人教版高中物理新教材“問題”欄目的優(yōu)化設(shè)計研究*

王長江

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 安徽 蕪湖 241002)

李俊永

(仁懷市周林高級中學(xué) 貴州 遵義 564500)

問題是推進教師的有效教學(xué)、促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)的重要教學(xué)手段和方式．在中小學(xué)課堂教學(xué)中，問題呈現(xiàn)的形式主要有兩種：教師的課堂提問和教材的“問題”欄目．對于前者，目前，已有大量的、細(xì)致的研究；對于后者，研究尚不多見．

教材是促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要課程資源．人教版《普通高中教科書·物理》(2019年版)(以下簡稱高中物理新教材)在章節(jié)內(nèi)容之前設(shè)置的“問題”欄目，為學(xué)生的核心素養(yǎng)的發(fā)展提供了新的課程資源．本文將在分析人教版高中物理新教材“問題”欄目的編排思路的基礎(chǔ)上，對新教材“問題”欄目進行優(yōu)化設(shè)計，力圖使新教材中的“問題”欄目真正能夠促進學(xué)生的主動探究，促進學(xué)生對知識的深度理解．

1 “問題”欄目的設(shè)計思路

1.1 欄目編排特點

在高中物理新教材的每節(jié)內(nèi)容開始之前(實驗內(nèi)容除外)，都會設(shè)計“問題”欄目．在教材的扉頁說明了“問題”欄目的設(shè)計意圖：每節(jié)開始創(chuàng)設(shè)的一個情境問題，以引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容主動思考，培養(yǎng)大家的問題意識及提出問題的能力[1]．欄目的問題多數(shù)章節(jié)是兩個：情境問題+具體內(nèi)容問題．“問題”欄目在形式上凸顯了“圖文并茂”的特點．

1.2 欄目的素材來源

新教材中“問題”欄目的素材來源主要涉及五個方面，包括生產(chǎn)和生活事例、已學(xué)知識、圖像、物理學(xué)的史料、最新科技等．其中生產(chǎn)和生活事例所占比例最高(在必修一中，所占的比例達到74%)，其他素材來源所占比例均很少．素材來源的比例反映編者的設(shè)計思路：大量的使用生產(chǎn)和生活事例，貼近學(xué)生生活實際，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容積極思考．

1.3 欄目的教學(xué)意義

高中物理新教材的“問題”欄目，目的在于引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容主動思考，培養(yǎng)大家的問題意識及提出問題的能力．

(1)引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)受到多方面因素的影響，其中最主要的是學(xué)習(xí)興趣．“問題”欄目的素材多取自學(xué)生熟悉的生活事例，這些素材貼近學(xué)生的實際，喚醒學(xué)生的經(jīng)驗知識，引發(fā)學(xué)生的好奇心，有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動力．

(2)為學(xué)習(xí)新知識作鋪墊

已學(xué)知識是學(xué)習(xí)新知識的基礎(chǔ)．引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮已有知識的固著作用，新知識將會被“粘”得更牢，更容易整合到學(xué)生的知識體系中．欄目的部分素材取自學(xué)生的已學(xué)知識，依托問題情境，試圖引導(dǎo)學(xué)生將新知識建立在牢固和可靠的已有知識之上，在已有知識和新知識之間形成聯(lián)結(jié)，從而幫助他們建構(gòu)更加復(fù)雜和牢固的知識結(jié)構(gòu)．

(3)明確本節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)

在學(xué)習(xí)本節(jié)知識前，在教材“問題”欄目中以問題的方式呈現(xiàn)本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容和目標(biāo)要求，能夠方便教師和學(xué)生把握本節(jié)課教學(xué)重點、難點，可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)做到“目標(biāo)明確”“心中有數(shù)”“有的放矢”．

2 “問題”欄目的不足分析

公允的說，人教版高中物理新教材的編者對“問題”欄目的設(shè)計用心良苦，“問題”欄目對于引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和提問能力等方面，確實起到積極的促進作用．但是，當(dāng)我們對照《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)的教材編寫要求，用批判性的、建設(shè)性的態(tài)度來審視高中物理新教材時，不難發(fā)現(xiàn)，其中還是存在一些不合理、不科學(xué)之處．具體如下.

