聚焦“問題解決”的初中科學(xué)教學(xué)模式實(shí)踐探索

摘要：結(jié)合當(dāng)前初中科學(xué)課堂教學(xué)效率不高，重講述輕建構(gòu)的現(xiàn)狀，探究新的教學(xué)模式：通過聚焦真實(shí)的問題，激活學(xué)生已有知識(shí)，有意義地展示新知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生們應(yīng)用新的知識(shí)，最后遷移解決生活中的新問題。目的是使學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)效能，為科學(xué)課堂教學(xué)和復(fù)習(xí)提供一些有益的啟示和借鑒。

關(guān)鍵詞：問題解決;教學(xué)模式;實(shí)踐探索

初中科學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)科學(xué)的基本方法，也是科學(xué)課程內(nèi)容教學(xué)的基本元素，自始至終地伴隨著整個(gè)教學(xué)過程。但教學(xué)效果卻不盡如人意，筆者通過查詢資料發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的課堂教學(xué)中存在很多問題，如圖所示：

從圖中不難發(fā)現(xiàn)教師課堂上重講述輕建構(gòu)，缺少“問題設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)置”的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。導(dǎo)致課堂效率低。上一堂高效的課是科學(xué)教師普遍存在的難題，而上好一堂高效的實(shí)驗(yàn)課更是難上加難。怎樣的教學(xué)原理和教學(xué)模式才能提高課堂的高效性？

筆者查閱大量的資料發(fā)現(xiàn)：很多的理論和模式都認(rèn)為最有效的學(xué)習(xí)或環(huán)境是強(qiáng)調(diào)并聚焦問題為中心的教學(xué)——問題解決模式：一個(gè)中心，四個(gè)有效教學(xué)階段。一般包含以下幾個(gè)學(xué)習(xí)階段：①聚焦問題;②激活舊知;③示證新知;④應(yīng)用新知;⑤在現(xiàn)實(shí)生活中能做到融會(huì)貫通。即整堂課的教學(xué)任務(wù)應(yīng)該放置在實(shí)際的問題情境中，并循序漸進(jìn)地解決。筆者以《杠桿平衡條件的運(yùn)用》為例，探索采用：“聚焦問題解決”的教學(xué)模式來談?wù)勅绾伟颜n堂變成學(xué)生真正的“學(xué)堂”，提高科學(xué)課堂的教學(xué)效率。

一、 聚焦“問題解決”的初中科學(xué)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)思路

教師根據(jù)課程目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)合理的情境和要求，按照完整任務(wù)進(jìn)行呈現(xiàn)。然后采用圖片、實(shí)驗(yàn)、視頻等手段，引起學(xué)生的注意，并指導(dǎo)學(xué)生自覺地投入到新知識(shí)的學(xué)習(xí)。其次通過解釋、思辨等方式，讓學(xué)生應(yīng)用新的知識(shí)，解決生活中的實(shí)際問題，從而獲得學(xué)習(xí)的自信。最后，在新的情境中，利用新知識(shí)遷移解決新的問題，獲得對(duì)學(xué)習(xí)的深度理解。框架如圖所示：

教學(xué)模式的基本思路：把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜有意義的問題情境中，學(xué)生通過合作解決真實(shí)的問題，同時(shí)獲得問題背后隱含的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。

案例《杠桿平衡條件的運(yùn)用》

設(shè)計(jì)思路：以桿秤為主線，從生活實(shí)際入手，以桿秤制作和使用過程中的問題為切入點(diǎn)，完成對(duì)杠桿平衡知識(shí)運(yùn)用的復(fù)習(xí)，使學(xué)生既感受到了杠桿知識(shí)與生活的聯(lián)系，又在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中熟悉杠桿類題型的解題思路。

二、 聚焦“問題解決”的初中科學(xué)教學(xué)模式實(shí)踐策略

（一） 聚焦真實(shí)的問題解決任務(wù)

