基于教材与高考的双重启示，谈学生问题意识的培养

杨海青

摘 要：首先，鉆研教材人教版高中物理必修一第三节估算纸带长度，研究2016年全国高考I卷22题实验题的第二小问推算交流电的频率f，获得启示：问题意识的重要性；然后，查阅文献，理论探究，研究问题意识对于学生核心素养和创新能力的培养的重要性；最后，例谈日常物理教学中如何培养学生的问题意识。

关键词：教材；高考；启示；问题意识

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）12-0072-5

近期在备课“实验：探究小车速度随时间变化的规律”时，查阅涉及到的高考实验试题，研究高考，为教学定向。观摩年级物理备课组组织的张丹丹老师执教的《匀变速直线运动的位移与时间的关系》一节的公开课时，教材中的“思考与讨论”给了笔者一些启迪，研究教材，思考问题意识这个问题，并探讨一下学生问题意识的培养。

1 教材分析与高考研究的启示

1.1 钻研教材，若有所悟

人教版高中物理必修一第二章第三节《匀变速直线运动的位移与时间的关系》一节，有这样一个“思考与讨论”（如图1）：以“探究小车的运动规律”为探究情景，以纸带为探究对象，估算纸带上两点间的位移为探究问题，构建了可探究的问题环境。姑且不论这个思考与讨论在这里的教学作用，我们研究思考这样一个问题：当学生面对“实验：探究小车的运动规律”这个实验问题时，会想到什么？试题会考查学生什么？不难预测，物理学科素养好的学生会想到实验会围绕“实验原理、实验器材、实验步骤、实验数据处理、实验误差分析和实验注意事项”来考查。学生断不会想到估算纸带上两点间的位移这个问题，更谈不上微元法解决问题的方案和估算能力了。可见，问题意识先于解决问题的能力，甚至可以说强烈的问题意识比强悍的解决问题能力更重要。钻研教材，对于学生的问题意识的重要性，我们若有所悟。

1.2 研究高考，恍然大悟

无独有偶，同样是物理教学的指引，课程理念的体现者高考，也给我们些许启迪。2016年全国高考I卷理科综合物理部分是一套很成功的试题，不乏有导向价值的试题，例如实验题22题。

原题呈现：22.（5分）某同学用图2（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图2（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图2（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为 ，打出C点时重物下落的速度大小为 ，重物下落的加速度的大小为 。

（2）已测得s1=8.89 cm，s2=9.50 cm，s3=10.10 cm，当重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此，推算出f为________Hz。

考生反响：

高考后我们对156名考生进行问卷访谈，本题考生的反映是：没做过本实验的学生不会做，真正做过本实验的学生也出错了。究其原因，考生反映平时做实验或做物理实验试题时，没有深入思考，尤其是反向推算交流电的频率f，学生潜意识默认频率为50 Hz。题干说是验证机械能守恒定律的实验，考查的内容几乎与机械能守恒无关。

试题品悟：

本试题以传统实验“验证机械能守恒定律”为考查载体，综合考查速度、加速度的概念和牛顿第二定律等物理观念，考查考生关于纸带的实验数据处理能力、实验误差分析能力、推理能力等实验探究能力。问题设计具有较强的系统性和推理性，可视为“重推理的传统实验”，与其说是实验目的的迷失，还不如说一境多问，多角度考查学生的实验基本技能和实验探究能力，指引高中物理的实验教学。同一个实验装置可以完成不同的实验探究，培养学生的发散思维能力和创新意识，引导教师关注、培养学生强烈的问题意识。

研究高考，品悟此高考实验题，恍然大悟：以教学指挥棒的形式，启悟高中物理教师重视培养学生的问题意识。实验探究始于问题，实验能力的培养从问题意识开始，创新思维由问题意识开启。

2 文献查阅，理论探究，倍加笃信

我国伟大的教育家先贤孔子说：“疑是思之始，学之端”。近代教育家陶行知先生说：“发明千千万，起点是一问”。问题是思想、知识、方法生长的源泉，是创新意识、创新思维的源泉。从学习心理学的视角看，所谓问题，是指这样一种情境：个体想做某件事但不能马上知道完成这件事所需要采取的一系列行动。从现代认知心理学的角度说，问题一般解释为当人们面临一项任务而又没有直接手段完成时，于是就有了问题。就高中学生而言，当头脑的工作记忆中知识经验与行动目标之间出现空缺时，学生就处在了问题环境之中。

