人教版高中物理新教材“问题”栏目的优化设计研究*

王长江

(安徽师范大学物理与电子信息学院 安徽 芜湖 241002)

李俊永

(仁怀市周林高级中学 贵州 遵义 564500)

问题是推进教师的有效教学、促进学生的深度学习的重要教学手段和方式．在中小学课堂教学中，问题呈现的形式主要有两种：教师的课堂提问和教材的“问题”栏目．对于前者，目前，已有大量的、细致的研究；对于后者，研究尚不多见．

教材是促进学生学科核心素养发展的重要课程资源．人教版《普通高中教科书·物理》(2019年版)(以下简称高中物理新教材)在章节内容之前设置的“问题”栏目，为学生的核心素养的发展提供了新的课程资源．本文将在分析人教版高中物理新教材“问题”栏目的编排思路的基础上，对新教材“问题”栏目进行优化设计，力图使新教材中的“问题”栏目真正能够促进学生的主动探究，促进学生对知识的深度理解．

1 “问题”栏目的设计思路

1.1 栏目编排特点

在高中物理新教材的每节内容开始之前(实验内容除外)，都会设计“问题”栏目．在教材的扉页说明了“问题”栏目的设计意图：每节开始创设的一个情境问题，以引发学生对所要学习的内容主动思考，培养大家的问题意识及提出问题的能力[1]．栏目的问题多数章节是两个：情境问题+具体内容问题．“问题”栏目在形式上凸显了“图文并茂”的特点．

1.2 栏目的素材来源

新教材中“问题”栏目的素材来源主要涉及五个方面，包括生产和生活事例、已学知识、图像、物理学的史料、最新科技等．其中生产和生活事例所占比例最高(在必修一中，所占的比例达到74%)，其他素材来源所占比例均很少．素材来源的比例反映编者的设计思路：大量的使用生产和生活事例，贴近学生生活实际，有利于提高学生学习兴趣，引发学生对所要学习的内容积极思考．

1.3 栏目的教学意义

高中物理新教材的“问题”栏目，目的在于引发学生对所要学习的内容主动思考，培养大家的问题意识及提出问题的能力．

(1)引发学生的学习兴趣

学生的学习学习受到多方面因素的影响，其中最主要的是学习兴趣．“问题”栏目的素材多取自学生熟悉的生活事例，这些素材贴近学生的实际，唤醒学生的经验知识，引发学生的好奇心，有效激发学习兴趣，使学生产生学习动力．

(2)为学习新知识作铺垫

已学知识是学习新知识的基础．引导学生发挥已有知识的固着作用，新知识将会被“粘”得更牢，更容易整合到学生的知识体系中．栏目的部分素材取自学生的已学知识，依托问题情境，试图引导学生将新知识建立在牢固和可靠的已有知识之上，在已有知识和新知识之间形成联结，从而帮助他们建构更加复杂和牢固的知识结构．

(3)明确本节的学习目标

在学习本节知识前，在教材“问题”栏目中以问题的方式呈现本节课将要学习的核心内容和目标要求，能够方便教师和学生把握本节课教学重点、难点，可以对学生的学习做到“目标明确”“心中有数”“有的放矢”．

2 “问题”栏目的不足分析

公允的说，人教版高中物理新教材的编者对“问题”栏目的设计用心良苦，“问题”栏目对于引发学习兴趣、明确学习目标、培养学生的问题意识和提问能力等方面，确实起到积极的促进作用．但是，当我们对照《普通高中物理课程标准》(2017年版)的教材编写要求，用批判性的、建设性的态度来审视高中物理新教材时，不难发现，其中还是存在一些不合理、不科学之处．具体如下.