PBL即基于問題的學(xué)習(xí)，是當(dāng)前新課改提倡的重要學(xué)習(xí)方式之一。什么是問題解決？安德森（Anderson，1980）把問題解決定義為：應(yīng)用一定的操作使問題從初始狀態(tài)，一步步經(jīng)過中間狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的過程。教師首先向?qū)W生提出本節(jié)課需要解決的真實(shí)問題，它是學(xué)生的非良構(gòu)問題和核心問題，然后對(duì)核心問題進(jìn)行分析，找出已知條件，確定解決策略。最終告知學(xué)生本堂課學(xué)完之后，在什么方面可以獲得提升。

案例：生活中，常?？吹剿巹熡脳U秤稱藥（以圖片引出杠桿），桿秤是生活中常見的杠桿，通過認(rèn)識(shí)桿秤的結(jié)構(gòu)，提出問題：它的工作原理是什么？引導(dǎo)學(xué)生分析杠桿的支點(diǎn)、作用點(diǎn)和阻力點(diǎn)三點(diǎn)的位置有什么不同？使用杠桿有什么優(yōu)點(diǎn)？如何使用好杠桿？引出我們的活動(dòng)任務(wù)——制作桿秤。

上述案例通過教師營造的創(chuàng)意氛圍，提出問題，激活學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn)，使該問題成為統(tǒng)攝本節(jié)課的中心問題。

（二） 激活學(xué)生已有的知識(shí)，引起興趣

在問題解決中，不同的學(xué)生遇到的困難也不同，此時(shí)教師不應(yīng)該直接指出相關(guān)信息和解決方案，而應(yīng)該提出相關(guān)問題引發(fā)學(xué)生的思維發(fā)散，具體做法：在教師的引導(dǎo)下，將學(xué)生大腦中存儲(chǔ)的長時(shí)記憶提取并激活、補(bǔ)充和完善舊知識(shí)，教師先讓學(xué)生回顧所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，再利用先行策略，補(bǔ)充、添加相關(guān)的舊知識(shí)，最終，將學(xué)生大腦中的舊知識(shí)結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，達(dá)到能夠同化和順應(yīng)新知識(shí)的目的。

案例：制作桿秤時(shí)，教師提出的問題：1. 需要的器材有哪些？明確材料各自的作用是什么？實(shí)驗(yàn)原理是什么？學(xué)生：筷子——杠桿，塑料杯——秤盤，細(xì)線——杠桿的支點(diǎn)（提紐），硬幣——秤砣，引導(dǎo)學(xué)生回憶杠桿的結(jié)構(gòu)五要素;2.實(shí)驗(yàn)的原理：F1×L1=F2×L2，通過上述問題的解決，及時(shí)鋪墊或補(bǔ)救學(xué)生所缺舊知識(shí)，充分體現(xiàn)首要教學(xué)的第二個(gè)階段：激活了學(xué)生原有的知識(shí)，為下面的活動(dòng)能夠順利地進(jìn)行搭建了腳手架。

以上過程都是教師逐漸幫助學(xué)生梳理的解題思路。引導(dǎo)解題的方法，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（三） 指導(dǎo)學(xué)生自覺地投入到新知識(shí)的學(xué)習(xí)中

本階段是將本節(jié)課需要講授的知識(shí)，向?qū)W生進(jìn)行展示，并做出推理。先找到知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，層層展開，步步建構(gòu)。逐步加以說明。然后在知識(shí)建構(gòu)的過程中，圍繞有意義的學(xué)習(xí)要求，搭建積極的心理意向，構(gòu)建出完整的知識(shí)體系。

案例：制作桿秤時(shí)，問題1：將秤盤固定在秤桿的一端，我們想讓零刻度和提紐的位置重合，那提紐該固定在何處呢？——物體的重心。教師設(shè)計(jì)以上問題的意圖：為了避免后續(xù)杠桿問題分析過程中有三個(gè)力出現(xiàn)，讓問題簡單化。問題2：秤桿上的刻度如何確定？請(qǐng)用杠桿平衡知識(shí)來分析一下桿秤的刻度是否均勻？要求畫圖分析（學(xué)生獨(dú)立分析，教師適當(dāng)指導(dǎo)，展示學(xué)生的分析，讓學(xué)生評(píng)價(jià)）。問題的設(shè)計(jì)幫助學(xué)生構(gòu)建了“杠桿”的模型，用畫圖的方法鞏固了杠桿的五要素，理解了杠桿平衡的原理，此過程進(jìn)入到首要教學(xué)原理的第三個(gè)階段：展示新知，通過定性的觀察和定量的測(cè)量，確定桿秤上的刻度是均勻的，學(xué)生的桿秤就是一個(gè)杠桿，不管秤桿粗細(xì)是否均勻，重心位置是固定的，對(duì)支點(diǎn)產(chǎn)生的力矩就是固定不變的，所稱物體的質(zhì)量和秤砣力臂之間是線性關(guān)系，所以刻度都是均勻的。

