巧設(shè)物理“問(wèn)題鏈” 發(fā)展學(xué)生的高階思維能力

曹鍵糧 彭朝陽(yáng)

摘 要：高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的高階思維是當(dāng)今教育教學(xué)越來(lái)越重視的問(wèn)題。而“問(wèn)題鏈”的設(shè)置是發(fā)展高階思維的關(guān)鍵，所以在物理教學(xué)中，可以通過(guò)巧妙地創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題鏈”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生從問(wèn)題到問(wèn)題，從問(wèn)題到超越，實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。本文主要探討了通過(guò)巧設(shè)情境性、診斷性、遷移性、探究性的“問(wèn)題鏈”來(lái)逐步促成學(xué)生高階思維能力的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：“問(wèn)題鏈”；高階思維；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）2-0069-4

1 引 言

在當(dāng)今社會(huì)迅猛發(fā)展、信息飛快更新的背景下，學(xué)生以記憶和重復(fù)知識(shí)為主的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式已無(wú)法滿足社會(huì)需求。為了能讓學(xué)生在未來(lái)有效地適應(yīng)知識(shí)化、信息化、全球化的社會(huì)，學(xué)生的創(chuàng)新能力、問(wèn)題求解能力以及面對(duì)新事物快速作出分析與決策的能力顯得越來(lái)越重要，這些能力都是以高階思維而展開(kāi)的。物理學(xué)習(xí)的過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)思維能力形成的過(guò)程，所以在物理教學(xué)中應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地發(fā)展學(xué)生的高階思維能力?！皢?wèn)題鏈”教學(xué)是發(fā)展學(xué)生高階思維的有效方法，所以，本文主要探討如何通過(guò)創(chuàng)設(shè)物理“問(wèn)題鏈”來(lái)發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。

2 高階思維能力的簡(jiǎn)述

由于思維的復(fù)雜性，不同的研究者從不同的角度提出了自己對(duì)思維本質(zhì)的見(jiàn)解。美國(guó)教育家布魯姆依據(jù)思維的復(fù)雜程度從認(rèn)知目標(biāo)分類角度將思維過(guò)程具體分為：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)層次（如表1），其中分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造為高階思維[1]。國(guó)內(nèi)鐘志賢教授認(rèn)為，高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力[2]。從行為表現(xiàn)上分為分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造，從思維能力方面體現(xiàn)為問(wèn)題求解能力、決策力、批判性及創(chuàng)造性思維能力[3]。發(fā)展學(xué)生的思維能力是現(xiàn)代社會(huì)的必然要求，發(fā)展學(xué)生的高階思維能力更是讓學(xué)生能夠在日新月異的社會(huì)中長(zhǎng)足發(fā)展的重要方式。

表 1 BLOOM教育目標(biāo)分類表——認(rèn)知維度

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3 “問(wèn)題鏈”是發(fā)展高階思維的關(guān)鍵

杜威認(rèn)為思維不是自然發(fā)生的，思維的過(guò)程是由問(wèn)題、困惑等引發(fā)、維持和引導(dǎo)的，可見(jiàn)問(wèn)題是思維的創(chuàng)造機(jī)， 更是思維的動(dòng)力機(jī)。在課堂教學(xué)中堅(jiān)持把問(wèn)題作為思維主線，通過(guò)一系列問(wèn)題不斷地深入引領(lǐng)學(xué)生由淺入深進(jìn)行分析和推理，在逐步解決問(wèn)題的過(guò)程中拉長(zhǎng)學(xué)生的思維長(zhǎng)度。在這樣的課堂下強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)對(duì)思維實(shí)踐的參與性，學(xué)生可以公開(kāi)回答問(wèn)題并闡述自己的觀點(diǎn)，在回答問(wèn)題之前學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行深入思考，并產(chǎn)生了思維的過(guò)程。當(dāng)不同學(xué)生發(fā)表不同的觀點(diǎn)時(shí)，學(xué)生又會(huì)對(duì)這些思維的產(chǎn)物重新認(rèn)識(shí)、思辨，這是一個(gè)思維碰撞的過(guò)程，這一過(guò)程擴(kuò)大了學(xué)生思維的寬度。在整個(gè)過(guò)程中都是學(xué)生主動(dòng)參與解決問(wèn)題，從問(wèn)題到問(wèn)題，從問(wèn)題到超越，實(shí)現(xiàn)了從關(guān)注知識(shí)傳遞到關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程的重心轉(zhuǎn)換。所以，以“問(wèn)題鏈”驅(qū)動(dòng)教學(xué)能讓學(xué)生在主動(dòng)思考、積極討論、不斷探索中有效地發(fā)展他們的高階思維能力。

