用有效问题支架引领物理课堂教学                     

                      —— 以《力的合成》为例

             杜春英

一、案例背景

    为帮助学生深化对物理知识的理解，提高物理课堂学习效率，笔者尝试在学习过程中为学生搭建学习支架，并于10月12日开设了一节组内公开课。笔者所在学校为一所普通高中，所授内容为人教版物理必修一第三章第4节《力的合成》 。

本节依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则。“等效替代”法，是物理解题中常用的重要方法，可以使问题的处理更为简单化。所学平行四边形定则是力的合成必须遵循的定则，更是所有矢量合成的普遍定则。学好本节内容，可以为学生以后学习速度、位移、加速度等矢量及运算奠定良好的基础。力的合成基于“等效替代”思想，却又不等同于“1+1=2”。高一的学生，思维活跃，求知欲和好奇心较强，但思维能力不足，难以理解抽象的概念，所以“学习支架”的搭建务求以问题为引领，引起学生的注意，激发学生求知欲，促进学生思维发展。

二、案例描述

问题情景一：（同类班级试上）

为引入合力和分力的关系，以图片形式引入课题。

图片：两个小孩抬一桶水，一个大人提同一桶水。

师：看到了什么？说明了什么？

生a：（慢慢的站起来，有点腼腆又带点疑惑的回答）抬水，说明了“两个小孩可以抬水，一个大人也可以提水吧？” 

生b：……（沉默）

生c：说明大人的力气大。（说完自己也笑了起来。全班哄堂大笑。）

师：（意识到了问题，迅速调整了问法）两个小孩可以抬起一桶水，一个大人也可以提起同样的一桶水，你认为他们的作用效果是否相同？

（这时，有不少学生能够快速的回答出“相同”）

从问题情景一的学生反馈来看，“问题支架”流于形式，问题的指向性不明确，无法引起学生的共识。通过对学生已有知识情况的摸底，笔者认为：问题支架的建立以学生已有知识为基础，所学旧知为出发点，更易于接近学生最近发展区；好的学习情境，明确的问题指向更易于帮助学生建立支架。

调整过后的问题情景一：(公开课时)

师：通过前几节课的学习，同学们已经对“力”有了初步的认识，请回答力的作用效果有哪些？

学生略作思考后答出，“力可以使物体发生形状；力可以改变物体的速度；力可以改变物体的方向”

师：请观察下述图片说明相应力的作用效果都是怎样的？

（先打出几幅图片：两个小孩抬起一桶水，一头大象拉动巨石，一个力拉弹簧，一个大人提起一桶水，多人拉动巨石，两个力互成角度拉动弹簧……）

生1：声音非常响亮的回答，“弹簧改变的物体的形状”

生2：也抢着回答，“水桶被抬起，巨石被拉动”

师：“如果提起同样重的一桶水。他们谁用的‘力气’比较大？”

接着追问：如果对应的是同以环境下同一块巨石；同一弹簧，发生相同的形变；你认为有哪些力是可以“替换”的？

同学们七嘴八舌的抢答起来。有的说，“肯定大人的力气大了”，旁边立刻有人反对，“不对，不对，他们提水的力肯定是一样的，因为水是一样重的”。

再此基础上我们相对顺畅的引出了合力和分力间等效替代的关系。

问题情景二：

师：合力和分力之间是否满足平行四边形定则呢？这节课我们就通过实验进行验证。

师：请同学们阅读教材。确定实验器材和实验步骤。

生3:木板、白纸、图钉……(学生几乎是照本宣科)

老师只好强调几处需要注意的问题。

师：同学们实验时请注意结点O的位置不能变；要点下细绳的方向；同时读出力的大小。

大约过了10分钟，学生已经陆续开始实验，黑板上也有具体的实验操作步骤，但还有些组的学生迟迟未开始。

师：有什么问题吗？

生3：不知道该怎么做？

生4：哎呀，忘了记录力的方向了，又要重来！

又过了大概5分钟时间，又发现不少问题。

师：不要忘了按照力的标度画出各力的大小。

师：要确保力的作用效果是相同的，结点O的位置不能变。

生5：为什么我画出的不是平行四边形？

这一节课下来，感觉老师就是一个救火队员，但课后细思下来，最大的问题在于丢三落四，学生只是在机械的实践课本上的实验过程没有积极参与的意识，老师看似很累，其实一开始并未将关键问题抛出。经过一个晚上的思考。