（四） 應(yīng)用新知解決實(shí)際問題

在問題解決教學(xué)的后階段，教師需要根據(jù)本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)，開展有梯度的練習(xí)。不僅層次上有梯度，還必須進(jìn)行必要的變式練習(xí)，這也是衡量學(xué)生是否掌握新知識(shí)的必要手段，在這個(gè)過程中，學(xué)生需要在教師不斷地減少支架輔助的基礎(chǔ)上，開展相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

案例：問題1：若桿秤沒有標(biāo)記刻度，只知道秤砣的質(zhì)量為M1，請(qǐng)選擇合適的工具測(cè)出該桿秤的最大稱量。學(xué)生討論分析：用刻度尺測(cè)出秤砣到提紐（支點(diǎn)）的距離，然后再測(cè)出支點(diǎn)到桿秤的最大距離，根據(jù)杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，就可以求出F2，再根據(jù)F=G=mg，即可求出。問題2：如果秤砣有缺損時(shí)，商家和顧客誰占了便宜？根據(jù)杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，F(xiàn)1和L1的乘積偏小，L2不變，計(jì)算出來的F2是偏小的，所以商家占便宜。

首要教學(xué)原理中的第四個(gè)階段“嘗試應(yīng)用練習(xí)”，要求教師在知識(shí)編碼整合，建立模型的基礎(chǔ)上，嘗試讓學(xué)生應(yīng)用模型，去解決實(shí)際生活中的問題——即本堂課的中心問題，通過相應(yīng)問題的分析進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用。

（五） 知識(shí)遷移解決生活中新問題

首要教學(xué)原理中的第五個(gè)階段是“融會(huì)貫通”，設(shè)計(jì)問題，是讓學(xué)生把所學(xué)的新知識(shí)結(jié)構(gòu)化，近遷移或遠(yuǎn)遷移到實(shí)際生活中，使學(xué)生順利解決生活中的新問題，同時(shí)知識(shí)和技能得到鞏固和提升，也真正地讓科學(xué)服務(wù)生活，這也是首要教學(xué)原理提倡的“聚焦解決問題”的宗旨，在實(shí)際的問題情境中完成教學(xué)任務(wù)，最后解決現(xiàn)實(shí)問題。體現(xiàn)科學(xué)為人類服務(wù)，人類通過科學(xué)改變生活。

案例應(yīng)用拓展：老師家里有一輛汽車，車子有問題，找了師傅修理，我看到師傅用雙手豎直將引擎蓋微微抬起（如圖1所示），請(qǐng)思考師傅一直用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋的過程中，他施加給引擎蓋的力如何變化呢？圖2是引擎蓋的模型。

分析：師傅用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋，蓋的重力不變，動(dòng)力臂和阻力臂的比值不變，所以F不變。

教學(xué)的目的是為了讓學(xué)生思考，深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。探究新的教學(xué)模式：通過聚焦真實(shí)的問題，激活學(xué)生的已有知識(shí)，有意義地展示新知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生能應(yīng)用新的知識(shí)，最后遷移解決生活中的新問題。最終目的是使學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)效能，為今后科學(xué)課堂教學(xué)和復(fù)習(xí)提供一些有益的啟示和借鑒。在建立和使用的過程中還有許多值得探討的地方，只有不斷實(shí)踐，摸索才能提高自己的教學(xué)水平。

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作者簡介：王偉靜，浙江省杭州市，浙江省杭州市余杭區(qū)仁和中學(xué)。