“問(wèn)題鏈”中問(wèn)題從何而來(lái)？問(wèn)題的質(zhì)量決定著思維的高度，高質(zhì)量的問(wèn)題又從何而來(lái)？為此，創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題鏈”時(shí)應(yīng)把握以下原則：一是問(wèn)題要緊密圍繞教學(xué)目標(biāo)?！皢?wèn)題鏈”是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的載體，所以問(wèn)題的設(shè)置要有指向性和針對(duì)性，要考慮到教學(xué)整體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。二是問(wèn)題要具有階梯性。“高立意，小步問(wèn)”，能夠?yàn)閷W(xué)生搭建起合適的臺(tái)階，層層遞進(jìn)，保證了學(xué)生思維的連續(xù)性，并且讓學(xué)生在不斷分析解決問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展思維能力。三是問(wèn)題的設(shè)計(jì)要基于學(xué)生的認(rèn)知水平。設(shè)置問(wèn)題時(shí)要考慮到學(xué)生已掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)思量學(xué)生的潛在水平，問(wèn)題應(yīng)與學(xué)生這兩個(gè)水平之間的差異也就是“最近發(fā)展區(qū)”相契合。四是問(wèn)題要具有“挑戰(zhàn)性”。太過(guò)于直白或索然無(wú)味的問(wèn)題是沒(méi)有太大意義的。相反，如果問(wèn)題的難度太大會(huì)讓學(xué)生無(wú)從下手，從而放棄思考。所以，問(wèn)題的難易程度需要斟酌。

4 巧設(shè)物理“問(wèn)題鏈”發(fā)展學(xué)生高階思維的教學(xué)策略

4.1 創(chuàng)設(shè)情境性“問(wèn)題鏈”，在培養(yǎng)問(wèn)題求解能力的基礎(chǔ)上提升高階思維

物理和生活是緊密聯(lián)系的，從生活中的物理現(xiàn)象提出問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，可以讓學(xué)生感受到物理知識(shí)隱含在生活的點(diǎn)滴之中，拉近學(xué)生與物理的距離，使學(xué)生在感同身受中高效地內(nèi)化物理知識(shí)。問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)讓問(wèn)題依附于情境，使教學(xué)內(nèi)容具有吸引力，從而吸引學(xué)生的注意并激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓問(wèn)題的解決有不斷的能量來(lái)源，同時(shí)也打開(kāi)了學(xué)生思維的大門。巧用“問(wèn)題鏈”的階梯性，讓學(xué)生在解決逐漸深入的問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)從低階思維向高階思維轉(zhuǎn)換。

例如，在教學(xué)“力的合成與分解”時(shí)，從生活中常見(jiàn)的情境出發(fā)創(chuàng)設(shè)如下物理“問(wèn)題鏈”：

問(wèn)題1：為什么生活中掛著重物的繩子（如掛著衣服的晾衣繩）總是彎曲的？

問(wèn)題2：有什么辦法可以將晾衣繩拉直嗎？（課堂上模擬晾衣服的實(shí)驗(yàn)，在一根繩子的中間掛上一重物，讓學(xué)生嘗試從兩端拉繩子，最終無(wú)論兩端的同學(xué)怎么用力都沒(méi)有拉直繩子。）

問(wèn)題3：同學(xué)們始終無(wú)法拉直掛著重物的繩子，原因何在？

問(wèn)題4：同學(xué)們受力分析后嘗試解釋原因。

問(wèn)題5：你能解釋為什么工人在架高壓線時(shí)始終無(wú)法拉直高壓線嗎？

其中，問(wèn)題1是由生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象引出的問(wèn)題，讓學(xué)生內(nèi)心產(chǎn)生疑問(wèn)“難道生活中的這點(diǎn)小事也與物理知識(shí)有關(guān)？”激起學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。接著，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)引出問(wèn)題2，讓學(xué)生想辦法拉直繩子，這時(shí)學(xué)生蠢蠢欲動(dòng)想動(dòng)手證明這是件很容易的事?？墒牵?dāng)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)無(wú)法完成的任務(wù)，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與學(xué)生已有的認(rèn)知相沖突，問(wèn)題3隨之而來(lái)“為什么？”激發(fā)學(xué)生理性分析的欲望。問(wèn)題4中老師指導(dǎo)學(xué)生受力分析，并讓學(xué)生自己主動(dòng)嘗試解答。學(xué)生首先是考慮到由于重力的作用，但是具體如何解釋還需要學(xué)習(xí)新的知識(shí)——“力的分解”才能真正理解。最后，用學(xué)到的新知識(shí)去解決問(wèn)題5，實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)的應(yīng)用與遷移，提高學(xué)生的問(wèn)題求解能力和知識(shí)應(yīng)用能力，并讓學(xué)生感受到物理源于生活并應(yīng)用于生活。

4.2 創(chuàng)設(shè)診斷性“問(wèn)題鏈”，在思維的碰撞過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維