2.1 “問題”欄目的教學(xué)意義問題

對于“問題”欄目的教學(xué)意義，其設(shè)計初衷僅局限于“引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容主動思考，培養(yǎng)大家的問題意識及提出問題的能力”，顯然低估了“問題”的教學(xué)意義．應(yīng)該改進“問題”欄目的質(zhì)量，拓延“問題”欄目的教育意義，使之除了具有激發(fā)學(xué)習(xí)動機、為學(xué)習(xí)新知識作鋪墊、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)外，還應(yīng)該力圖使之真正能夠促進學(xué)生的主動探究，促進學(xué)生對知識的深度理解，從而更好地落實物理課程的育人功能，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)．而要實現(xiàn)“問題”欄目的這一教育意義，就需要優(yōu)化問題的設(shè)計．

2.2 實驗課內(nèi)容缺少“問題”欄目

在人教版高中物理新教材中，除了實驗課內(nèi)容，每一節(jié)內(nèi)容都設(shè)置“問題”欄目．問題的數(shù)量分布存在的一定的規(guī)律，即在非實驗課內(nèi)容前一定存在著“問題”欄目．對于簡單的內(nèi)容，往往只安排一個題目；對于復(fù)雜困難的規(guī)律內(nèi)容，可能有連續(xù)的兩個題目．

但是，唯獨實驗課內(nèi)容沒有設(shè)置“問題”欄目．讀者不禁發(fā)問：是因為實驗課沒有問題嗎？教師們在使用教材時也是“一頭霧水”．無論是非實驗課內(nèi)容，還是實驗探究內(nèi)容，都是知識的呈現(xiàn)形式，都應(yīng)該以“問題”驅(qū)動認(rèn)知的進行，以“問題”引發(fā)學(xué)生的主動探究．我們認(rèn)為，人教版高中物理新教材沒有在實驗課內(nèi)容中設(shè)置“問題”欄目，是一個“被無意忽視”的缺陷．

2.3 “問題”欄目的素材單一問題

“問題”欄目的素材可以是生活事例、物理學(xué)的史料、已學(xué)知識、最新科技產(chǎn)品等．高中物理新教材“問題”欄目的素材來源，絕大多數(shù)是生活事例，其他類別的素材極少．這與高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)中“注意介紹一些科學(xué)技術(shù)研究的最新進展，開闊學(xué)生視野，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣．及時反映物理技術(shù)應(yīng)用對自然和社會的影響，融入與科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容”等要求還有一些差距．

2.4 “問題”欄目的內(nèi)容表述問題

新教材的“問題”欄目凸顯圖文并茂的特點：問題情境附上對應(yīng)的、精選的圖片．但是，在“問題”的設(shè)計方面，還存在著問題本身不夠清晰、指向性模糊、情境與主題內(nèi)容的吻合性、適切性較為薄弱等不足．

例如，新教材必修一第一章第1節(jié)的“問題”欄目中的問題是：生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹…… 對于這些運動的物體，我們?nèi)绾螠?zhǔn)確地描述它們的運動呢？

這個問題的類型是：情境+基本問題．存在的問題有：

(1)敘述的情境“生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹”，與本節(jié)教學(xué)主題“質(zhì)點 參考系”蘊含的情境吻合性較差．

(2)情境問題“對于這些運動的物體，我們?nèi)绾螠?zhǔn)確地描述它們的運動呢？”這是本章的、整體的情境問題，不是針對本節(jié)的兩個主題“質(zhì)點”“參考系”的具體問題或基本問題．

