陳鋒++王健

摘 要：本文總結(jié)了對當代國際著名教育技術(shù)理論家梅里爾教授的“五星教學原理”進行本土化、學科化、操作化的研究與實踐。努力克服單憑經(jīng)驗教學的弊端，構(gòu)建了“基于五星教學原理的問題教學新范式”，并提供了符合學習者心理發(fā)展的優(yōu)質(zhì)高效的初中科學概念的問題解決教學的范例。

關(guān)鍵詞：五星教學原理；問題解決教學；初中科學；概念教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）7-0008-5

新課程改革是我們對好的教育的期待，問題解決教學的積極倡導(dǎo)者波利亞對“好的教育”提出了自己的看法。他認為“什么是好的教育？那就是系統(tǒng)地給學生提供自己發(fā)現(xiàn)事物的機會……”，在這里他強調(diào)了“好的教育”的評價標準就是能夠讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。因此，“問題解決”教學作為一種教學模式，它和新課程改革的基本理念是相通的，換句話說，“問題解決”教學模式是實現(xiàn)新課程改革的一個具體有效的策略。

1 當前初中科學教學中存在的問題

在對當前初中科學教學的調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)：

（1）學生缺乏提出問題的習慣

在教學中，教師講、學生聽已經(jīng)是司空見慣的常規(guī)，很少有學生在聽的過程中主動要求回答教師提的問題，更不要說學生主動提問題了。有調(diào)查數(shù)據(jù)表明：課堂中的教學對話有90%來自老師提問題和學生回答，10%來自學生的提問題。大部分學生只習慣于接受科學知識和解題訓(xùn)練，而不習慣懷疑和質(zhì)問。

（2）教師缺乏問題教學的思想

教師在教學中缺乏問題教學的思想，沒有創(chuàng)設(shè)有效問題教學的情景，不是把問題弄得太大導(dǎo)致無法入手，就是把問題分得太小而過于簡單，缺乏挑戰(zhàn)性。教學中沒有形成精心呵護學生問題意識、發(fā)展學生問題意識的氛圍，以致產(chǎn)生了“問了也白問”“白問誰還問”的尷尬局面。

造成以上問題的共同原因是許多教師仍是憑借著已有的經(jīng)驗開展教學，“以講代思”“以練代講”的教學比比皆是。然而，教師科學合理地進行“有效問題”的設(shè)計是有效教學的關(guān)鍵之一，必須深刻領(lǐng)會并遴選出當代教學設(shè)計的理論與模式，從而指導(dǎo)初中科學教學中“有效問題”的設(shè)計，開發(fā)出符合學生認知規(guī)律的好課。

2 五星教學原理能設(shè)計綜合多樣的問題解決教學

當代國際著名教育技術(shù)理論家梅里爾教授在借鑒認知理論和技術(shù)學等各種成果的基礎(chǔ)上，于2002年提出了“五星教學原理”， 又稱為“首要教學原理”，其博采行為、認知、建構(gòu)主義等諸多理論之眾長。五星教學原理的實質(zhì)是強調(diào)具體的教學任務(wù)（事實、概念、 程序或原理等）應(yīng)被置于循序漸進地解決實際問題的情境中來完成，即先向?qū)W習者呈現(xiàn)問題，然后針對各項具體任務(wù)展開教學，接著再展示如何將學到的具體知識運用到解決問題或完成整體任務(wù)中。只有達到了這樣的要求，才是符合學習過程和學習者心理發(fā)展要求的優(yōu)質(zhì)高效的教學。

五星教學原理強調(diào)了教學應(yīng)該聚焦解決問題，同時，以“激活舊知”“示證新知”“應(yīng)用新知”和“融會貫通”為循環(huán)圈開展教學活動。

3 基于五星教學原理的初中科學問題教學新范式

我們根據(jù)五星教學原理的五大原則，結(jié)合初中科學和問題教學的特點，開發(fā)了以下基于五星教學原理的初中科學問題教學新范式，如圖1所示。

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圖1 基于五星教學原理的初中科學問題教學新范式

4 基于五星教學原理的“壓強”概念的問題解決教學案例

【課標解讀】

（1）通過實驗，理解壓強。課標將壓強概念定位在“理解”層次，要求學生通過實驗理解壓強。對于壓強知識，學生幾乎是一無所知，雖然學生對壓強概念非常陌生，但壓強的實例在生活中卻很廣泛，素材非常豐富。從學生的認知水平和認知特點來看，只要把兩者有機地結(jié)合起來，應(yīng)用和理解壓強都將變得容易。同時，也為后面液體﹑氣體壓強和流速與壓強的學習打下基礎(chǔ)。

（2）知道日常生活中增大和減小壓強的方法。這屬于“了解”層次，是鞏固壓強概念和深入學習的需要，同時更是為了讓學生能把知識應(yīng)用于日常生活。

【教學內(nèi)容】 認識壓力，會用控制變量法通過探究知道壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)，會運用壓強公式解決生活中的問題和計算。

