高中生物理問題提出能力現(xiàn)狀研究

田菁　柴志方

摘 要：通過對(duì)高中畢業(yè)生的問題提出能力的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高中生在結(jié)構(gòu)化問題情境下的提問更加流暢，但是所提問題更多處于記憶和操作水平，在自由情境下提出的問題則更具有獨(dú)創(chuàng)性，但是問題的有效性較低.建議在基礎(chǔ)教育中融入問題提出的教學(xué)策略，可以從結(jié)構(gòu)化問題情境開始對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練一段時(shí)間后給學(xué)生提供更多的半結(jié)構(gòu)化或者自由情境，更有利于學(xué)生提出具有創(chuàng)造性的問題.教師要具備基本的問題提出能力，同時(shí)還應(yīng)該具有問題提出的教學(xué)信念.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}提出能力;基礎(chǔ)教育;物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-4134（2021）05-0002-04

作者簡(jiǎn)介：田菁（1996-），女，山西晉城人，碩士研究生，研究方向：中學(xué)物理教育;

柴志方（1977-），男，河北邢臺(tái)人，博士，副教授，研究方向：中學(xué)物理教育.

教育要培養(yǎng)面向未來的人才，而創(chuàng)新能力無疑是未來人才必須具備的一個(gè)特質(zhì)，能夠提出恰當(dāng)合理且有創(chuàng)造性的問題是創(chuàng)新能力的重要表現(xiàn).因此，在基礎(chǔ)教育中重視培養(yǎng)學(xué)生的問題提出能力是非常有必要的.學(xué)生在已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出問題，不僅是對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的鞏固和應(yīng)用，更能激發(fā)出學(xué)生主動(dòng)去解決自己所提問題的興趣，學(xué)生在內(nèi)在動(dòng)力的驅(qū)使下會(huì)學(xué)習(xí)更深層次的知識(shí)和技能.同時(shí)，學(xué)生具備問題意識(shí)并具備提問的能力是符合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）里提出的培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的目標(biāo)[1]，科學(xué)探究的第一步就是基于實(shí)驗(yàn)，觀察、發(fā)現(xiàn)并提出問題，提出一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的問題是科學(xué)探究的前提.目前我國(guó)基礎(chǔ)教育中學(xué)生問題提出能力的現(xiàn)狀如何，又有哪些可以改進(jìn)的方法，是本文接下來要探討和解決的問題.

1 物理問題提出能力評(píng)價(jià)量表的編制

筆者結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)問題提出能力的相關(guān)研究，將物理問題提出定義為：“學(xué)生在已有物理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)具體情境進(jìn)行個(gè)人解釋，并從這些情境中提出有意義的物理問題的過程.”

1.1 問題提出能力測(cè)試題編制

Stoyanova和Ellerton[2]根據(jù)對(duì)問題提供的開放性水平區(qū)分了三種類型的問題處理情況：結(jié)構(gòu)化情境（structured situations）;半結(jié)構(gòu)化情境（semi-structured situations）;自由情境（free situations）.

（1）在結(jié)構(gòu)化問題情境下，學(xué)生可以重新改編已經(jīng)解決的問題，如改變問題的條件或提問從而形成新的問題.首先，提供給學(xué)生一道結(jié)構(gòu)良好的問題，在問題后提示學(xué)生改編問題的方法，如改變題目中的條件、結(jié)論或者任意數(shù)據(jù)和信息來重新構(gòu)建問題，學(xué)生如果沒有提問的基礎(chǔ)，可以根據(jù)提示完成問題的改編.

例如，根據(jù)一道高中運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題編制問題提出能力測(cè)試題目A1，學(xué)生解決這道題需要學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)，同時(shí)題目中給出了提出新問題的方法，學(xué)生可根據(jù)提示完成問題提出活動(dòng).例如根據(jù)一道電場(chǎng)的問題編制問題提出能力測(cè)試題目A2.

問題A1：一小球從某高處以6m/s的速度豎直向上拋出，落到地面時(shí)速度大小為24m/s，求小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.請(qǐng)根據(jù)這個(gè)題目，通過改變題目中的條件、結(jié)論或者任意數(shù)據(jù)和信息來重新構(gòu)建問題，盡可能多地提出與物理相關(guān)的問題.

問題A2：帶負(fù)電的兩個(gè)點(diǎn)電荷P、Q固定在相距10cm的地方，如果將第三個(gè)點(diǎn)電荷O放在PQ連線間距A為2cm的地方，O恰好靜止不動(dòng)，則P、Q兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量之比為多少，PQ之間距離P為2cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度E等于多少？請(qǐng)根據(jù)這個(gè)題目，通過改變題目中的條件、結(jié)論或者任意數(shù)據(jù)和信息來重新構(gòu)建問題，盡可能多地提出與物理相關(guān)的問題.