问题意识又是什么呢？姚本先先生认为：问题意识是指学生在认知活动中意识到一些难以解决的、疑虑的实际问题或理论问题时产生的一种怀疑、困惑、焦虑、探究的心理状态。这种心理状态驱使学生积极思维，不断提出问题和解决问题，是思维的一种问题性心理品质。周小山等学者认为：问题意识是指问题成为学生感知和思维的对象，从而在学生心里造成一种悬而未决但又必须解决的求知状态。关文信教授认为：问题意识是指个体对问题能够敏锐感知，不断地提出问题和解决问题的心理品质。这应该就是教育家苏霍姆林斯基所说的：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、探索者”。

真实生活问题有10个特征，其中第一位的就是“在真实生活中，问题解决的第一步是确定问题的存在”。爱因斯坦有此名言：提出一个问题往往比解决一个问题更重要。提出新的问题才是科学真正进步的标志。所谓提出问题，从认知心理学的角度说是个体在思维活动过程中能自觉地揭示认知中的矛盾与冲突，发现、形成问题并将其表达出来的行为。提出问题确定问题是否有价值，一般包括三个阶段：问题的产生、问题的形成、问题的表述。问题产生阶段的核心是问题意识，问题意识是提出问题的基础，因为问题意识包含着人勇于追求真理的怀疑精神和创新精神。有问题意识就意味着在学习认识活动中具备一种主动怀疑，探究的心理状态。反之，若没有问题意识就没有这种积极的心理状态和敏锐的眼光，也就不可能发现问题所在。

人民日报理论部编辑欧阳辉认为，问题是创新的起点，也是创新的动力源。理论创新要有问题意识，要以问题意识引领我国哲学社会科学创新。

经过这番文献的查阅，从理论层面的探究，我们更加笃信：培养学生的问题意识不仅可以激发学生的创新动力，引发学生强烈的学习兴趣和求知欲望，而且可以激发学生去发现、探索、研究、创造、不断地追求真理。培养学生强烈的问题意识对培养拔尖的、极具竞争力的未来公民有重要意义。

3 问题意识的培养教学现状

3.1 学生发展核心素养对问题意识的要求

中国学生发展核心素养的总体框架，不久前已出台，仔细研究框架中的一个中心三个维度六大素养十八要点，领悟到：对学生各种意识培养的重视，尤其是问题意识。在文化基础维度中科学精神的素养下，论述批判质疑这个要点时，就强调性地指出学生要具有问题意识；在阐述理性思维要点时，特别点明学生要有实证意识和严谨的求知态度；在解读勇于探究要点时，尤其突出学生要具有好奇心和想象力，积极寻求有效的问题解决方法。在社会参与维度中实践创新的素养下，在阐明问题解决要点时，重点凸显学生要善于发现和提出问题，有解决问题的兴趣和热情。这些都是直接或间接的论述问题意识。由此，不难发现，国家以顶层设计的方式在提倡、引导教育注重对强烈问题意识的培养。

3.2 问卷分析学生问题意识的现状

我们向我校高一年级30个教学班1838名新生做了问卷调查，问卷调查情况统计发现（如表1）：经常提出问题的学生比例为5%，有时提出问题的学生比例为63%，极少提出问题的学生比例为32%。由此可见，学生有一定的问题意识和提问能力，没有提出问题，原因是多方面的，比如性格内向、自信心不足、学科特点、自己学科实力不强等，但最主要的原因还是问题意识淡薄，不够强烈。

我们咨询了本年级的学科代表老师，让他们详细地、总结性地描述自己课堂中学生的提问情况。借助了安徽省中小学教师教育网的2016年度中小学教师信息技术应用能力提升全员培训这一平台，以发帖提问的方式询问我省的学生课堂提问情况。最后我们收到的信息整理显示，与学生问卷情况基本一致。因此，学生问题意识的培养显得非常紧迫！

4 学生问题意识的培养

如何培养学生的问题意识？又怎样具体地落脚于高中物理日常教学中？我们是这样认为的，基于顶层设计的理念思考，教师要有培养学生强烈问题意识的理念，这样才能使问题意识的培养更具体化、渐进化、常态化和持续化。从学生认知心理学角度讲，实际教学中教师可以适当创设氛围，鼓励学生主动质疑，使学生在自由探究的氛围里学习，渗透问题意识养成。立足核心素养的教育要求，设计并开展基于问题或基于项目的学习，围绕真实情境中的问题展开探索，让学生围绕真实情境中的问题主动学习，进而解决问题。就教育教学的模式方法上讲，我们可以采用问题教学法，按照创设问题情境—引导活动探究—讨论反馈问题—反思深化问题的程序进行教学，这样教学可以实现以问题为教学起点，以问题为探究学习主线，以问题为课堂的“终结”，真正构建从问题出发、引导探究、解决问题、归纳反思、发现新问题，再探究新问题的开放式教学模式。以开放性、问题化、自由探究的教学模式培养、强化学生的问题意识。

