常州市北郊初级中学 陆俊
《义务教育物理课程标准》中提到,提倡在教学中要从学生的生活经验出发，将物理知识与生活实际相结合，让学生在解决生活实际问题的过程中掌握真知，学到方法，得到发展。但笔者发现，现阶段初中物理教学的组织和实施大多基于结构良好的问题，很多生活中的情景在被引用到课堂时被过度理想化，表面上减少了学生的思维障碍，但同时也减低了学生思考的深度和质量，知识的迁移和运用能力仍比较低，无法落实物理学科核心素养的培养。
1. 两道题暴露的教学问题
【例1:常州市2018-2019第一学期期末测试题】杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的测量质量的工具，小林同学用一杆秤称一实心球的质量，如图所示，当杆秤在水平位置平衡时，秤砣拉线正好压在4kg的刻度线上。根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之间的距离的粗略关系，可以估测出秤砣的质量大约是（ ）
A.16Kg B.4Kg C.1Kg D.0.25Kg
【例2:常州市2016中考题】学完杠杆知识后，小明在综合实践活动中制作杆秤．他取一根质量均匀分布的圆木棒，测得木棒AB长度为80cm，质量为50g；一质量为350g的小盘和一个未知质量的螺母．（g取10N/kg）
（1）小明用螺母作为秤砣，他用调节好的托盘天平去测量螺母的质量，平衡时砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则螺母的质量为___g．
（2）如图甲所示，小明将小盘悬于棒的A端，用细线在O点提起木棒，木棒恰好水平平衡，则OA为多长？
（3）小明用该杆秤称某物体的质量，平衡时的情形如图丙所示，则该物体的质量有多大？
例1和例2都考查了杠杆平衡条件在生活中运用。我校期末考中例1的年级得分率仅为50%，其中选错的学生大多数是因为不理解杆秤上4kg代表的是被称量物体的质量为4kg，暴露了许多学生对杠杆平衡条件F1L1=F2L2运用不熟练。而例2中第（3）小问许多考生没有领会托盘和杠杆自重对杠杆的转动效果相互抵消，导致计算列式复杂化而计算错误。笔者在发现上述两题呈现的问题后曾亲自实验，让学生使用真实杆秤进行物体质量的测量，发现能正确使用杆秤的同学寥寥无几。究其原因，问题主要在课堂。在教学过程中，我们通常会采用结构良好的问题，而结构良好的问题具有以下三个明显特征：已知条件明确；目标清晰; 问题解决的方法和路径清晰。如果问题中条件和目标中有有一项或两项没有明确给出，造成解决途径及解决标准不唯一的问题就为结构不良问题。在将杆秤引入到杠杆平衡条件的教学中，我们往往会将杆秤过度理想化，正如例2题中所示，对涉及变量进行严格控制，将木棒均匀化，小盘置于A端木棒恰好平衡等，以此方便让杆秤问题成为结构良好问题，让条件和目标明确，解决问题的路径和方法清晰，方便学生准确运用杠杆平衡条件进行计算，这样的教学重解题，欠缺思维量，学生运用和迁移能力差。因此课堂教学的组织和实施要基于结构不良的问题，结构不良问题因为条件、目标中至少有一个不明确，学生在解决过程中需要考虑真实情境中的各种障碍，采用类比、推理，抽象、建模等方法去克服这些障碍，这些体验都将极大丰富学习的学习经历，提高学生对真实问题的解决能力，促进深度学习的发生。
2. 基于结构不良问题的杆秤教学
在学生学习了杆秤的工作原理之后我们可以抛出一个结构不良问题，让学生思考如何利用制作一把杆秤，这个问题是一个典型的结构不良问题，该问题缺少清晰的已知条件，学生在思考的时候会遇见很多真实情境中才会遇到的障碍。不同的学生因为思考时代入的已知条件不同导致思考遇到的障碍就会不同，而这些问题的解决无疑促成了高阶思维的发生。例如学生在思考制作杆秤的过程中可能会想到的问题串：
问题（1）选择的木棒是否需要是均匀木棒？，不均匀木棒是否可以？
问题（2）杆秤的零刻度在哪里？
问题（3）如何给杆秤刻刻度，刻度是否是线性均匀的？
通过以上分析，学生首先会想到不管木棒是否均匀，木棒的重心是固定不动的，如图所示：
假设秤盘悬挂点在A点，木棒重心在B点，秤砣移到C点杠杆恰好水平平衡，
则根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2 推导可知：m盘0A= m坨0C+ m棒0B，①
若在秤盘中放入物体m物后，秤砣移动D点，
则同理推导可知：m盘0A +m物0A = m坨（0C+CD）+ m棒0B，②
由①②可知：m物0A= m坨CD
所以不均匀的木棒可以作为秤杆使用，同时可知，零刻度应该定在C点，另外可以发现，因为m坨的大小和OA不变，所以CD长与m物成正比，所以杆秤上的刻度是均匀的。
学生在思考设计的过程中不仅加深了对杠杆平衡条件的理解，同时也学习到了有关杆秤的深层次问题，学习到不均匀的杆秤但刻度是均匀的，学习到杆秤的刻度零点的制定办法，还体验到假设，推理、分析等高阶思维，同时提高了学生利用所学问题解决实际问题的能力。
若学生经历了上述学习体验，对杆秤有了更深层次的理解，有了一定的思维深度后再遇到上述两题，将不会再遇上任何思维障碍。
3. 总结
项目化学习中的高阶认知策略中的问题解决，强调利用结构不良问题给学生设置障碍，来激发学生的思考，发散学生的思维，在克服障碍的过程中获得认知。因为学生经历了遇见障碍、思考和选择解决障碍的措施、解决问题的完整过程，所以整个学习所需时间也比较长，而传统教学中往往提出的都是结构良好问题，以此来限制学生的发散思维，节省课堂的时间，让学生在课堂上作有针对性有选择性的解决问题，所以项目化学习是传统教学模式的有效补充，利用项目化学习给学生多元化的学习体验。
生活中要面对的更多的是结构不良的问题，问题给定的条件，问题解决的路径及可利用的资源都不清晰，因此基于结构不良问题的解决来组织和开展教学，才能在真实环境中有效提升学生的批判性思维能力和解决复杂问题的能力，才能促进深度学习的发生，落实学科核心素养的培养。