再例如，新教材必修一第一章第2節(jié)的“問題”欄目中的問題是：要討論物體位置隨時間的變化，就要涉及位置、時間等概念．如果要準(zhǔn)確地描述一輛行駛在北京長安街上的汽車所處的位置，你認(rèn)為應(yīng)該采用什么方法？你對時間是怎樣認(rèn)識的？

這個問題的類型是：情境問題+具體問題．存在的不足有：

(1)“要討論物體位置隨時間的變化，就要涉及位置、時間等概念．”這句話顯得很唐突，其指向不明確．

(2)“如果要準(zhǔn)確地描述一輛行駛在北京長安街上的汽車所處的位置，你認(rèn)為應(yīng)該采用什么方法？”其中“什么方法”這個問題，很模糊，學(xué)生和老師都是一頭霧水．

(3)“你對時間是怎樣認(rèn)識的？”這個問題過于寬泛、指向性較差．

3 “問題”欄目的優(yōu)化設(shè)計

人教版高中物理新教材“問題”欄目的設(shè)計確屬一個創(chuàng)舉，對于引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和提問能力等方面，確實可以起到積極的促進作用．為了真正能夠促進學(xué)生的主動探究，促進對知識的深度理解，進而促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，需要對其進行優(yōu)化設(shè)計．

3.1 “問題”欄目優(yōu)化的思路

我們擬從欄目的教學(xué)意義、問題的類型、素材的來源等方面，優(yōu)化“問題”欄目．

(1)拓延欄目的教學(xué)意義

為了更好地落實物理課程的育人功能，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，高中物理教材作為直接的課程資源應(yīng)發(fā)揮重要作用[2]．理想的情況是：“問題”欄目能夠?qū)W(xué)生的物理觀念等物理學(xué)科核心素養(yǎng)產(chǎn)生積極的意義．從這個角度來看，“問題”欄目除了“引發(fā)學(xué)生的主動思考，培養(yǎng)問題意識及提問能力”外，還應(yīng)促進學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度等物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，促進學(xué)生主動地持續(xù)地探究、促進學(xué)生對知識的深度理解．

(2)調(diào)整欄目的問題類型

美國兩位課程設(shè)計、教育評估方面的學(xué)者Jay McTighe和Grant Wiggins將問題分為兩種類型：基本問題和非基本問題[3]．基本問題具有“為了激起持續(xù)的思考和探究”“通過高階思維來完成”“需要提供證據(jù)和理由”“指向?qū)W科內(nèi)重要的、可遷移的大概念”等7個特點；而非基本問題則指的是，在課堂教學(xué)中的啟發(fā)性問題、導(dǎo)向型問題、引導(dǎo)型問題．這些非基本問題，其目的是激發(fā)好奇心，其答案是確定的或唯一的、借助于低階思維即可完成．通過新教材的問題類型分析，我們發(fā)現(xiàn)，新教材多數(shù)問題屬于非基本問題．為了實現(xiàn)將“問題”欄目的教學(xué)意義從“引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)問題意識及提問能力”拓展到“促進主動探究”“引導(dǎo)深度理解”等物理學(xué)科核心素養(yǎng)，需要調(diào)整欄目中問題的類型：將“問題”欄目中的非基本問題，優(yōu)化為基本問題．

例如，新教材必修一第一章第3節(jié)的“問題”欄目中的問題：

問題1：生活和科學(xué)研究中經(jīng)常需要知道物體運動的快慢和方向，你還記得初中是怎樣描述物體運動快慢的嗎？

問題2：運動員在比賽中的不同時段，運動的快慢一樣嗎？

教材設(shè)計了以上兩個問題，問題1的不足是：

1)設(shè)置的情境，沒有發(fā)掘出初高中重復(fù)內(nèi)容“速度”的學(xué)習(xí)疑難，即位移與路程的差異、速度的方向性．

2)“你還記得初中是怎樣描述物體運動快慢的嗎？”這個問題屬于引導(dǎo)性問題，僅回憶已學(xué)知識，針對性不強．

問題2的不足是：沒有涉及到瞬時速度．

針對以上不足，我們的優(yōu)化思路是：

1)明確本節(jié)內(nèi)容的核心概念——位移隨時間的變化率表征了運動的快慢．

2)重新設(shè)計的問題由“情境問題+局部性基本問題”構(gòu)成——一個乒乓球落到平地上又彈起來，如何描述乒乓球在這個過程中運動情況？如何用位移隨時間的變化率來描述物體運動的快慢？

