈A中通過的電流由于滑動變阻器阻值的變化而變化,同時,由此電流而產(chǎn)生的磁場也在變化,所以此時通過線圈B的磁通量發(fā)生變化,此時產(chǎn)生感應(yīng)電流的前提依然是通過B的磁通量變化。
有序的問題深入,能不斷地啟發(fā)學(xué)生的思維,既可使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點落到實處,又能啟發(fā)學(xué)生不斷地從自己的學(xué)習(xí)中提出問題,解決問題。
三、基于有效設(shè)問四維模型的物理課堂教學(xué)實踐
在物理教學(xué)中,知識的相互聯(lián)系緊密,而且存在著明確的遞進(jìn)關(guān)系。一個新知識的構(gòu)建,需要原有的知識作為基礎(chǔ)。知識的展開,形成了一個網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系,就是線索,故在高中物理課堂教學(xué)中必須以知識為線索展開。根據(jù)這一特點,我們在設(shè)計中以教學(xué)時間鏈確定在教學(xué)內(nèi)容的引入、分析、歸納、應(yīng)用、拓展等各個環(huán)節(jié)具體應(yīng)達(dá)成什么樣的教學(xué)目標(biāo),針對各個教學(xué)環(huán)節(jié)依據(jù)四維模型圖式設(shè)計出主要問題。然后對各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理,依據(jù)四維模型圖式設(shè)計好環(huán)節(jié)之間的銜接問題。最后把各環(huán)節(jié)中的主要問題逐步分解成若干個小問題,同時注意每個問題的展開順序與層次遞進(jìn)關(guān)系或邏輯關(guān)系,使小問題得以串聯(lián),與主要問題及教學(xué)內(nèi)容形成一個有機(jī)整體。具體可用圖2展現(xiàn)。
為了更好地完善、修正、驗證課題研究成果,課題組分別在初二、初三、高一、高二各年級開展了依據(jù)本課題的有效設(shè)問規(guī)律的四維模型進(jìn)行設(shè)計和實際教學(xué),拍攝了錄像課,并組織課題組成員通過回看錄像,進(jìn)行了相關(guān)的教學(xué)行為研究,及時反省自己的教學(xué)行為。
四、四維模型的實踐拓展
為了進(jìn)一步量化驗證“有效設(shè)問規(guī)律的四維模型是否有效”我們還與南京師范大學(xué)物理教育研究所合作,在南京師范大學(xué)“物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理教育專業(yè)2007級的師范生(大三)”中進(jìn)行了職前的有效性研究,研究主要采用觀察法與對比法。
1.研究的過程
在本研究中,我們通過脫產(chǎn)學(xué)習(xí)有三年教育教學(xué)經(jīng)驗的教育碩士介入,對研究對象的模擬實習(xí)進(jìn)行必要的干涉,通過對比研究,來判斷“有效設(shè)問規(guī)律的四維模型”對于改善研究對象的課堂提問的有效性是否有幫助。具體操作模式如下頁圖3所示。
通過培訓(xùn)實驗,我們得到了一些研究數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要是在具體對象中隨機(jī)抽取的,分前測與后測部分,各部分有不同的內(nèi)容主題,但前后測比較的內(nèi)容是相同的。在對被測試者兩次就同一課題設(shè)計提出的問題進(jìn)行分類后,得到了前測和后測的數(shù)據(jù),并使用SPSS軟件對分類后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理。
2.研究的結(jié)果
研究中我們把隨機(jī)抽取的測試者分為雙人組,要求他們分別就相同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)提問設(shè)計和教學(xué)實踐,其過程用數(shù)碼攝像后對具體對象的課堂提問進(jìn)行梳理,獲得原始數(shù)據(jù),然后按問題提出的水平按布魯姆的教學(xué)目標(biāo)分類法,分為創(chuàng)造、評價、分析、應(yīng)用、理解、記憶、無效等7類。前測為“有效設(shè)問規(guī)律的四維模型”培訓(xùn)前得到的數(shù)據(jù),后測為培訓(xùn)后得到數(shù)據(jù)。通過SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和處理(見圖4、圖5)。
從圖4中可以看出,在前后測中,提問水平主要分布在理解和應(yīng)用層次上,理解性提問占了絕大多數(shù)。就圖形的整體分布來看,后測圖形較前測圖形重心向右移動,提問的層次有向高級發(fā)展的趨勢。
從圖5中可以看出通過一段時間的干涉后,后測與前測相比較來說,無效提問,記憶性提問,應(yīng)用性提問比重降低,無效提問與記憶性提問降低比較明顯;理解與分析性提問比重有所提高,理解性提問比重增加明顯。
3.研究的結(jié)論
通過對兩圖的結(jié)果進(jìn)行分析,我們可以得到這樣的結(jié)論:通過一定的干涉,即“有效設(shè)問規(guī)律的四維模型”的培訓(xùn),可以提高職前物理教師提問的層次。圖4中后測與前測圖形相比較,重心后移,說明提問層次是提高的。所以,通過一定的干涉,可以使職前物理教師課堂提問的有效性提高。圖5中后測與前測相比較,無效提問的比重降低,同時理解性提問的明顯提高,說明通過干涉,職前物理教師提問更具有針對性,更貼近真實課堂,提問的品質(zhì)得以提升。
通過具體的物理教學(xué)實踐和職前培訓(xùn)的效果的定量測試證明,高中物理教學(xué)有效設(shè)問四維模型可以迅速地幫助教師尋找到有效提高物理教學(xué)效率的切入點和行動主線,有效提升設(shè)問的內(nèi)在品質(zhì),為物理教師,尤其是年輕的物理教師的專業(yè)成長提供了一個便于操作和復(fù)制的教學(xué)設(shè)計模式,值得推廣。
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