2.1 “问题”栏目的教学意义问题

对于“问题”栏目的教学意义，其设计初衷仅局限于“引发学生对所要学习的内容主动思考，培养大家的问题意识及提出问题的能力”，显然低估了“问题”的教学意义．应该改进“问题”栏目的质量，拓延“问题”栏目的教育意义，使之除了具有激发学习动机、为学习新知识作铺垫、明确学习目标外，还应该力图使之真正能够促进学生的主动探究，促进学生对知识的深度理解，从而更好地落实物理课程的育人功能，提升学生的物理学科核心素养．而要实现“问题”栏目的这一教育意义，就需要优化问题的设计．

2.2 实验课内容缺少“问题”栏目

在人教版高中物理新教材中，除了实验课内容，每一节内容都设置“问题”栏目．问题的数量分布存在的一定的规律，即在非实验课内容前一定存在着“问题”栏目．对于简单的内容，往往只安排一个题目；对于复杂困难的规律内容，可能有连续的两个题目．

但是，唯独实验课内容没有设置“问题”栏目．读者不禁发问：是因为实验课没有问题吗？教师们在使用教材时也是“一头雾水”．无论是非实验课内容，还是实验探究内容，都是知识的呈现形式，都应该以“问题”驱动认知的进行，以“问题”引发学生的主动探究．我们认为，人教版高中物理新教材没有在实验课内容中设置“问题”栏目，是一个“被无意忽视”的缺陷．

2.3 “问题”栏目的素材单一问题

“问题”栏目的素材可以是生活事例、物理学的史料、已学知识、最新科技产品等．高中物理新教材“问题”栏目的素材来源，绝大多数是生活事例，其他类别的素材极少．这与高中物理课程标准(2017版)中“注意介绍一些科学技术研究的最新进展，开阔学生视野，激发其学习兴趣．及时反映物理技术应用对自然和社会的影响，融入与科学·技术·社会·环境相关的内容”等要求还有一些差距．

2.4 “问题”栏目的内容表述问题

新教材的“问题”栏目凸显图文并茂的特点：问题情境附上对应的、精选的图片．但是，在“问题”的设计方面，还存在着问题本身不够清晰、指向性模糊、情境与主题内容的吻合性、适切性较为薄弱等不足．

例如，新教材必修一第一章第1节的“问题”栏目中的问题是：生活中随处可见运动的物体，例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰…… 对于这些运动的物体，我们如何准确地描述它们的运动呢？

这个问题的类型是：情境+基本问题．存在的问题有：

(1)叙述的情境“生活中随处可见运动的物体，例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰”，与本节教学主题“质点 参考系”蕴含的情境吻合性较差．

(2)情境问题“对于这些运动的物体，我们如何准确地描述它们的运动呢？”这是本章的、整体的情境问题，不是针对本节的两个主题“质点”“参考系”的具体问题或基本问题．

再例如，新教材必修一第一章第2节的“问题”栏目中的问题是：要讨论物体位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念．如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？你对时间是怎样认识的？

这个问题的类型是：情境问题+具体问题．存在的不足有：

(1)“要讨论物体位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念．”这句话显得很唐突，其指向不明确．

(2)“如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？”其中“什么方法”这个问题，很模糊，学生和老师都是一头雾水．

(3)“你对时间是怎样认识的？”这个问题过于宽泛、指向性较差．

3 “问题”栏目的优化设计

人教版高中物理新教材“问题”栏目的设计确属一个创举，对于引发学习兴趣、明确学习目标、培养学生的问题意识和提问能力等方面，确实可以起到积极的促进作用．为了真正能够促进学生的主动探究，促进对知识的深度理解，进而促进学生核心素养发展，需要对其进行优化设计．

3.1 “问题”栏目优化的思路

我们拟从栏目的教学意义、问题的类型、素材的来源等方面，优化“问题”栏目．

(1)拓延栏目的教学意义

为了更好地落实物理课程的育人功能，提升学生的物理学科核心素养，高中物理教材作为直接的课程资源应发挥重要作用[2]．理想的情况是：“问题”栏目能够对学生的物理观念等物理学科核心素养产生积极的意义．从这个角度来看，“问题”栏目除了“引发学生的主动思考，培养问题意识及提问能力”外，还应促进学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度等物理学科核心素养的发展，促进学生主动地持续地探究、促进学生对知识的深度理解．