调整后的问题情景二：

师：合力和分力之间是否遵循平行四边形定则呢？这节课我们就通过分组实验初步验证“合力和分力的关系”。

师：请同学们阅读教材，根据所给出的实验器材，思考并讨论以下三个问题：（1）利用现有器材，如何使分力和合力产生的效果相同？（2）每一步实验，需要观察什么，记录什么？（3）记录的实验数据应怎样处理？ 

过了4、5分钟已经有学生讨论了起来。又过了一会有部分学生尝试进行实验。

师：请同学们回答上述思考题。

生6：我们小组认为只要两次弹簧形变量相同就可以。

生7：实验时需要用弹簧秤测力的大小。（这时一旁有学生悄悄的提醒他着什么）噢，还要记录力的方向……

学生带着这三个问题，很快的理清了实验基本操作步骤，操作过程中虽有失误但相较前次课顺畅很多，本节课相对圆满的完成了任务。

三、案例评析

实验历来是学生学习的难点，原理不明，操作易漏。怎样有效地调动学生主动探究的积极性，不让实验成为生搬硬套，表面热闹的过程。更重要的一点在于“搭建脚手架” 维果茨基的社会文化学说中一条重要的信条便是这一概念。儿童依靠成人的帮助搭建起学习的框架，这对儿童的认知与心理发展是最为重要的。而“最近发展区”与“搭建脚手架”之间的关系在支架式教学这一教学模式中得到了最为真切的描述。支架式教学是以维果茨基的最近发展区理论为基础的一种新的建构主义教学模式，它是指通过支架（教师的帮助）把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，最后撤去支架。在支架教学中，教师作为文化的代表引导着教学，使学生掌握、建构、内化那些能使其从事更高认知活动的技能，这种掌握、建构和内化是与其年龄和认知水平相一致的，但是，一旦他获得了这种技能，便可以更多地对学习进行自我调节。这也是我们课堂教学中所追求的目标。

上述情景中笔者“问题支架”的搭建就遇到了“学生上课发言不积极，课堂讨论气氛不热烈，给教学带来了很大的障碍。”其实细思下来，实际上是我的提问出了问题 。“问题的指向性不明确，容易让学生有些不知所措”，在这一状态下，老师为了急于达成目标，往往会急切的将学生向“所期望的答案”方向引导。例如，“你认为它们的作用效果是否相同？”又或是造成不少问题经常会采用“对不对？”“是不是”这种一问一答的形式机械地回忆简单的事实，问题的思维含量不高，不利于激发学生的积极性。因此，如何恰到好处的提问，就显得更为重要和突出。

1．创设情境，营造氛围，突出“问题支架”的适时性

课堂提问给教师提供了一个可以发展学生“最近发展区的机会”。因为在师生互动的氛围中，通过学生对问题的反馈，教师了解了学生能力的上下限，就能够将问题的难度，控制在学生最近发展区之内，提高学生的思维能力。本节课的重、难点。一是合力和分力间的“等效替代关系”，二是合力和分力之间关系的研究。设计之初实验前的三个思考题一定程度上引起了学生的注意。但要想让学生真正意义上理解实验操作，一定少不了针对学生实际操作体验适时发问。学生实验过程中一定会出现这样或那样的遗漏，此时针对三个问题适时发问，就起到了很好的效果。另外，在轻松的环境中，学生思考的维度更宽阔，不容易产生焦虑的情绪，在“玩”中就完成了新课的教学。

实际上在情景一中，当学生提到“大人力气比较大时”就是发问的好时机。可以让学生比较两幅图片。设置问题：“如果提起的是同样的一桶水，谁的力气大？”显然比较容易扭转学生的思维定势，使其关注到“他们的作用效果都是提起了相同的一桶水。”