(3)優(yōu)化問題的品質(zhì)

新教材在“問題”的品質(zhì)方面，還存在著指向性模糊、問題本身不夠清晰、情境與教材內(nèi)容的吻合性、適切性較弱等不足．這些不足使得學(xué)生在收到“問題”后不知所云、無所適從．

例如：一輛小汽車在10 s內(nèi)，速度從零達到 100 km/h，一列火車在300 s內(nèi)速度也從零達到100 km/h．雖然汽車和火車速度都從零達到100 km/h，但是它們的運動情況顯然不同．你覺得用“速度大”或“速度變化大”能描述這種不同嗎？如果不能，應(yīng)該怎樣描述呢？

本節(jié)內(nèi)容的核心概念是：速度隨時間的變化率表征了物體速度變化的快慢．創(chuàng)設(shè)的情境是恰當(dāng)?shù)模牵岢龅膯栴}：你覺得用“速度大”或“速度變化大”能描述這種不同嗎？這個問題過于寬泛，不恰當(dāng)．優(yōu)化的思路仍是“情境問題+基本問題”：

一輛小汽車在10 s內(nèi)，速度從零達到 100 km/h，一列火車在300 s內(nèi)速度也從零達到100 km/h．它們速度的變化有什么不同？如何用速度隨時間的變化率來描述物體速度的快慢？

(4)豐富素材的來源

素材與情境問題密切關(guān)聯(lián)．豐富的素材可以使表征具有多樣性，從而有利于滿足不同學(xué)生的認(rèn)知偏好、認(rèn)知需要．“問題”欄目的素材可以是生活事例、物理學(xué)的史料、已學(xué)知識、最新科技產(chǎn)品等．不同的素材其發(fā)揮的作用不盡相同，比如通過對已學(xué)知識的回顧，引導(dǎo)學(xué)生找到新、舊知識的聯(lián)系，促進學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的建立；通過呈現(xiàn)最新科技產(chǎn)品，使學(xué)生深切感受科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的密切關(guān)系．

另外，特別需要說明的是，無論是非實驗課內(nèi)容，還是實驗探究內(nèi)容，都是知識的呈現(xiàn)形式，都需要以“問題”驅(qū)動認(rèn)知的進行，以“問題”引發(fā)學(xué)生的主動探究．在實驗課內(nèi)容中也應(yīng)該設(shè)置“問題”欄目．

3.2 “問題”欄目優(yōu)化的示例

下面以人教版高中物理必修一第二章“勻變速直線運動的研究”為例，說明“問題”欄目的優(yōu)化．本章共4節(jié)內(nèi)容，3個問題欄目(第一節(jié)為實驗內(nèi)容，沒有設(shè)置“問題”欄目)．我們對每一節(jié)的“問題”進行改造(其中第1節(jié)實驗課補充“問題”欄目)．具體內(nèi)容參見表1，其中，第1列是依據(jù)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)和高中物理新教材的內(nèi)容，提煉的每一節(jié)的核心概念．

表1 “勻變速直線運動的研究”章節(jié)“問題”欄目的改進

續(xù)表1

4 結(jié)束語

教材是促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要課程資源．設(shè)置“問題”欄目，是人教版高中物理新教材的一個創(chuàng)舉．優(yōu)化后的“問題”欄目，將為學(xué)生的主動探究、深度理解提供可行的教學(xué)支架，從而促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展．期待有更多的教師、學(xué)者來深入的研究新教材的“問題”欄目．