（2）在半結(jié)構(gòu)化問題情境下，學(xué)生利用已有知識(shí)來解釋或者構(gòu)建問題情境，提供給學(xué)生開放式問題，并要求學(xué)生利用概念和已有知識(shí)技能和經(jīng)驗(yàn)去分析所提供的問題情境，提出類似的問題或根據(jù)特定圖片、圖表提出問題，或者提出與特殊概念有關(guān)的問題.

首先給學(xué)生提供一個(gè)問題情境，如問題B1中的雨天騎車場(chǎng)景和問題B2中的物理實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景，但只給出部分的問題條件，而問題中缺少一些必要的條件，學(xué)生需要自己對(duì)問題情境進(jìn)行補(bǔ)充，構(gòu)建形成結(jié)構(gòu)良好的問題.

問題B1：一個(gè)下雨的早上，你匆忙騎自行車趕往學(xué)校，因?yàn)榭煲t到了，所以騎得很快，在拐彎處你被摔了出去，你后面的一輛汽車緊急剎車才沒有撞到你.請(qǐng)根據(jù)這個(gè)場(chǎng)景，補(bǔ)充相關(guān)數(shù)據(jù)，盡量多地提出與物理相關(guān)的問題.

問題B2：在學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室中你想要測(cè)量電阻，你想到了哪些方法，由此你可以提出哪些物理問題？

（3）在自由的情境下，學(xué)生被要求在給定的人工或自然情況下提出問題，并且可以不受任何限制地提出問題.首先提供給學(xué)生問題情境，如問題C1中的水面小船情境，問題C2中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律概念教學(xué)情境，學(xué)生被要求補(bǔ)充條件和問題，提出結(jié)構(gòu)良好的問題，據(jù)此編制了如下問題.

問題C1：水面上有幾艘小船，一艘靜止在水面上，一艘在水面上行駛.請(qǐng)補(bǔ)充相關(guān)數(shù)據(jù)，盡量多地提出與物理相關(guān)的問題.

問題C2：請(qǐng)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的概念和規(guī)律，補(bǔ)充相關(guān)數(shù)據(jù)或情境，分別提出適合初中生和高中生的問題并注明，盡量多地提出與物理相關(guān)的問題.

1.2 問題提出能力評(píng)價(jià)量表編制

國(guó)內(nèi)外關(guān)于學(xué)生問題提出能力評(píng)價(jià)的研究更多地集中在基礎(chǔ)教育數(shù)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，不同研究者使用的評(píng)價(jià)體系有一定的差別，還未形成一個(gè)公認(rèn)的、具體可行的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).對(duì)學(xué)生問題提出能力評(píng)價(jià)的定量研究中，使用最多的是PTA量表，需要研究者對(duì)問題提出能力的概念進(jìn)行解構(gòu)，確定每個(gè)要素的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn).

流暢性、靈活性和獨(dú)創(chuàng)性被Xianwei Y、Van Harpen和Presmeg[3]認(rèn)為是創(chuàng)造力的核心維度.流暢性是指學(xué)生提出的可行問題的總數(shù)，對(duì)學(xué)生同一個(gè)題目下所提問題的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)所提問題數(shù)量占據(jù)總數(shù)的比例得出學(xué)生提問流暢性的評(píng)分;原創(chuàng)性是指如果一個(gè)問題是由大于等于10%的學(xué)生提出，那么它被認(rèn)為不是原創(chuàng)的，對(duì)學(xué)生所提的相同問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)所提問題的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例得出問題原創(chuàng)性的評(píng)分;靈活性是指學(xué)生提出的問題類別的總數(shù)，問題類別又有不同的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，斯海霞[4]將學(xué)生提出的數(shù)學(xué)問題從記憶與操作、理解與聯(lián)系、反思與拓展三個(gè)維度進(jìn)行區(qū)分，本文以此作為學(xué)生所提問題的區(qū)分依據(jù).學(xué)生所提問題的科學(xué)性可以從所提問題是否有效或有意義進(jìn)行區(qū)分，有意義的問題又可以從記憶與操作、理解與聯(lián)系、反思與拓展三個(gè)維度進(jìn)行區(qū)分，這三個(gè)維度的難度是逐漸遞增的，問題的科學(xué)性也遞增，反映出的學(xué)生提問能力的層次也遞增.具體而言，無效或者無意義的問題是指所提問題的結(jié)構(gòu)不完整或者與所給情境不符合或者不屬于物理問題等，記憶與操作類問題是指學(xué)生對(duì)問題所給條件的重復(fù)表達(dá)而且所提問題的解答過程較為單一，理解與聯(lián)系類問題是指學(xué)生可以將問題材料與生活實(shí)際或者相關(guān)物理知識(shí)技能相聯(lián)系，反思與拓展類問題是指可以反映問題本質(zhì)的一般性問題，根據(jù)學(xué)生所提問題的類別進(jìn)行評(píng)分，問題所屬層次越高得分越高.除此之外，對(duì)學(xué)生所提問題的可解決性以及語(yǔ)言表達(dá)的適當(dāng)性進(jìn)行評(píng)分.

