問題：初中物理教學培養(yǎng)科學思維的有效載體

廣東省東莞市望牛墩中學 許輝勇

物理學科核心素養(yǎng)的提出引起基礎(chǔ)教育界的關(guān)注，在初中物理教學中如何落實是個難題?！皩W起于思，思源于疑?！睂W習是從問題開始的，設(shè)計有價值的問題是培養(yǎng)學生科學思維的重要條件和保障。從目前的物理教學實施來看，仍存在為“考試”而教，不注重學生科學思維的培養(yǎng)，在教學中提出的問題往往只需要學生對知識進行簡單的記憶即可，問題設(shè)置隨意性強，問題之間缺乏管理，更缺乏深層次的認知功能和驅(qū)動價值，無法培養(yǎng)學生的高階思維。筆者認為，以問題作為思維的有效載體開展初中物理教學，能夠有效驅(qū)使學生主動學習與深度學習，培養(yǎng)學生的科學思維。

一、以問題為有效載體的初中物理思維課堂能有效驅(qū)動學生深度學習

1.縱觀物理學史，物理的奧妙在于不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題。其中，產(chǎn)生的問題就是物理探究學習的核心之源，人的思維能力的提升在問題的發(fā)現(xiàn)與解決中得到發(fā)展。因此，物理教學的過程應當是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題并合邏輯地解決問題的過程。在教學中，教師應圍繞發(fā)現(xiàn)的問題進行施教，通過問題的合理解決來引導學生進行合理的探究，并且建立起學生的科學思維習慣，這是初中物理教學改革的努力方向。

2.心理學認為，在逐漸發(fā)展初中生的創(chuàng)造性思維和批判性思維的同時，這些思維卻存在表面性、片面性和經(jīng)驗性。部分初中生在初接觸物理時感到有趣，學習情緒高漲。然而，隨著物理學知識中抽象思維的內(nèi)容逐漸增加，學生逐漸感到無趣、枯燥進而選擇放棄。究其原因，初中生的思維處于由形象思維向抽象邏輯思維的過渡階段，對抽象概念的理解，通常需要借助事物的表象作為支持加以輔助理解。因此，在物理教學中教師應提供豐富的感性材料讓學生在真實的物理情境中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，在解決問題的驅(qū)動下，教師應做好問題鏈引導，并且結(jié)合物理的知識與方法，讓學生自主合作解決所面對的問題，在有意義的問題情境中學習物理，鍛煉科學思維。

二、以問題為思維載體的初中物理教學

1.內(nèi)涵。

認知心理學認為：“問題是這樣的一種情境，個體想做某件事，但不能馬上知道對這件事所采取的一系列行動，就構(gòu)成問題?！薄皢栴}”是學生在真實情境中發(fā)現(xiàn)的，是能夠驅(qū)使學生為了解決問題而自動學習所處的情境。以問題為思維有效載體的初中物理教學，就是把物理學習設(shè)置到真實的有意義的物理情境中，以學科的問題為線索，以教師的問題為導引，通過有內(nèi)在聯(lián)系的問題鏈讓學生自主、合作解決真實性問題，學習蘊含于問題之中的知識，有效建構(gòu)知識體系，實現(xiàn)學習的有效遷移和能力的有效提升。

2.教學架構(gòu)。

以問題為思維有效載體的初中物理課堂，教師需創(chuàng)設(shè)從真實、連續(xù)、螺旋上升的環(huán)環(huán)相扣的問題鏈，整合將學的知識內(nèi)容，為學生搭建問題階梯，一步一步對問題進行推進，幫助學生在探究、分析、論證和交流等一系列活動中形成自主學習的動機和欲望，通過教師的即時反饋、引導，幫助學生分析和解決問題的過程中習得知識與方法，逐步培養(yǎng)出問題解決的能力，最后達成教學目標，其教學架構(gòu)如圖1 所示。

為使學生思維活動既連貫又不乏躍遷，問題鏈中所設(shè)問題之間要具有緊密的關(guān)聯(lián)性、遞進性和邏輯性。其中各個問題應按其發(fā)揮的作用可以具體劃分為以下四個問題，即情境問題、探究問題、子邏輯鏈問題和應用問題。作為問題的起始點，情境問題是學生在現(xiàn)實物理情境中發(fā)現(xiàn)的問題，能有效引起學生的學習興趣；探究問題是問題鏈中的核心問題，往往是教學重點；根據(jù)學生的不同認知結(jié)構(gòu)和能力水平，子邏輯鏈問題將學生難懂的主干問題分解成多塊更細小的問題，是最終問題的解決的腳手架；應用問題能夠?qū)W生的問題解決，即學習進行評價。

3.教學策略。

（1）創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)思維

創(chuàng)設(shè)問題情境的本質(zhì)，是創(chuàng)設(shè)一種使學生原有的知識與需要掌握的新知識發(fā)生強烈沖突的場景，從而激發(fā)學生探索的興趣和動力。初中物理創(chuàng)設(shè)問題情境可以通過現(xiàn)實中的實例、實驗、模擬情境等途徑。創(chuàng)設(shè)與學生生活緊密相關(guān)的并能激起其興趣的問題情境，能夠有效讓學生內(nèi)在潛概念與新問題之間的思維進行碰撞，摩擦出學生的情感認同與探究渴望的火花，以喚起他們強烈的學習興趣與積極的學習動機。