在物理教學(xué)中如果只是向?qū)W生介紹好的學(xué)習(xí)方法和技巧，盡量避免學(xué)生少犯錯(cuò)誤、少走彎路，看似是可以提高學(xué)生的能力，實(shí)則會(huì)減弱學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，破壞學(xué)生的物理思維過(guò)程。在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)該允許學(xué)生犯錯(cuò)，讓學(xué)生主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)失敗的原因以及對(duì)錯(cuò)誤思維過(guò)程進(jìn)行反思，在思維與思維碰撞的過(guò)程中培養(yǎng)高階思維。教師可以圍繞教學(xué)內(nèi)容的“五點(diǎn)”，即重點(diǎn)、難點(diǎn)、薄弱點(diǎn)、疑點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，有指向性地創(chuàng)設(shè)物理“問(wèn)題鏈”，“誘使”學(xué)生暴露出知識(shí)薄弱的地方和錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，老師依據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題給以指導(dǎo)，讓學(xué)生在出錯(cuò)、知錯(cuò)、究錯(cuò)、糾錯(cuò)中獲得真知，提升思維。

例如，在教學(xué)“超重與失重”時(shí)，為了讓學(xué)生真正掌握判斷物體處于超重、失重狀態(tài)的依據(jù)，創(chuàng)設(shè)了如下問(wèn)題鏈：

問(wèn)題1：質(zhì)量為m的物體放在升降機(jī)中，分析下列狀況下物體處于超重還是失重狀態(tài)？①當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升；②當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻減速下降；③當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速下降；④當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻減速上升。

問(wèn)題2：總結(jié)物體處于超重或失重狀態(tài)的判斷依據(jù)是什么？

問(wèn)題3：結(jié)合以上得出的結(jié)論解決該問(wèn)題，一個(gè)彈簧秤上掛了一個(gè)質(zhì)量為5 kg的物體，物體受到的空氣阻力為10 N，若物體以1 N/kg的加速度減速下降，則彈簧秤的讀數(shù)是多少？判斷物體處于超重還是失重狀態(tài)？

問(wèn)題4：兩種判斷結(jié)果出現(xiàn)差異，問(wèn)題出在哪里？（請(qǐng)深入分析問(wèn)題3）

問(wèn)題5：物體處于超重或失重狀態(tài)的判斷依據(jù)到底是什么？

解析：?jiǎn)栴}1：①中物體加速上升，②中物體減速下降，加速度a方向都向上

N-mg=ma

N=mg+ma>mg，屬于超重狀態(tài)。

③中物體加速下降，④中物體減速上升，加速度a方向都向下

mg-N=ma

N=mg-ma

問(wèn)題2：歸納問(wèn)題1的結(jié)果可以得出，當(dāng)物體加速上升或者減速下降時(shí)處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加速下降或者減速上升時(shí)處于失重狀態(tài)；同時(shí)也可以得出，當(dāng)加速度a的方向向上時(shí)物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)加速度a的方向向下時(shí)物體處于失重狀態(tài)，所以可以從加速度的方向判斷物體的超重或失重狀態(tài)[4]。

問(wèn)題3：如圖1所示，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，并根據(jù)牛頓第二定律得：

T+f-mg=ma

得：T=mg+ma-f=50 N+5 N-10 N=45 N

彈簧秤的示數(shù)T=45 N

問(wèn)題4：深入分析問(wèn)題3，對(duì)物體一般情況進(jìn)行討論：

加速上升，加速度方向向上：T-mg-f=ma

得：T=mg+ma+f>mg，處于超重狀態(tài)。

加速下降，加速度方向向下：mg-T-f=ma

得：T=mg-ma-f

減速上升，加速度方向向下：mg+f-T=ma

得：T=mg-ma+f

減速下降，加速度方向向上：T+f-mg=ma

得：T=mg+ma-f

由以上分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在阻力時(shí)，物體加速上升與加速下降用加速度方向判斷的超重或失重與定義得出的結(jié)果一致；但是，當(dāng)物體減速上升與減速下降時(shí)，需要考慮到合力ma與阻力f的大小關(guān)系，只有在合力ma大于阻力f時(shí)，用加速度方向判斷的超重或失重才是正確的。

問(wèn)題5：不考慮其他因素僅由物體加速度的方向來(lái)判斷一個(gè)物體處于超重還是失重狀態(tài)這種方法是不可取的。判斷物體超重還是失重的最佳方法還是應(yīng)該回歸到定義，從定義出發(fā)計(jì)算出物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓炖K的拉力）來(lái)判斷。

