基于“问学”模式下协同学习——以高中物理“玻尔的原子模型”为例

谢秋菊

(广东杏坛中学，广东 顺德 528300)

1 问题的提出

玻尔的原子模型是高中物理原子物理部分的重要内容,也是比较抽象、学生不易理解的难点内容.这部分内容在高中物理教材中相对比较孤立．对于刚刚学习原子物理的学生,以牛顿力学为核心的经典理论知识根深蒂固,对于量子、能级等知识理解起来比较困难,不知是否因为本节课在2017年之前的全国高考中属于选考内容,2017年后为必考内容,考察内容比较简单,因此本节课不管是教学设计,还是上课视频及论文资料在网上均极少．上课实录只有4个案例,大部分微课或教学设计均将其作为原子物理中的一个知识点来讲,没有关注玻尔理论的提出背景及当时物理学的整个大环境,而这些背景却是培养学生的物理科学方法和情感价值观难得的资料．笔者对于近几年“玻尔的原子模型”一节的教学设计及教学实录研究,发现主要有以下一些模式:以网络为载体,学生自学为主的教学方法;以物理学史为载体的自主探究、合作交流教学方法．

新一轮的教学改革中,笔者所在学校采用“问学”的教学模式,以“导、学、展、评、测”为教学主线,学生以“独学、对学、群学”完成所学内容．笔者认为,这样的教学模式非常适合于本节课的教学．

2 教学理念与设计

本节课的教学设计定位在:以物理学史和科学研究方法为线索,以小组合作的“问学”模式为依托,整个课堂贯穿“学”和“问”两条主线,通过对比、模型、协同学习等教学方法,渗透玻尔理论的内容,解决核式结构在解释氢原子光谱中存在的问题,完成物理核心知识的学习(从物理学视角对客观事物的本质属性,内在规律及相互关系),培养学生的物理学科素养(物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任)．教学设计思路概念图如图1所示.

图1 教学设计思路概念图

3 问题的实施

3.1 任务驱动,以“学”带“问”

“问学”模式是笔者所在学校针对教学改革提出的一种课堂教学模式,它的环节为“独学、对学、群学、展示、总结、反馈”．“独学”是学生根据教师布置的任务,通过网络、资料、课本等途径自学本节课学习内容,在自学中记录下自己的疑问．“对学”是学生学习对子之间就独学中存在的疑问进行讨论．“群学”是学习小组就“对学”中仍然存在的问题进行再讨论．如何设计学习任务?怎样的学习任务既能带领学习明确本节课的学习目标,又能引发学生思考,提出有价值及针对性的问题?故此,本节课的教学流程如图2所示.

图2 “玻尔的原子模型”教学流程图

根据本节课的学习内容,将需要掌握的知识分成3大任务,学生查阅资料,以小组为单位对知识体系进行整理,再选出代表进行讲解,在此过程中培养学生分析问题,解决问题的能力,也培养学生独立探索及合作精神．

任务1:通过查阅资料,了解玻尔理论产生的背景．

任务2:通过阅读课本和查阅资料,归纳玻尔原子模型假设的内容要点．

任务3:观察课本第58页图18.4-2,如何理解氢原子的能级图?用玻尔理论如何解释氢原子模型?

任务4:玻尔理论存在哪些局限性?总结其成功之处与不足．

通过任务1让学生体会到旧的理论与新的实验事实之间的矛盾,产生思想上的冲击,让学生的认识过程与科学的发展过程自然地吻合．设计任务2,培养学生归纳整理能力,并在归纳中发现问题,如学生提出以下几个疑问:原子的能量是指什么?为什么能量会随着轨道半径的增大而增大?这里的能级与化学的电子层一样吗?跟光电效应有什么联系?学生在展示小组成果时还能充分发挥自己的想象力,如把原子处于定态比喻成我们在同一楼层走动等,充分发挥了学生的主观能动性．设计任务3,目的是通过小组协同学习,用理论的内容去解释实验事实,加深对理论的理解和记忆．设计任务3,使学生们认识到科学的探索永无止境,并在教学过程中渗透科学的研究方法:“实验(事实)——理论假设——再实验(提供新的事实)——修正理论(甚至建立新的修改假设)——形成科学理论”,为之后学习更深层次的原子物理奠定基础．

通过4个任务的驱动,既使学生形成原子的科学物质观念,也培养了学生基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判,进而提出创造性见解的能力与品质．激发学生学习和研究物理的好奇心与求知欲．

3.2 小组合作,协同学习,以“问”带“学”

“问学”课堂模式中很重要的一环是“群学”,利用小组之间的合作,达到完成任务的目的．在本节课中,多数学生能主动与他人合作,尊重他人,能基于证据和逻辑发表自己的见解,实事求是．这样的效果,需要设置合理的问题,对小组各成员所安排的任务进行合理的分配．因此对各任务下又设置了一系列相互联系的题目,如在任务3“理解氢原子能级”中引导学生提出或设置了以下一些问题: (1) 能量为什么是负的？(2) 能级与能级之间的距离代表什么? (3) 什么情况下激发态向基态原子发生跃迁? (4) 什么情况下基态原子向激发态跃迁? (5) 氢原子会吸收10.3 eV的能量发生跃迁吗?(6) 如果发生碰撞行吗?(7) 为什么?(8) 氢原子会吸收13.7 eV的光子的能量吗?(9) 一群处于n=4能级的氢原子,会辐射出几种频率的光?(10) 一个处于n=4能级的氢原子,会辐射出几种频率的光?……

4 学习效果分析

为了检验本节课的学习效果,教学完成后,采用学生问卷调查法,从“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”3个方面调查学生对本节课的反馈与评价;通过纸笔测试法评价学生学习的效果,从而获得定量的数据,定量数据采用SPSS16.0进行分析,调查问卷共15题,采用李克特式5点量表计分法,选项包括:非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意,分别记为5、4、3、2、1分．本次发放问卷48份,回收问卷48份,回收率100%．

4.1 问卷信度

由表1可知,该问卷的α=0.793,信度尚可,统计结果具有较高的可靠性．

表1 问卷信度

4.2 问卷分析

从调查问卷的统计结果分析(表2),学生对本次教学的评价较高．对本节课的基本知识(第1、2、3题)掌握较好,而在规律的应用和计算(第4、5题)稍差,这也是接下来第2课时要强调的内容．

表2 学生调查问卷各题平均分

表3 当堂检测统计结果

从表3看,1、2、3题答对率均达到或超过80%,可见学生本节课的基本内容掌握得还是不错的,本节课的学习目标基本达成．

5 教学反思

5.1 “一清一新”

“一清”指教学目标清晰、教学脉络清晰及教学结果清晰．“一新”指教学理念新,教学方法新．本节课突出科学研究方法,发挥学生合作与探究能力,充分调动学生学习的积极性,完成核心知识玻尔原子模型理论的教学,把比较抽象、难以记忆,不易理解的内容通过设立一个个目标与问题,层层分解,让学生易于理解和记忆,达到较好的学习效果．

5.2 “四有两能”

一节好的物理课,应该是具备“有兴趣、有思维、有生活、有反馈”及“能动手、能参考”．本节课运用了基于“问学”模式的协同学习,从有趣的视频《爱因斯坦与玻尔》导入,来源于生活,有引起学生学习兴趣,协同学习,让学生通过小组讨论、展示等,思考、动手、参与到课堂当中．

5.3 不足与改进

对能级、跃迁等概念的要求是“理解”,拔高了要求;课堂引入能够吸引学生的兴趣,如果能再加些引导,更能深化本节课的主题;最后的归纳提升略显简单了．