巧用“问题串”教学法提升物理核心素养

【摘

要】为了有效地提高物理课堂效率，培育高中学生物理核心素养，本文结合教学实践、新课程标准等方面阐述了“问题串”教学法的定义及实施流程，探讨了如何在高中物理概念或规律的教学中采用“问题串”教学法提高物理观念、在习题（复习）课中如何采用“问题串”教学法落实科学思维能力的培养、在实验探究课中如何采用“问题串”教学法提高学生科学探究能力以及在物理学史教学中如何组织“问题串”培养学生的科学态度与责任感。【关键词】核心素养；“问题串”；高中物理教学核心素养下的高中物理课堂以“立德树人”为宗旨彰显新课程的育人功能，为此高中物理教师在课堂教学中有意识地用到了“问题式”教学法，但有些教师设计问题过于随意，缺乏层次性和整体性，注重结果而忽视生成过程，严重影响课堂教学质量，束缚学生思维的发展。因此，在课堂教学中要正确使用“问题串”，由表及里有机整合问题，达成提问的整体效果，提高课堂教学效率。一、“问题串”教学法的定义及实施的一般流程（一）“问题串”教学法的定义“问题串”教学法是一种以问题为导向的教学方法，是指教师围绕某一教学目标或主题，遵循知识点之间特定的逻辑结构，精心设计一个个由浅入深、由易到难的“问题串”的教学方法。（二）“问题串”教学法实施的一般流程①教师设置一系列有针对性的问题，引导学生主动思考并回答。②教师在识别学生回答问题的基础上采取有效指导，进一步提出问题。③教师对回答不全或回答错误的学生进行适当引导，让他们积极反思自我纠正，同时关注并共享其他同学正确的观點，通过不断自我建构实现学生对自己元认知策略中漏洞的修补，进而最终达成教学目标。二、“问题串”教学法的实践探究（一）利用概念或规律课中的“问题串”设计，提升物理观念物理观念是人们对物理现象或过程的理性认识，高中物理观念包含物质与运动观念、相互作用与能量观念等。这些观念通常以概念或规律的形式表现出来，一般较为抽象，因此，在课堂教学中若教师能创设真实的教学“景”，就能很好地激发学生的“情”，就能帮助学生更好地理解概念和规律，还能激发学生学习物理的兴趣。例如，在讲授高中物理鲁科版必修一第三章第3节“摩擦力”中的“静摩擦力方向”这一概念时，笔者这样创设情境并设计了以下几个问题：问题1：人向前走路时两脚受到的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力？问题2：只有一只脚受到静摩擦力，还是两只脚都受到静摩擦力？问题3：先探讨后脚受静摩擦力的方向？此时后脚有没有离开地面？问题4：前脚受到的静摩擦力方向又在哪里？问题5：根据刚才人走路时脚受到的静摩擦方向，你们能总结出静摩擦力方向判断的方法吗？问题6：相对运动趋势中的“相对”是相对谁而言呢？问题7：那前后脚是只有一只脚充当动力，还是双脚都是？师：这个问题大家可以联想骑自行车时的情景就可以知道答案。后轮是主动轮提供动力，而前轮是从动轮。同理，人走路时也是后脚提供动力。通过人走路这个生活情景引入，设计了一连串生动形象和有趣的“问题串”，因此，学生很快就理解了“静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反”这个概念（规律），让学生从生活走向物理，然后又从物理走向生活，深刻感受到物理与生活紧密相连，激发了学生学习物理的兴趣，从而主动参与到课堂教学中。（二）利用复习（习题）课中的“问题串”设计，提升科学思维能力高中物理核心素养提到的科学思维能力包含建构模型、分析与归纳、质疑创新等能力。复习（习题）课教学能巩固学生所学知识，帮助他们解决实际问题，从而培养学生的知识迁移能力，同时学生的思维能力也得到提升。笔者在复习鲁科版选择性必修一第二章《机械振动》时，从弹簧振子这个常见物理模型开始复习并设置问题，然后不断地进行启发式发问、变式发问，从而将高二学生必须掌握的物理思维方法充分体现出来。现把设置的“问题串”展示如下。问题1：什么样的振动系统被称为弹簧振子？问题2：弹簧振子是一种理想化的物体模型吗？问题3：什么叫简谐运动？简谐运动满足的条件是什么？生活中还有哪些振动属于简谐运动？振动的弹簧振子属于简谐运动吗？问题4：本章还学习了单摆这种典型的简谐运动，请写出证明其属于简谐运动的思路过程。问题5：单摆的周期公式T等于多少？这个T与振幅A有关吗？问题6：弹簧振子的周期与什么有关？能不能说弹簧振子系统振幅A越大周期T就越大？问题7：什么样的振动称为受迫振动？部队过桥时为什么不能齐步走？问题8：共振的条件是什么？生活中哪些现象是共振的应用，哪些情况要防止共振的发生？通过这一连串的问题，能积极启发学生的思维，有效地帮他们复习、理解基础知识。学生能在熟悉的问题情景中运用“弹簧振子”或“单摆”等简谐运动物理模型解决机械振动问题；使学生能在陌生的问题情景如“共振筛”问题中，通过分析联想到该问题与机械振动有关，通过推理得到要使共振筛振幅增大，必须使共振筛做受迫振动的频率接近其固有频率，进一步得出“当f固=f驱时发生共振，此时物体振幅A达到最大”这一重要结论。因此，在复习课教学中，教师一定要把“知识串”设计成“问题串”，用问题激活学生思维的方向，用问题串培养学生抽象与概括能力、比较与分类能力及逻辑推理等思维能力。（三）利用实验教学中的“问题串”设计，提升科学探究能力科学探究是人们探索并了解自然、获取科学知识的重要方法。一般流程包括：设置物理情景，提出问题，形成猜想与假设，制订方案并获取和处理信息，基于证据得出结论并做出合理解释。在物理实验探究课中，教师以设定的实验主题为中心，有目的地设计一系列“问题串”，既可以让学生明白科学探究的一般流程，又可以通过启发引导学生设计方案并进行实验操作。接下来，笔者以鲁科版物理3-1第六章第一节“探究磁场对电流的作用”中的“安培力方向的探究”为例，来谈谈笔者是如何在实验探究课中设计“问题串”的。[演示实验设置物理情景]：[演示实验]神奇的舞者——灯丝如图1所示让强磁体分别靠近不通电的灯泡和通电的灯泡，引导学生观察并提出问题。提问：灯丝是靠什么神奇的力量使它们动起来的？[引导学生猜想并提出问题]：安培力的方向可能与哪些因素有关呢？[引导学生设计实验方案]：问题1：研究一个物理量与多个变量关系用什么方法？问题2：怎样直观判断安培力的方向？问题3：实验中如何改变电流和磁场的方向？问题4：那大家想一想，根据刚才的讨论，探究安培力的方向规律至少要做几次实验？请大家分组探讨并设计实验方案。生：至少做四次，分别是当磁场方向竖直向下（上）时，电流方向分别垂直纸面向里（外）。师演示：磁场方向竖直指向下、电流方向垂直纸面向里时线圈在磁场中的偏转实验，师生共同得出实验结果：即F←