將問卷以及評(píng)價(jià)量表發(fā)給相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)專家意見進(jìn)一步修正，并將問題提出能力測(cè)試卷發(fā)給幾位大一新生，根據(jù)回收的問卷分析，對(duì)測(cè)試題以及評(píng)價(jià)量表進(jìn)行修正，最終的評(píng)價(jià)量表見表1.

2 高中生問題提出能力的調(diào)查研究

2.1 調(diào)查研究過程

由于高中畢業(yè)生參加完高考后較為分散，所以選取大學(xué)開學(xué)后的大一新生作為研究對(duì)象.研究選取上海某雙一流高校物理系的大一新生作為研究對(duì)象，研究對(duì)象均是接受過高中教育且高考包含物理這門學(xué)科的同學(xué)，第一次隨機(jī)發(fā)放10份問卷，通過對(duì)回收的問卷進(jìn)行分析，對(duì)評(píng)價(jià)量表的有效性和可信度進(jìn)行初步驗(yàn)證，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)問卷以及評(píng)價(jià)量表進(jìn)行了進(jìn)一步的修正.

將修正后的問卷隨機(jī)發(fā)放110位大一新生，收回有效問卷100份，根據(jù)評(píng)價(jià)量表對(duì)學(xué)生的問題提出能力測(cè)試卷進(jìn)行評(píng)分，并選取每個(gè)題目中得分最高的一個(gè)問題作為問卷的分?jǐn)?shù).

2.2 調(diào)查研究結(jié)果

2.2.1 高中畢業(yè)生問題提出能力現(xiàn)狀

高中畢業(yè)生問題提出能力測(cè)試卷成績(jī)的平均分如圖1所示，調(diào)查結(jié)果顯示，高中畢業(yè)生在三種類型的問題情境下提出問題的總分相差不大，但是具體的問題評(píng)價(jià)維度有一定的差異性.學(xué)生在結(jié)構(gòu)化問題情境下提出的問題更具有可解性，在自由問題情境下提出的問題更具有獨(dú)創(chuàng)性.

2.2.2 問題的流暢性

調(diào)查結(jié)果顯示，高中畢業(yè)生在結(jié)構(gòu)化問題情境和半結(jié)構(gòu)化問題情境中提問的流暢性更高，而在自由情境下提問的流暢性較差.在結(jié)構(gòu)化問題情境下學(xué)生提出的問題平均數(shù)量為4個(gè)，在半結(jié)構(gòu)化問題情境下提出的問題數(shù)量平均為3.5個(gè)，而在自由情境下提出的問題數(shù)量平均只有2個(gè).由此可見，學(xué)生在結(jié)構(gòu)化以及半結(jié)構(gòu)化問題中提問的流暢性明顯高于自由情境.原因可能是問題情境給出的限制越少，學(xué)生要花費(fèi)更多時(shí)間去補(bǔ)充問題情境，學(xué)生需要花費(fèi)更多時(shí)間去回憶自己已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)知識(shí)或者做過的相關(guān)題目，進(jìn)而選擇自己要提出的問題所要達(dá)到的目的以及涉及到的知識(shí)內(nèi)容，才能進(jìn)一步提出問題，該過程相對(duì)于結(jié)構(gòu)較為完整的問題情境需要花費(fèi)更多時(shí)間，也要求學(xué)生有更加發(fā)散的思維能力以及更高的問題提出能力.

2.2.3 問題的科學(xué)性

對(duì)三類題目中的問題類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)表明高中畢業(yè)生所提問題中屬于理解與聯(lián)系類型的問題最多，學(xué)生能夠恰當(dāng)?shù)貙栴}情境與相關(guān)的物理知識(shí)聯(lián)系起來形成新的問題，例如針對(duì)題目B1，有的學(xué)生提出問題：“若這一汽車在距離你s的地方開始剎車，汽車的初始速度為v0，以加速度a開始減速，當(dāng)a滿足什么條件時(shí)，這輛汽車才不會(huì)撞到你？”該問題中學(xué)生將勻減速運(yùn)動(dòng)與具體問題情境相結(jié)合，補(bǔ)充了必要的條件和所求項(xiàng)，形成了結(jié)構(gòu)良好的問題，屬于理解與聯(lián)系層次.學(xué)生提出的記憶與操作類問題的數(shù)量也很多，例如針對(duì)題目A1，有學(xué)生提出了以下問題：“問題條件不變，小球上升到最高點(diǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間？”該問題難度比原問題情境中的問題難度還要低，而且只需要運(yùn)用一個(gè)公式v=gt即可解決，因此屬于記憶與操作類問題.而學(xué)生提出的屬于反思與拓展類型的問題更是非常少.由此可見，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)教育階段物理知識(shí)的理解相對(duì)扎實(shí)，但是很難達(dá)到對(duì)更高層次物理知識(shí)的理解和應(yīng)用.