(2)调整栏目的问题类型

美国两位课程设计、教育评估方面的学者Jay McTighe和Grant Wiggins将问题分为两种类型：基本问题和非基本问题[3]．基本问题具有“为了激起持续的思考和探究”“通过高阶思维来完成”“需要提供证据和理由”“指向学科内重要的、可迁移的大概念”等7个特点；而非基本问题则指的是，在课堂教学中的启发性问题、导向型问题、引导型问题．这些非基本问题，其目的是激发好奇心，其答案是确定的或唯一的、借助于低阶思维即可完成．通过新教材的问题类型分析，我们发现，新教材多数问题属于非基本问题．为了实现将“问题”栏目的教学意义从“引发学习兴趣、培养问题意识及提问能力”拓展到“促进主动探究”“引导深度理解”等物理学科核心素养，需要调整栏目中问题的类型：将“问题”栏目中的非基本问题，优化为基本问题．

例如，新教材必修一第一章第3节的“问题”栏目中的问题：

问题1：生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗？

问题2：运动员在比赛中的不同时段，运动的快慢一样吗？

教材设计了以上两个问题，问题1的不足是：

1)设置的情境，没有发掘出初高中重复内容“速度”的学习疑难，即位移与路程的差异、速度的方向性．

2)“你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗？”这个问题属于引导性问题，仅回忆已学知识，针对性不强．

问题2的不足是：没有涉及到瞬时速度．

针对以上不足，我们的优化思路是：

1)明确本节内容的核心概念——位移随时间的变化率表征了运动的快慢．

2)重新设计的问题由“情境问题+局部性基本问题”构成——一个乒乓球落到平地上又弹起来，如何描述乒乓球在这个过程中运动情况？如何用位移随时间的变化率来描述物体运动的快慢？

(3)优化问题的品质

新教材在“问题”的品质方面，还存在着指向性模糊、问题本身不够清晰、情境与教材内容的吻合性、适切性较弱等不足．这些不足使得学生在收到“问题”后不知所云、无所适从．

例如：一辆小汽车在10 s内，速度从零达到 100 km/h，一列火车在300 s内速度也从零达到100 km/h．虽然汽车和火车速度都从零达到100 km/h，但是它们的运动情况显然不同．你觉得用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗？如果不能，应该怎样描述呢？

本节内容的核心概念是：速度随时间的变化率表征了物体速度变化的快慢．创设的情境是恰当的．但是，提出的问题：你觉得用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗？这个问题过于宽泛，不恰当．优化的思路仍是“情境问题+基本问题”：

一辆小汽车在10 s内，速度从零达到 100 km/h，一列火车在300 s内速度也从零达到100 km/h．它们速度的变化有什么不同？如何用速度随时间的变化率来描述物体速度的快慢？

(4)丰富素材的来源

素材与情境问题密切关联．丰富的素材可以使表征具有多样性，从而有利于满足不同学生的认知偏好、认知需要．“问题”栏目的素材可以是生活事例、物理学的史料、已学知识、最新科技产品等．不同的素材其发挥的作用不尽相同，比如通过对已学知识的回顾，引导学生找到新、旧知识的联系，促进学生知识结构的建立；通过呈现最新科技产品，使学生深切感受科学、技术、社会、环境之间的密切关系．

另外，特别需要说明的是，无论是非实验课内容，还是实验探究内容，都是知识的呈现形式，都需要以“问题”驱动认知的进行，以“问题”引发学生的主动探究．在实验课内容中也应该设置“问题”栏目．

3.2 “问题”栏目优化的示例

下面以人教版高中物理必修一第二章“匀变速直线运动的研究”为例，说明“问题”栏目的优化．本章共4节内容，3个问题栏目(第一节为实验内容，没有设置“问题”栏目)．我们对每一节的“问题”进行改造(其中第1节实验课补充“问题”栏目)．具体内容参见表1，其中，第1列是依据高中物理课程标准(2017年版)和高中物理新教材的内容，提炼的每一节的核心概念．

表1 “匀变速直线运动的研究”章节“问题”栏目的改进

续表1

4 结束语

教材是促进学生物理学科核心素养发展的重要课程资源．设置“问题”栏目，是人教版高中物理新教材的一个创举．优化后的“问题”栏目，将为学生的主动探究、深度理解提供可行的教学支架，从而促进学生物理学科核心素养的发展．期待有更多的教师、学者来深入的研究新教材的“问题”栏目．