基于高阶思维视域下初中物理教学的“问题串”设计

翁其松 林龙

摘   要：从高阶思维的能力培养与“问题串”之间的关系，提出了“问题串”设计的切入点，通过“问题串”设计为出发点，引导学生回答，从而实现课堂教学从低阶思维向高阶思维的迁移，培养学生的学科核心素养。

关键词：原始问题;课堂设计;创造教育

从国家的“十四五”规划中，感觉到创新已经成为我国的一项基本国策，全文多次提及“新”字，不仅有科技创新、数字创新、金融创新，以及新产业、新业态、新型基础建设，创新成为“十四五”规划的主旋律。做为教育工作者，如何紧跟国家的政策，这是一个重要的教育方向。如何让我们所教出来的学生具备有创新的思维与创新的能力，在平时的教学中显得十分重要，为此，在课堂教学中培养与落实高阶思维已经迫在眉睫，本文从“问题串”设计的角度，来剖析对高阶思维有何促进作用。

1  “问题串”的设计为培养高阶思维打开一扇窗户

学生学习时只有低阶思维活动，则无法践行以学生为主体，以教师为主导的教学模式，如何做到低、高阶思维的相互结合与延伸是非常重要的。初中物理课堂教学设计时，许多教师过于重视学科知识的传承，对学生思维层次培养考虑不足，教师“一言谈”现象较为严重，造成学生思维固化，没有主动地参与知识建构的意识，缺乏对知识的主动探究习惯的养成，遇到没有做过的题型，大部分学生感觉到恐慌，大都是因为处于低阶思维“记忆、理解、应用”的层面。如何更好地发展学生的高阶思维，在初中物理的教学设计时，对于“问题串”的设计，显得十分的重要。只有与学科核心素养和课堂教学目标紧密相关，且合乎学生认知规律的“问题串”，才能引导学生参与高阶思维的活动，从而在“分析、评价、创造”三个层次的思维上得以长足的发展。

所谓有效的“问题串”是指基于课程标准的要求和学生的生情，去精心设计的数个问题的组合，并通过这数个问题的有效组合，引导学生从被动向主动，从验证到探究，从接受到质疑的思维的转变，完成从低阶思维到高阶思维的提升，同时有效地完成教学目标，达到提升学科核心素养的目的。

所以，零散的单个问题很难让学生进入高阶思维的状态[ 1 ]，合理使用问题串成为发展初中生高阶思维的关键手段。故此，在初中物理课堂教学中，问题串的设计严禁仅仅是许多单个问题甲乙丙丁的罗列，而是将这些单个问题通过一定的关联，组成一個问题群，最后根据教学目标，提炼成问题串，形成一个整体。

2  初中物理课堂教学问题串的设计

2.1  通过创设情境，设计问题串，奠定了培养高阶思维的基础

情境的创设成了初中物理教学中的常见教学手段，良好的情境能让教学变得更加直观，可以直接展示物理现象的本质，拓展了视野，甚至与学生的固有认知相冲突，激发学生的探究的欲望，从而降低了理解与记忆的难度，减少了进行低阶思维的时间，让高阶思维培养成了一种可能，丰富了学生的思维空间，奠定了培养高阶思维的基础。

如，在讲到串并联电路特点时，许多教师直接将结论告知学生，学生就机械地记忆“串联电路电流处处相等、并联电路各支路上的电压相等”的结论，此时，学生仅仅是使用了低阶思维。如果教师这样创设情境：将不同规格的灯泡串联起来，通电后，发现灯泡的亮暗不一样。此时，教师问：这两盏灯亮度不一样，那通过亮度大的这盏灯的电流大，还是通过亮度暗的这盏灯的电流大？此时，绝大部分学生会下意识地回答：通过亮度大的灯电流大。此时，教师可表示质疑，同时引导学生进行探究，然后对实验的结果进行评价，归纳出串联电路处处电流相等的结论。接着，教师再把这两盏不同的灯泡并联起来，再问学生：这两盏灯泡亮度不一样，亮的哪盏灯的两端电压大，还是暗的那盏灯的两端电压大呢？此时，再次引导学生思考，通过探究，生成结论。这样通过情境的创设设计出的“问题串”，更能让学生实现从低阶思维向高阶思维的过渡。

2.2  通过知识点的递进，设计问题串，促进学生运用高阶思维进行探寻问题的本质

许多教师在教学中对一些难题的教学感到困惑，有些难题的讲解令教师费尽心思，也很难让学生听明白，常常会有心有余而力不足的现象。为此，将难题进行拆解，或改变题干的已知条件，让题目变得浅显易懂，接着再改变已知条件，在原来的基础上，让题目难一点，接着再对题目进行更改，最后变回原来的难题。把难题进行多步骤的改造，让学生在循序渐进探究中获得解决问题的成就感，树立了信心，同时也逐渐实现了探究问题的本质，符合高阶思维的认识规律。

如，小明同学针对电路中电阻的电功率与电流的关系，进行探究，电路如图1甲。图1乙是滑片P从最右端向最左端移动过程中，R1的U-I图像[ 2 ]. 求：

（1）R1的阻值;

（2）电路消耗的最大电功率;

（3）当R2消耗的电功率为0.5 W时，R2的阻值。

此题的第1小题相对简单，但剩下的两个小题都不简单，这些涉及到学生从图像中获取信息和对信息进行加工的能力。第3小题的计算是比较复杂的计算，对所求出来R2的阻值，要进行合理的甄别与筛选，属于较高的要求，所以本道题目得分率很低。为此，将这道题目进行了变形，用问题串的形式，让问题循序渐进，最后达到探寻问题的本质。

改造1：（题干不变）求：（1）R1的阻值;（2）通过电路的最大电流;（3）当电路通过最小电流时，R2的阻值;（4）当电路消耗功率最小时，R2的阻值;（5）当R2=50 Ω，电路消耗的功率。