4.1 进行变式教学，激发问题意识

在日常教学中物理习题教学的作用是毋庸赘言的。以培养学生的问题意识为教学目标，采取变式教学的方法是很有效的。变式教学，针对同一试题情境，从不同角度设置问题，启发学生思考，鼓励学生主动质疑探究，渗透对学生问题意识的培养。

案例1 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆轨道和地球表面在B点相切，如图3所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间。

变式教学的处理：

变式问题（1）飞船在椭圆轨道上运动时，经过点A和点B处的速率哪个更大？若再已知飞船在点A处的速度vA，求飞船在点B处的速度vB。 【设问意图】 考查开普勒第二定律

变式问题（2）若飞船运动周期T未知，而地球质量M已知，其他条件不变，求飞船由A点到B点所需要的时间。

【设问意图】 考查万有引力提供向心力

变式问题（3）若A、B所在的圆轨道分别为近地卫星轨道和同步卫星轨道，请问飞船在两轨道上运行时，向心加速度an、环绕线速度v、环绕角速度ω、周期T间的大小关系？

【设问意图】 考查卫星运动规律

变式问题（4）飞船正常运动在圆轨道和椭圆轨道上，经过点A处的加速度，哪个更大？

【设问意图】 考查牛顿第二定律与万有引力充当合外力

变式问题（5）飞船由椭圆轨道经过点A进入圆轨道做什么运动？飞船该加速还是减速？飞船由椭圆轨道经过点B进入圆轨道呢？

【设问意图】 考查卫星变轨运动

變式问题（6）若A、B所在的圆轨道分别为近地卫星轨道和同步卫星轨道，某时刻近地轨道上的飞船P与同步卫星轨道的飞船Q相距最近，从此时开始计时，何时相距最近？何时相距最远？

【设问意图】 考查卫星运动的追击问题与圆周运动的周期性问题

变式问题（7）若A所在的圆轨道上有两颗人造卫星P和Q，正常运行时卫星P会撞到卫星Q吗？若想要卫星P追上卫星Q，完成对接任务，卫星P该如何运动？

【设问意图】 考查卫星对接问题

4.2 开放实验教学，实践问题意识

实验教学在物理教学中的地位举足轻重，在培养、强化学生的问题意识方面也是一块沃土。问题意识不能只停留在理论思考的层面，它还需要在实验中实践。在物理实验中验证自己的想法，验证的过程中发现新的问题，产生新的想法，然后再探究再发现，如此循环。在循环中学生的问题意识不断加强，创造性解决问题的能力不断提高。

案例2 实验：探究小车的运动规律。

教学处理：问题指引，启发思考，实验原理是什么？需要用什么实验器材测量什么物理量？按怎样的步骤操作进行实验？实验目的是探究小车的运动规律，利用身边的实验器材进行探究。给学生提供足够多的纸带和新墨粉纸盘等，老师巡视保证学生能够安全操作，并解答疑问鼓励学生探究。

实验效果：学生实验的热情被点燃，在自由自主的实验情境中，怀揣问题意识，向各个方向求索着。实验之后，学生学习物理的热情明显浓厚了，质疑能力更强了，物理问题更多了。

学生们的探究想法摘录如下：

小车：有无轮子对实验结果有什么影响？反映在小车的v-t图像会发生什么样的变化？拉动小车的钩码逐渐增多，小车的运动规律发生什么样的改变？若把钩码改放在小车上，又会出现什么样的实验结果呢？模拟小车上桥，下桥（如图4、图5），纸带上的点迹会有什么不同？

小车轨道：用长木板和铝合金板作为小车轨道，小车的运动规律会呈现什么样的不同特点？如果在长木板上贴上学生用的面巾纸（如图6），或者在长木板上并排放两把长60 cm的刻度尺，小车的运动规律会有什么变化呢？用重锤垫高长木板一端，则轨道就有倾角了（如图7），不同的倾角对小车运动的v-t图像会产生什么影响？取极限化，若将木板竖直固定，细线跨过定滑轮一端挂钩码，一端悬小车，小车会怎样运动呢？

定滑轮：长木板水平放置，调节定滑轮的高度，使拉动小车的细线倾斜向下、水平、倾斜向上，实验结果又会如何呢？

5 教学反思

教学的过程是一个研究的过程。在研究中提升教育教学理念，更新人才培养观念，获得指引日常物理教学的启迪。为提高全体高中生的科学素养，我们高中物理课程定位于：造就高素质的劳动者、专门人才及尖端的创新人才。为了更精准地实现这个目标，我们钻研教材、研究高考，获得启示，在日常教学中培养学生的核心素养。从问题意识的培养开始，这里谨做抛砖引玉。

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（栏目编辑 邓 磊）