研究是對(duì)學(xué)生每道題目中得分最高的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但是對(duì)每道題目中學(xué)生所提問題的科學(xué)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，圖2顯示學(xué)生所提問題中很大一部分為無效或者無意義的問題，且學(xué)生在自由情境下提出的無效問題占比更多，例如，有的學(xué)生針對(duì)題目C1提出了如下的問題：“乙船在甲船下游，已知水流速度、初始相對(duì)距離、乙船速度，甲乙兩船多長(zhǎng)時(shí)間距離100m？”學(xué)生提出的這個(gè)問題中沒有給出完整的條件信息，是無法對(duì)問題進(jìn)行作答的，因此屬于無效的問題.結(jié)構(gòu)化問題情境中中學(xué)生提出的無效問題相對(duì)較少，可能是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化問題情境中所給出的問題范例為結(jié)構(gòu)良好問題，且提示學(xué)生只改變部分的問題條件來形成新問題，因此學(xué)生提出的問題大部分還是有效且有意義的問題，但是結(jié)構(gòu)化問題中的記憶與操作類問題占比很高，學(xué)生更容易被給出的問題限制住思考，很容易提出對(duì)已有問題簡(jiǎn)單改編后的單一問題，這類問題往往不需要學(xué)生花費(fèi)太多的時(shí)間，同時(shí)也無法促進(jìn)學(xué)生對(duì)問題情境的深入挖掘和思考.

2.2.4 問題的可解決性、獨(dú)創(chuàng)性以及語(yǔ)言適當(dāng)性

高中畢業(yè)生在自由情境下提出的問題可解決性較差，更多的情況屬于學(xué)生沒有提供結(jié)構(gòu)完整的問題.

高中畢業(yè)生在自由問題情境下提問的獨(dú)創(chuàng)性更高，學(xué)生問題重復(fù)性很低，基本沒有重復(fù)的問題，但是在結(jié)構(gòu)化問題情境中學(xué)生所提問題的重復(fù)性很高，進(jìn)一步說明學(xué)生在更加自由的問題情境下更能發(fā)揮自己的創(chuàng)造性.

大部分高中畢業(yè)生語(yǔ)言表述流暢且用詞恰當(dāng).

3 結(jié)論

通過對(duì)部分高中畢業(yè)生的問題提出能力的調(diào)查，大部分學(xué)生還是缺乏問題提出的訓(xùn)練，所以應(yīng)該在基礎(chǔ)教育中融入問題提出的教學(xué)策略，首先可以從結(jié)構(gòu)化問題情境開始對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生在結(jié)構(gòu)化問題情境下提問更加流暢，學(xué)生在提示下更容易提出問題，但是訓(xùn)練一段時(shí)間后應(yīng)該給學(xué)生提供更多的半結(jié)構(gòu)化或者自由情境，在自由情境下對(duì)學(xué)生提問的限制更少了，給了學(xué)生更多的思維發(fā)散空間，更有利于學(xué)生提出具有創(chuàng)造性的問題.

如何在基礎(chǔ)教育中融入問題提出的教學(xué)策略，還需要進(jìn)一步的探究，在此提出以下建議：教師首先要具備基本的問題提出能力，同時(shí)還應(yīng)該具有問題提出的教學(xué)理念：要了解提問能力對(duì)學(xué)生的重要性，愿意在教學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的問題提出能力，還應(yīng)該學(xué)習(xí)問題提出的教學(xué)策略，并積極地在教學(xué)中去運(yùn)用，只有教師更多地關(guān)注學(xué)生的問題提出能力，學(xué)生才有機(jī)會(huì)在教育中受到問題提出的訓(xùn)練，而問題提出能力不是能夠一蹴而就的，需要的是長(zhǎng)時(shí)間的不斷訓(xùn)練.

本研究的結(jié)論還存在以下的不足：在樣本選取上可以更加廣泛，研究選取的樣本為上海某雙一流高校大一新生，學(xué)生屬于較高水平，因此得出的結(jié)論還不具備更廣泛的適用性，后續(xù)研究可以對(duì)普通學(xué)校的大學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，還可以對(duì)比不同層次大學(xué)的學(xué)生問題提出能力的差異性.

參考文獻(xiàn)：

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（收稿日期：2021-01-10）