這個(gè)“問(wèn)題鏈”是圍繞學(xué)生出錯(cuò)、知錯(cuò)、究錯(cuò)、糾錯(cuò)的思維過(guò)程展開(kāi)的。問(wèn)題1是基礎(chǔ)，學(xué)生較容易解決，并且問(wèn)題1是問(wèn)題2的鋪墊。問(wèn)題2是讓學(xué)生暴露問(wèn)題的誘因，讓學(xué)生暴露出錯(cuò)誤。問(wèn)題3的出現(xiàn)讓學(xué)生自覺(jué)地發(fā)現(xiàn)矛盾，知道錯(cuò)誤的出現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生求真的欲望。在問(wèn)題4的引導(dǎo)下學(xué)生認(rèn)真分析思考，研究問(wèn)題，最終糾正錯(cuò)誤。最后的問(wèn)題5重復(fù)了問(wèn)題2，但是問(wèn)的意義已不同，目的是對(duì)真知的肯定與強(qiáng)調(diào)。

4.3 創(chuàng)設(shè)遷移性“問(wèn)題鏈”，在知識(shí)的遷移與應(yīng)用中深化學(xué)生的高階思維

遷移性“問(wèn)題鏈”的目的是幫助學(xué)生把已經(jīng)掌握的知識(shí)、方法、規(guī)律等創(chuàng)造性地運(yùn)用到新的情境中。遷移性的問(wèn)題能夠孕育出其他問(wèn)題的解決方法，從而提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。能應(yīng)用遷移性解決的問(wèn)題說(shuō)明問(wèn)題之間存在緊密聯(lián)系，或者遵循相同規(guī)律，或者遵循相同方法技巧，這就要求學(xué)生的知識(shí)更具有系統(tǒng)性、邏輯性，要求學(xué)生充分挖掘知識(shí)之間的聯(lián)系。這對(duì)學(xué)生的能力提出了更高要求，讓學(xué)生通過(guò)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去創(chuàng)造性地分析解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

例如圖2，在“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，在“問(wèn)題鏈”引導(dǎo)下讓學(xué)生類比解決平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法來(lái)自學(xué)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

4.4 創(chuàng)設(shè)探究性“問(wèn)題鏈”，在探索與綜合的過(guò)程中促成學(xué)生的高階思維

基于實(shí)驗(yàn)的探究性“問(wèn)題鏈”從實(shí)驗(yàn)的目的出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)學(xué)生觀察不斷收集信息，再經(jīng)過(guò)分析、歸納、綜合處理信息得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這一過(guò)程綜合性較強(qiáng)能夠充分地鍛煉學(xué)生的能力。探究性問(wèn)題具有開(kāi)放性、操作性、探索性和綜合性，在問(wèn)題的解決過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，在探索與綜合過(guò)程中促成學(xué)生的高階思維[5]。

例如，在“探究滑動(dòng)摩擦力的大小”實(shí)驗(yàn)中，教師可以設(shè)置這樣的探究性問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生能力。

問(wèn)題1：滑動(dòng)摩擦力大小與什么因素有關(guān)？

問(wèn)題2：根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，可以提出哪些猜想與假設(shè)？

問(wèn)題3：實(shí)驗(yàn)中有多個(gè)變量，如何處理？

問(wèn)題4：怎樣測(cè)量？

①怎樣測(cè)量壓力大小和改變壓力大??？

②怎樣測(cè)量物體在滑動(dòng)時(shí)所具有的摩擦力？

問(wèn)題5：利用提供的實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)你的猜想與假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

問(wèn)題6：分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，最后可以得出什么結(jié)論？

將這一“問(wèn)題鏈”中的問(wèn)題依次呈現(xiàn)在學(xué)生面前，把課堂交給學(xué)生，讓問(wèn)題為學(xué)生帶路并指引學(xué)生去不斷探索，留給學(xué)生足夠的空間，使得學(xué)生能夠充分地發(fā)揮自己的能力去解決問(wèn)題，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立探索的精神。并且探究性的“問(wèn)題鏈”有利于學(xué)生整合已有的知識(shí)，選擇性地運(yùn)用知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌控能力。整個(gè)過(guò)程綜合性較強(qiáng)，是發(fā)展高階思維的極佳方法。

5 小 結(jié)

學(xué)生高階思維的培養(yǎng)應(yīng)該與具體的學(xué)科融合貫穿于整個(gè)教學(xué)之中，它雖然沒(méi)有固定的教學(xué)模式和方法，但是其目的是明確的——發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。在物理教學(xué)中，以“問(wèn)題鏈”驅(qū)動(dòng)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生高階思維的有效方法，因?yàn)椤皢?wèn)題鏈”教學(xué)中做到了把思考還給學(xué)生，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，把教學(xué)內(nèi)容問(wèn)題化在不斷解決問(wèn)題的過(guò)程中高階思維也相伴而生了。所以，教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地設(shè)計(jì)一些高質(zhì)量、深層次的“問(wèn)題鏈”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生從低階思維走向高階思維。

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（欄目編輯 張正嚴(yán)）