作者：窦瑾
物理教学 2010年05期
“问题解决”是由美国神经病学家Borrows于1969年在加拿大Mc Master大学医学部根据建构主义理论创立的教学模式。它强调把教学设置在复杂的、有意义的问题情境中，通过师生的合作来解决问题、发现隐含在问题背后的科学知识、形成解决问题的能力。20世纪80年代，波利亚首先倡导在数学教学领域采用“问题解决”教学。从此，“问题解决”教学不仅在美国，而且在世界范围内的教学改革中引人瞩目。“问题解决”教学的进一步应用，包括在数学以外的其他学科教学领域的应用，则与80年代后期建构主义和多元智力理论热潮的掀起有很大的关系。在建构主义学习理论中，问题成为了建构学习的载体；在多元智力理论中，问题解决能力成为了智力评价的最主要指标之一。然而，时至今日，关于“问题解决”的理解和实践范式的回答还有许多不同的说法。例如，对“问题解决”的理解就有：问题解决是教学目标；问题解决是一个教学过程；问题解决是一种基本技能；问题解决是一种心理活动；问题解决是一个学科内容；问题解决是一种教学形式；……真可谓不一而足。但尽管如此，事实却已经证明，“问题解决”能够为学生提供一个自主、合作、探究和创新的环境，能够为教师提供一条落实新课程目标、结构、内容、教学方式、评价、管理等改革理念的有效途径——“问题解决”已经和整个教学实践紧密结合在一起了。
下面，我们以一次“机械波问题多解性成因探究”主题教学实践为例，说明“问题解决”教学在物理教学中的运用，并以此展示“问题解决”教学的一个最基本的实践范式，这样也有助于从一个侧面加深对“问题解决”教学的理解。
“机械波问题多解性成因探究”教学实践案例阶段1
（学生此前已经接触了少量“多解性”问题，遭遇了困惑，感觉有深究这一类问题的必要）
教师：“机械波”一章中，多解性问题是一个重点和难点问题，它通常包括波长（距离）、周期（时间）、波速等的多解性问题。造成这一系列“多解性”的根源是什么呢？值得我们进行探究。
阶段2
教师：在众多的“多解性”问题中，我们撷取这样两则进行探究：
图1
例2 如图2所示，a、b是水平绳上的两点，相距42cm。一列正弦波沿绳由a向b传播，每当质点a振动到最高点时，质点b恰好经平衡位置向下振动，求此波的波长。
图2
教师：先请同学们自主尝试解决。
阶段3
（数分钟后，有选择地邀请部分学生展示各自的“习作”）
第1题 学生中两种常见的解：
(2)波沿+x方向传播时，到达A'点，则波速
教师：请同学们发表意见。
（经过一番讨论、争辩后，同样在学生的“帮助”下，教师给出合理的解）
若波长λ=42cm，则a、b间波形最为简单，如图3所示；
图3
图4
阶段4
教师：综合以上两例的解析，同学们能否发现造成波动问题多解性的根本原因？
（经过一番分析、讨论和争辩后，师生们一起得出造成波动问题多解性的三个方面原因）
(1)波传播的多向性 介质的各向同性使波可在空间沿各个方向按相同的规律传播，但在波动图象中，波可能的传播方向只有两个，即+x方向和-x方向，且一般情况下，在相同的时间内波沿+x方向传播的距离和波沿-x方向传播的距离不同。
(2)波动自身的周期性 （横波）波动图象是由参与波动的介质质点在同一时刻位移矢量的末端连线而成，这样，介质质点振动的周期性导致了波在传播过程中每经过一定的时间波形就恢复原状。
(3)波动图象的多形性 由同一波源发生的不同频率的振动在同一介质中传播时波长不同，因而在同一时刻、同一区域内出现不同的波动图象。
阶段5
教师：搞清了造成波动问题多解性的原因后，请同学们再来思考下面两则问题：
例3 一列横波沿一直线在空间传播，某一时刻直线上相距为d的A、B两点均处在平衡位置，且A、B间的波峰仅有一个。若经t(t＜T)时间，质点B恰好到达波峰位置，则该波的可能波速值是多少？
例4 一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点，相距为14.0m，b点在a点的右方。当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点位移恰为零，且向下运动.经1.00 s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点位移恰好到达负极大。则这列简谐横波的波速可能等于(A、C)
A.4.67 m/sB.6 m/s
C.10 m/s D.14 m/s
（学生自主解决，过程略）这是一则典型的用“问题解决”教学帮助学生发现联系、发现规律的案例。对此，作两点说明：
第一，关于“问题”的设计，要注意把握这样几个原则：(1)基本性指要着眼于教科书的基本内容，如基本实验现象、基本概念、基本知识结构、基本原理、基本规律、基本思想方法等；(2)基础性指要着眼于学生的知识基础、学生的已有经验、学生的智力发展水平和潜能，即既要重视学生现有，又要重视学生可能；(3)范例性指“问题”是建立在整合某一阶段主要教学内容的基础之上，能让学生“窥一斑见全豹”，有“一览众山小”的感觉；(4)创造性指问题的解决过程、结果、结果的应用以及重新生成的问题等方面体现有新意、有突破，给人以美的感受。
第二，“问题解决”教学中，教师的作用不是小了，而是更为关键了。教师对学生、对教学进程的有效引导、支持和促进作用是学生有效地进入情境、自主学习、合作探究、成果展示、评价提高等的重要保证，更是实现“问题解决”教学成功的基本前提之一。本文主题教学实践“机械波问题多解性成因探究”中突出展示了教师的关键作用，其用意就在这里。
作者介绍：窦瑾，晓庄学院物理与电子工程学院（江苏 南京 211171）。