【教材分析】 浙教版教科書《科學》七年級下冊第三章第7節(jié)《壓強》，本節(jié)教材的主要內(nèi)容有：什么是壓力，探究壓力的作用效果與哪些思想因素有關(guān)，什么是壓強，怎樣增大和減小壓強?！疤骄繅毫Φ淖饔眯Ч男┮蛩赜嘘P(guān)”是培養(yǎng)學生能力、提高素質(zhì)的主要載體。“什么叫壓強”是本節(jié)的主要知識點，本節(jié)教材從生活場景走進科學學習，又從科學學習走進社會應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與生活、社會的密切聯(lián)系。

【學情分析】 在本節(jié)學習之前，學生已經(jīng)學習了密度，尤其是學習了兩個重要的力即重力和摩擦力，這些知識都是本節(jié)學習的認知基礎(chǔ)?？刂谱兞?、比值定義、對比、歸納等學習方法，在以前的學習中已有所涉及，這為本節(jié)課的探究學習提供了方法基礎(chǔ)。另外，初中學生有一定的觀察能力，也具備了較強的獨立思維能力，但抽象思維能力尚未成熟。對于本節(jié)所學習的壓力，學生已有了“壓力大作用效果明顯”的思維定勢和“壓力總等于重力”的誤區(qū)，這也是本節(jié)課要解決的難點所在。

【基于核心素養(yǎng)的教學目標】

（1）物理觀念

①理解壓力與重力的區(qū)別。

②理解壓力的作用效果跟哪些因素有關(guān)。

③理解壓強的概念，會運用壓強公式進行簡單的計算。

（2）科學思維

①通過科學探究，歸納得出壓力的作用效果跟哪些因素有關(guān)。

②通過參與科學探究，學習使用控制變量法，學會方案的設(shè)計和實驗表格的設(shè)計。

（3）實驗探究

①學會小組的實驗合作，學會觀察實驗現(xiàn)象，并能對實驗證據(jù)進行分析。

②通過實驗過程的探究和實驗證據(jù)的分析，學會歸納出實驗的結(jié)論。

（4）科學態(tài)度與責任

①通過實驗探究，激發(fā)學生學習物理的興趣，使學生認識到科學方法的重要性。

②通過對日常生活、生產(chǎn)中壓強現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學生勇于探索物理學原理的精神和將物理知識應(yīng)用于日常生活、生產(chǎn)中的意識。

【教學重點】 建立并理解壓強的概念。

【教學難點】

（1）理解壓力和壓強的概念。

（2）比值定義法定義壓強。

【基于五星教學原理的教學設(shè)計】

以下是基于五星教學原理的初中科學問題教學新范式，并且每一階段都匹配上相應(yīng)的實際問題，如圖2所示，循環(huán)圈和每一階段中的問題都要循序漸進。

【教學過程】

Ⅰ.聚焦真實的中心問題

一位成年芭蕾舞演員在表演時腳尖觸地，一頭成年大象站在水平地面上時每只腳掌觸地。你認為哪種情況對地面的壓力作用效果更明顯？

學生討論：猜想影響壓力作用效果的因素——與壓力的大小有關(guān)，與受力面積的大小有關(guān)。

{設(shè)計意圖：教師設(shè)計了以上有趣的、極具挑戰(zhàn)性的問題，同時涉及壓力和接觸面積兩個因素，只考慮單一因素無法解答。營造創(chuàng)意氛圍，從而引發(fā)學生積極討論，激活學生的原有經(jīng)驗，并使該問題成為統(tǒng)攝本節(jié)課的中心問題。}

Ⅱ. 激活學生已有知識

問題2：壓力作用效果與哪些因素有關(guān)？

A.如圖3所示，用手指壓氣球，讓學生觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象。

B.用同樣大小的力壓桌子，桌面形變嗎？用同樣大小的力壓地面，地面形變嗎？

{設(shè)計意圖：通過解決上述問題，“鋪墊相關(guān)舊知”或“補救所缺舊知”，充分體現(xiàn)五星教學原理中的第二階段是“激活舊知”，為下面體驗活動的順利進行搭建了支架。}

問題2.1：壓力和重力有區(qū)別嗎？什么時候兩者相等？

{設(shè)計意圖： 對于“重力”和“壓力”這兩個概念，學生往往容易錯誤地認為“壓力總是與重力相等”，甚至有些同學更極端，認為“壓力就是重力”。為了幫助學生深刻認識到這兩個概念的差異，設(shè)置了以下問題情境，如圖4所示，從而順利得出結(jié)論：在水平面上，壓力大小等于重力大小。}