案例1：粵滬版九下“從永磁體談起”問題情境的創(chuàng)設(shè)

教師展示磁懸浮地球儀，學生提出情境問題：是什么神奇的力量讓地球儀懸浮在空中？

真實的物理情境問題激發(fā)學生的學習熱情，啟迪學生的思維。

（2）問題導向，實驗探究

以有意義的問題解決為導向的學習活動富有挑戰(zhàn)性和探索性，能夠形成學生探究問題的積極心理。以問題解決為導向，逐層推進學生的“發(fā)現(xiàn)問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、收集證據(jù)、解釋、交流與評估”等系列環(huán)節(jié)，讓學生在活動中基于證據(jù)進行解釋、評價，協(xié)助學生問題解決，同時讓學生在驗證解釋自己對概念的理解、對觀點的解釋等思維活動中充分體驗運用知識的成就感，進一步激勵學生探究與學習的熱情的同時，培育學生的科學思維。

案例2：粵滬版九下“從永磁體談起”探究問題的設(shè)置

探究問題1：磁體上各部分磁性都相同嗎？

學生利用條形磁體、鐵屑、大頭針等實驗儀器設(shè)計實驗、探究磁體的磁性。

探究問題2：如何讓靜止在水平桌面上的大磁針轉(zhuǎn)動起來？

學生們設(shè)計出各種實驗，有用手撥動的，有用口吹的，有用磁體靠近小磁針的等。

探究問題3：既然磁場具有一定的方向，那么如何確定磁場周圍不同位置的磁場方向？

學生實驗：①在一條形磁體周圍不同的位置放置更多小磁針。②將條形磁體放在平面磁針板中間，輕輕敲擊磁針板。③將條形磁體放于玻璃板上，并在其周圍均勻撒上鐵屑，敲動玻璃板。④在紙上仿照著鐵屑（或小磁針）的分布畫出幾條曲線，這些曲線代表磁場，并把每條曲線都標上方向。

教師演示實驗：將一條形磁體置于磁感線立體演示模型中，學生觀察小磁針排列。

學生在探究問題下開展實驗、基于證據(jù)解釋、合作交流，由“點”到“線”，由“面”到“體”，逐步建立“磁感線”的物理模型，同時發(fā)展學生漸變的思維和從豐富的實際情境中抽象出簡單的物理模型的科學思維，領(lǐng)會科學理論是從觀察到推論的科學本質(zhì)觀念。

（1）單榀H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)全部焊接完成后，因為單榀榀H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，無法滑移，因此將兩榀相鄰主結(jié)構(gòu)組拼在一起，并全部焊接成一個整體，這樣就形成了一個移定的滑移體系。

（3）問題驅(qū)動，搭建臺階

為使學生的思維連續(xù)而不躍遷，創(chuàng)造解決問題的條件，在“知識的疑難點、思維的發(fā)散點、概念的生成點”上設(shè)問與追問，通過子問題鏈給學生搭建一級級的學習臺階。

案例3：粵滬版九下“從永磁體談起”子問題鏈的搭建

在學生設(shè)計出各種實驗如“有用手撥動、用口吹、用磁體靠近磁針”等“讓靜止在水平桌面上的磁針轉(zhuǎn)動”的實驗后，教師引導學生結(jié)合實驗進行類比。

子問題鏈：

①磁針由靜止狀態(tài)變?yōu)檫\動狀態(tài)，說明了什么？

②用手撥動磁針轉(zhuǎn)動，是什么對磁針施加力的作用？

④用口吹磁針轉(zhuǎn)動，是看不見的空氣對磁針施加力的作用。那么用磁鐵靠近磁針使其轉(zhuǎn)動，是什么對磁針施加力的作用？

在“磁場”概念的生成點通過子問題鏈設(shè)問與“知識的疑惑點”追問，幫助學生領(lǐng)悟與運用“類比”的方法認識磁體也像手、空氣一樣對小磁針產(chǎn)生了力的作用，有效驅(qū)動學生進行科學思維。

（4）遷移應用，評價學習

物理來之于生活，運用于社會，善用物理知識解決實際遇到的問題的這一過程是對知識深入理解的過程，也是對學習的過程更深層次的領(lǐng)悟。

案例4：粵滬版九下“從永磁體談起”應用問題的設(shè)置

研究完磁場之后，教師提出應用問題1：地球附近的指南針為什么總是指南北？學生自主討論得出結(jié)論。

課后，提出應用問題2：學生根據(jù)提供“條形磁鐵、大頭針、圓形塑料片和一杯水”自制指南針，后續(xù)進行交流與展示。

通過遷移應用，不僅可以對學生“問題解決的過程”進行檢驗，及時評價學生的學習，同時也讓學生體會“成功解決新問題”的成就感，有助于學生感受物理知識在實際中的應用，進一步激發(fā)學生的學習興趣和思維能力的發(fā)展。

以問題作為啟發(fā)思維的核心載體開展初中物理教學，有利于讓學生更深層次把握知識的內(nèi)涵和外延，以便思維能力的開發(fā)，提升核心素養(yǎng)。