作者：窦瑾
物理教学 2010年05期
“问题解决”是由美国神经病学家Borrows于1969年在加拿大Mc Master大学医学部根据建构主义理论创立的教学模式。它强调把教学设置在复杂的、有意义的问题情境中，通过师生的合作来解决问题、发现隐含在问题背后的科学知识、形成解决问题的能力。20世纪80年代，波利亚首先倡导在数学教学领域采用“问题解决”教学。从此，“问题解决”教学不仅在美国，而且在世界范围内的教学改革中引人瞩目。“问题解决”教学的进一步应用，包括在数学以外的其他学科教学领域的应用，则与80年代后期建构主义和多元智力理论热潮的掀起有很大的关系。在建构主义学习理论中，问题成为了建构学习的载体；在多元智力理论中，问题解决能力成为了智力评价的最主要指标之一。然而，时至今日，关于“问题解决”的理解和实践范式的回答还有许多不同的说法。例如，对“问题解决”的理解就有：问题解决是教学目标；问题解决是一个教学过程；问题解决是一种基本技能；问题解决是一种心理活动；问题解决是一个学科内容；问题解决是一种教学形式；……真可谓不一而足。但尽管如此，事实却已经证明，“问题解决”能够为学生提供一个自主、合作、探究和创新的环境，能够为教师提供一条落实新课程目标、结构、内容、教学方式、评价、管理等改革理念的有效途径——“问题解决”已经和整个教学实践紧密结合在一起了。
下面，我们以一次“机械波问题多解性成因探究”主题教学实践为例，说明“问题解决”教学在物理教学中的运用，并以此展示“问题解决”教学的一个最基本的实践范式，这样也有助于从一个侧面加深对“问题解决”教学的理解。
“机械波问题多解性成因探究”教学实践案例阶段1
（学生此前已经接触了少量“多解性”问题，遭遇了困惑，感觉有深究这一类问题的必要）
教师：“机械波”一章中，多解性问题是一个重点和难点问题，它通常包括波长（距离）、周期（时间）、波速等的多解性问题。造成这一系列“多解性”的根源是什么呢？值得我们进行探究。
阶段2
教师：在众多的“多解性”问题中，我们撷取这样两则进行探究：
图1
例2 如图2所示，a、b是水平绳上的两点，相距42cm。一列正弦波沿绳由a向b传播，每当质点a振动到最高点时，质点b恰好经平衡位置向下振动，求此波的波长。
图2
教师：先请同学们自主尝试解决。
阶段3
（数分钟后，有选择地邀请部分学生展示各自的“习作”）
第1题 学生中两种常见的解：
(2)波沿+x方向传播时，到达A'点，则波速
教师：请同学们发表意见。
（经过一番讨论、争辩后，同样在学生的“帮助”下，教师给出合理的解）
若波长λ=42cm，则a、b间波形最为简单，如图3所示；
图3
图4
阶段4
教师：综合以上两例的解析，同学们能否发现造成波动问题多解性的根本原因？
（经过一番分析、讨论和争辩后，师生们一起得出造成波动问题多解性的三个方面原因）
(1)波传播的多向性 介质的各向同性使波可在空间沿各个方向按相同的规律传播，但在波动图象中，波可能的传播方向只有两个，即+x方向和-x方向，且一般情况下，在相同的时间内波沿+x方向传播的距离和波沿-x方向传播的距离不同。
(2)波动自身的周期性 （横波）波动图象是由参与波动的介质质点在同一时刻位移矢量的末端连线而成，这样，介质质点振动的周期性导致了波在传播过程中每经过一定的时间波形就恢复原状。
(3)波动图象的多形性 由同一波源发生的不同频率的振动在同一介质中传播时波长不同，因而在同一时刻、同一区域内出现不同的波动图象。
阶段5
教师：搞清了造成波动问题多解性的原因后，请同学们再来思考下面两则问题：
例3 一列横波沿一直线在空间传播，某一时刻直线上相距为d的A、B两点均处在平衡位置，且A、B间的波峰仅有一个。若经t(t＜T)时间，质点B恰好到达波峰位置，则该波的可能波速值是多少？
例4 一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点，相距为14.0m，b点在a点的右方。当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点位移恰为零，且向下运动.经1.00 s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点位移恰好到达负极大。则这列简谐横波的波速可能等于(A、C)
A.4.67 m/sB.6 m/s
C.10 m/s D.14 m/s
（学生自主解决，过程略）这是一则典型的用“问题解决”教学帮助学生发现联系、发现规律的案例。对此，作两点说明：
第一，关于“问题”的设计，要注意把握这样几个原则：(1)基本性指要着眼于教科书的基本内容，如基本实验现象、基本概念、基本知识结构、基本原理、基本规律、基本思想方法等；(2)基础性指要着眼于学生的知识基础、学生的已有经验、学生的智力发展水平和潜能，即既要重视学生现有，又要重视学生可能；(3)范例性指“问题”是建立在整合某一阶段主要教学内容的基础之上，能让学生“窥一斑见全豹”，有“一览众山小”的感觉；(4)创造性指问题的解决过程、结果、结果的应用以及重新生成的问题等方面体现有新意、有突破，给人以美的感受。
第二，“问题解决”教学中，教师的作用不是小了，而是更为关键了。教师对学生、对教学进程的有效引导、支持和促进作用是学生有效地进入情境、自主学习、合作探究、成果展示、评价提高等的重要保证，更是实现“问题解决”教学成功的基本前提之一。本文主题教学实践“机械波问题多解性成因探究”中突出展示了教师的关键作用，其用意就在这里。
作者介绍：窦瑾，晓庄学院物理与电子工程学院（江苏 南京 211171）。