問題2.2：兩個物體接觸時，哪部分為受力面積？

{設(shè)計意圖：教師創(chuàng)設(shè)如圖5的3種實驗情景，分別為：兩只腳與體重計接觸，一只腳與體重計接觸，屁股與體重計接觸。進一步讓學生分清受力面積和接觸面積，夯實學生學習壓強所必須具備的認知基礎(chǔ)。}

問題2.3：如何設(shè)計實驗來探究影響壓力作用效果的因素？

生：小組實驗，填寫以下活動單，如圖6所示。

{設(shè)計意圖：讓學生學會控制變量法，學會方案的設(shè)計和實驗表格的設(shè)計；學會小組的實驗合作，學會觀察實驗現(xiàn)象，并能對實驗證據(jù)進行分析；通過實驗過程的探究和實驗證據(jù)的分析，學會歸納實驗的結(jié)論，體現(xiàn)了五星教學原理中的“梳理舊知結(jié)構(gòu)”這一原理。}

Ⅲ. 有意義地展示相關(guān)新知識

問題3：你能用下定義法，給壓強下定義嗎？

問題3.1：當壓力與受力面積都不同時，怎么比較壓力的作用效果？

問題3.2： 回顧前面剛學過的密度，你會用類比法來定義壓強嗎？

{設(shè)計意圖：進入五星教學原理中的第三階段“示證新知”，如圖7所示，通過定性的活動觀察讓學生能初步得出壓強與壓力大小和受力面積大小的關(guān)系，然后通過回顧密度的定義、公式和單位，讓學生學會類比的學習方法來定義壓強，體現(xiàn)了“知識編碼整合”這一原理，突出教師采用適切的教學方式將知識進行編碼整合，從而建立壓強的概念模型。}

Ⅳ.指導(dǎo)學生應(yīng)用新知識

問題4：請應(yīng)用壓強公式計算說明：芭蕾舞演員腳尖和大象哪個對地面壓強更大？

解決生活中問題：一位芭蕾舞演員在表演時腳尖觸地面積約9.5 cm2，體重約475 N，一頭成年大象站在水平地面上時，每只腳掌觸地面積約600 cm2，體重約60000 N。請通過計算，比較誰對地面的壓強大。

{設(shè)計意圖：五星教學原理中的第四階段是“嘗試練習”，要求教師在知識編碼整合、建立壓強概念模型的基礎(chǔ)上，嘗試應(yīng)用壓強模型，去解決實際生活中的問題——即本課的中心問題。同時體現(xiàn)了“漸減支架輔助”這一教學原理，從扶到放要循序漸進，完全放手要在課后應(yīng)用中實現(xiàn)。}

Ⅴ. 遷移解決生活中的新問題

問題5：通過壓強的學習，你能解決哪些生活問題？

問題5.1：通過觀看視頻，分析老人陷入泥坑的時候，怎么樣能夠不下陷？（播放中央電視臺播放的真實事件的視頻：2014年5月25日，一位老人睡不著，清晨3點外出散步，不小心踩入泥潭，他大聲呼救，而后消防隊員及（下轉(zhuǎn)第15頁）（上接第11頁）時趕到，他們會如何施救？）

問題5.2：當你不小心踩入泥潭時，如何尋求幫助以及如何自救？

{設(shè)計意圖：五星教學原理中的第五階段是“融會貫通”。設(shè)計以上問題，能讓學生把所學知識應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，真正使科學服務(wù)于生活，同時使學生的基礎(chǔ)知識和基本技能得到進一步的鞏固和加強。這也是五星教學原理倡導(dǎo)在“聚焦解決問題“的宗旨下，具體的概念教學任務(wù)被置于循序漸進的實際問題的情境中來完成。最后，通過所學內(nèi)容來解決現(xiàn)實問題，體現(xiàn)科學為生活服務(wù)、科學使人類更智慧地生活。}

5 反 思

五星教學原理是諸理論之集大成者，但本身只提供了一些較為抽象的標準或原則，國內(nèi)對這一理論具體應(yīng)用于課堂教學實踐的研究還較為有限，尤其在初中科學教學領(lǐng)域幾乎空白。

多年來，筆者帶領(lǐng)工作室的徒弟們做了大量的教學實踐研究，發(fā)現(xiàn)五星教學原理的確能夠匹配科學的事實、概念、規(guī)律、實驗等，并通過活動的載體，向?qū)W生呈現(xiàn)問題、開展教學，并且能較好地適合科學中的物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙、科學探究以及STSE等多種課程內(nèi)容。

本文總結(jié)了筆者的工作團隊對五星教學原理進行本土化、學科化、操作化的分析與實踐，構(gòu)建了“基于五星教學原理的問題教學新范式”，并指導(dǎo)設(shè)計出基于心理學和腦科學研究成果的高效問題解決教學，促進了學生的主動學習。

參考文獻：

[1]盛群力，等.教學設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]陳愛芯.課程改革與問題解決教學[M]. 北京：首都師范大學出版社，2010.

（欄目編輯 趙保鋼）