利用学生的认知冲突，适时发问，也有利于疏理学生认知矛盾。通过对简单实际问题的发问，体会力的合成在实际中的应用，激发求知欲和研究身边事物的兴趣。教学中主抓 “一个力和多个力的作用效果是等效的”；“提起同样重的一桶水谁的力气大” 引起学生的思维冲突。紧接着“请学生用弹簧测力计试探”发现并不是，最后追加提问：“互成角度的两个力和它们的合力之间遵循什么规律？”学生很快就投入到对问题的思考中来了。

2．问题突出，指向明确，突出“问题支架”的引导性

建构主义认为，每位学习者必须以对自己有意义的方式去学习。学生学习的过程是一个主动建构的过程，教师的作用在于引导学生发现，而非复制。情景二中，几经调整将问题设置从“（1）如何确保合力和分力的关系？（2）如何记录合力和分力的大小？（3）如何记录合力和分力的方向？”修改为，“请阅读教材并思考：（1）利用现有器材，如何使分力和合力产生的效果相同？（2）每一步实验，需要观察什么，记录什么？（3）记录的实验数据应怎样处理？”这样做主要源于几个方面的考虑：其一，引起学生的注意。课堂提问能够引起学生的注意，激发学生学习的动机和兴趣，但课堂提问并不是多多益善。问的多、问的广不代表问的好。在有限的时间中，提出值得思考的问题才是有价值的课堂提问。教师在理解课堂提问的过程中，不是要强化自己的问题意识做到“每事问”，而是要优化对提问的理解，做到“最优问”。本实验由于涉及细节较多且琐碎，易增加学生的学习难度；学生进入实验室易受环境的改变，对器材的好奇而分散注意力。设计的问题更需通俗易懂，易于思考，且指向明确。其二，学生普遍动手操作能力较差，不会、甚至不愿设计并参与实验。实验课往往是看起来气氛热烈，实质收效甚微。鉴于此，适当的引导学生思考问题的方向，既避免了直接给出答案，又可以适当减轻学生的畏惧感；其三，虽然只是简简单单的三个思考题，却涵盖了本节课的精髓。既强调了合力、分力的基本概念（作用效果相同），又提示学生注意实验达成的前提条件。既隐含强调了实验的基本要素，又提示学生关注实验数据采集的注意事项。其四，确保问题支架能够适应不同学生的个性发展，因而支架的建立要具有一定的开放性。三个问题的提出既避免了大量时间耗费在实验步骤及操作的讲解上，又可以留给学生更充足的探索时间，交流合作时间。教师在这一过程中始终关注学生“最近发展区”的变化，及时搭建、补充，可以帮助学生用更有效，更有意义的方式去构建信息。

3．连续发问，层层递进，突出“问题支架”的层次性

搭建问题支架最终的目的是使学生处于“愤”“悱”状态，促进学生自我发问，从而最终达到对知识内化的目的。教学之初，利用“三幅图片”引入。这样做的目的在于图片更能刺激学生的感官知觉，易引起学生的注意力。但提问显得无效。调整过后的情景一，将问题其拆解成不同的层次，从学生已有知识入手，再到图片分析力的作用效果，最会对比图片，得出合力和分力间“等效替代的关系”。 让大多数学生通过思考就能够完成不同难度层次之间跨越的过程，实验操作前的三个思考题也是基于这样的思考。事实证明，适时提问，有针对性的提问可以让问题解决的更容易和顺畅。层层深入设置发问点，可以形成连续思考的局面。符合心理学中的“最近发展区”的理论。

合力和分力关系的研究实质代表矢量和标量运算法则的不同，是学生理解中的难点。公开课上还是有些学生未完全参与到学习活动中来，后期检测也发现学生还是存在一定的认知冲突。为此本人深感遗憾。但也正是因为这种遗憾的存在，会促使教师备课时进一步反思、研究，不断成长。有效问题支架的搭建始终贯穿课堂教学的始终，是需要长期积累坚持的目标所在。