改造1的第2小题与第3小题是引导学生读出图像中所蕴含的电流最大值与最小值，而不是如原题一样要直接获取图像信息并同时处理信息，降低了做题的难度，更符合知识建构的认知规律。第4小题是启发学生电路的消耗的功率最小时，所通过的电流也是最小。第5小题又对电流进行了再次判断，进一步加深对题目的理解。

改造2：如图2的电路，电源电压为6 V，R1=10 Ω，R2的最大阻值为50 Ω.求：

（1）电路的最大功率;（2）电路的最小功率;（3）滑片从最左端移动到最右端的过程中，滑动变阻器的最大功率。

改造2是在原题的基础上移去电表，让电路图变得更直观，此时对电路消耗的功率与滑动变阻器的功率进行分析，更为容易。有了这些问题串的铺垫，再回到原题的讲解，原来难以理解的问题都变得迎刃而解了。

2.3  通过知识的关联，设计问题串，建构高阶思维的知识体系

教师在章节复习或期中、期末复习时，将各节的知识进行甲乙丙丁的罗列，如同开中药铺一样，没有把各个知识点进行有效地关联，教师传授与学生接受的知识是零散的，无法进行纵横比较，横竖关联，无法将已学过的知识网络化，这些知识如同撒在地上的珍珠，需要用一根线把这些“珍珠”串起来，成为美丽的珍珠串。设计出有针对性的问题串，就如同这根线，让知识网络化，从而达到建构知识体系的，形成章节知识的“思维导图”。

如，复习沪科版八年级第4章“多彩的光”这一章时，可以通过知识的关联设计问题串，从问题串的回答中，学生很好地掌握了本章的光学知识。原问题是研究光的直线传播——小孔成像，展示如图3所示，此时教师问题1：从图中可以看出光是沿着直线传播的。问题2：如果把纸片换成平面镜，那么你们会看到什么？问题3：如果再把平面镜换成凸透镜，那又会怎样？问题4：如果再把凸透镜改为凹透镜呢？问题5：如果再把凹透镜换成三棱镜呢？

上述问题串的设计将本章所关联的知识用一道题干进行改造，不断地激发学生思考的欲望，用联系的观点来思考问题，培养了学生的高阶思维。问题1是针对“光在空气中是沿直线传播”进行复习。问题2成为平面镜成像的问题，实现了知识与思维的跳转。问题3与问题4把光的折射，同时把凸透镜和凹透镜进行复习。问题5是针对光的色散这个知识点设计的。通过这个问题串，就可以建构“多彩的光”这一章的知识体系，实现用问题串来培养学生的高阶思维。

2.4  通过一题多变，设计问题串，让低阶思维慢慢地向高阶思维进行迁移

一题多变是物理常见的教学手段，它可以从不同的角度、不同的层面对问题进行研究，能更好地培养学生的发散性思维，提升学生的思维层面，由于题干内容只做少许的改变，这样可以省下读题的时间，让学生对问题的思考层次随着提问的不断深入而不断地提高，同时提高了课堂教学效率，增加了课容量。

许多学生在学习物理时都有这样一种现象：教师讲解都能听得懂，但是，自己去独立完成作业或试卷却力不从心。出现这种问题的原因是学生对知识仅仅停留在低阶思维层面，即“记忆、理解、应用”的层面，无法对知识的本质进行分析、评价，更无法达到创造的层面。一题多变恰好能暴露学生思维上的短板，能从全方位加深对知识的掌握，实现了从低阶思维到高阶思维的蜕变。

在讲授沪科版九年级物理第16章“电流做功与电功率”的复习课时，可通过一题多变来设计问题串，达到教学的高效与学科核心素养的渗透目的。如，原题：在家庭电路中，一电热棒在正常工作下的电流为3 A，加热8 min，则它做了多少功？接着又问电热棒的额定功率是多少。接着进行变式1：如果将它接在100 V的电路上，实际消耗的功率是多少？变式2：用此电热棒将质量为1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，则水吸收了多少的热量？变式3：要使其在额定电压下消耗1度电，需要工作多少时间？变式4：1度电可以使5 kg的水从20 ℃升高到多少摄氏度？本问题串中的原题以及变式1是运用电功公式W=UIt与电功率公式P=W/t进行计算，属于低阶思维中的应用层面，变式2的计算与单位相对复杂些，通过W=cm（t2-t1）的计算，培养学生的相对复杂的计算能力，变式3是对电功公式的反向运算，且對单位进行换算，让思维的层面得以提升，变式4要通过W=cm（t2-t1）的计算结果，进行分析判断结果是否合乎生活中的实际情况，才能得出答案，此题最后5 kg的水都变成了171°  C的水，不符合事实，显然都成为水蒸气，这属于高阶思维的范畴。

综上所述，基于高阶思维视域下初中物理教学的“问题串”设计，符合物理学科的核心素养中的要求，特别是对科学思维的培养有着一定的促进作用，从而能帮助初中教师课堂教学行为的转变，逐步实现从低阶思维与高阶思维的迁移，让学生高阶思维能力的锻炼与应用成为常态[ 3 ]，更好地培养学生的思维方式，摒弃只注重知识的传承的应试教育，通过“问题串”的设计与运用，让初中物理课堂教学绽放出高阶思维的火花。

参考文献：

[1]闫兴刚.小组合作学习的真真假假.〔EB/OL〕.https：//www.jianshu.com/p/f5e1a14cbe35.

[2]翁宁.从物理考题谈核心素养下物理与数学的紧密联系[J].中学理科园地，2020（6）.

[3] 焦晓东.新课程数学教材中的开放题研究.[D].金华：浙江师范大学，2009.