安培力方向水平向左。↓B问题5：各小组继续探究另外三次实验，然后总结看一看有什么规律？15分钟后请各小组派代表上台展示你们的成果。[实验探究并得出结论]问题6：通过各小组的成果展示，大家得出安培力方向与磁场方向及电流方向三者关系有什么规律？生：安培力方向既垂直于磁场方向（F⊥B），又垂直于电流方向（F⊥I），故安培力方向垂直于磁感线和通电导线所决定的平面，即F⊥（B、I）。通过以上将难点问题分解成若干小问题层层探究，同时精心设计相对应的情景信息，启发引导学生由景生情、层层深入。这样做不仅可以使学生实验操作目的性更强、实验思路更清晰、效率更高，而且能让学生很好地锻炼自主、合作、探究的能力，真正体现教师只是学生学习的引导者，学生才是学习的主人。（四）利用物理学史设计“问题串”，提升科学态度与责任感高中物理学科核心素养中的“科学态度与责任”是指人们在认识科学本质，理解科学、社会、技术、环境之间的关系基础上，努力形成对科学和技术应有的态度和责任感。世界各国的课程标准都强调科学态度的培养。因此，高中物理课堂教学中教师也要充分利用现有教材的物理学史精心设计“问题串”，以提升学生对科学态度与责任感的认识。笔者在教授鲁科版必修一第二章第五节“自由落体运动”中第3部分“自由落体运动规律探索回眸“时，设计了以下几个“问题串”。问题1：亚里士多德认为“重物比轻物下落得快”伽利略赞同这个观点吗？问题2：伽利略如何从亚里士多德的理论出发，推理得出两个相互矛盾的结论的？问题3：“关于落体运动遵循怎样的规律”，在伽利略之前有许多著名科学家进行过探讨，提出了一些不同看法，伽利略有没有向权威屈服？如果没有，他是用什么方法来验证自己的猜想的？问题4：你从伽利略身上学到了什么？通过以上“问题串”的设计，学生通过阅读教材、交流讨论，深刻体会到伽利略从亚里士多德的悖论入手，运用“提出假设—数学推理—实验验证—合理外推”的研究方法，体会科学家不畏权威的探索精神。因此，教师应重视教材中的物理学史的教育，通过物理学史的学习，使学生保持对历史事件或自然现象的好奇和探究热情，实事求是、不迷信权威、敢于质疑和创新。三、对有效“问题串”设计的反思（1）“问题串”设计要基于学生生活实际，适合学生的认知水平，既要关注全体学生的学习需求，又要尊重学生的个体差异。（2）问题设计要以核心素养为目标，突出教学的重难点，能引起学生认知冲突、激发学生积极思考。（3）师生互动中，教师应留给学生适当的时间思考，能给予学生适当引导，鼓励学生自我反思及反馈生成新問题，教师要把生成的新问题作为课堂的生长点继续组织完成课堂教学，为学有余地的学生充分发展个性提供平台。（4）坚持两个中心即以“生”为中心、以“学”为中心的新课程教学理念，践行学生是学习的主体，教师只是学生学习的引路人。四、结