基于核心素養(yǎng)的問(wèn)題情境在高中物理教學(xué)中運(yùn)用的策略探討

由業(yè)甜 張金良 高正球

(1. 揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州 225009;2. 江蘇省邗江中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225125)

1 引言

2019年6月,國(guó)務(wù)院在《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中提出：“積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)的教學(xué)方式”。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo))也多次提到情境教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)具有重要意義。情境教學(xué)是當(dāng)今高中物理教學(xué)中常用的教學(xué)方式,它具有形真、情切、意遠(yuǎn)、寓理等特點(diǎn)。只有將知識(shí)融入情境之中,作為學(xué)生學(xué)習(xí)的重要載體,才能更好地促進(jìn)他們理解和消化知識(shí),而且知識(shí)的情境化同時(shí)也是知識(shí)活化的重要途徑。在新時(shí)代,為了落實(shí)國(guó)家及新課標(biāo)對(duì)高中物理課堂教學(xué)的要求,在教學(xué)實(shí)際中,必須將問(wèn)題情境教學(xué)與物理核心素養(yǎng)四個(gè)方面有機(jī)地相結(jié)合,才能更好地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2 問(wèn)題情境教學(xué)與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的聯(lián)系

問(wèn)題情境教學(xué)與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)方面存在密切聯(lián)系,問(wèn)題情境教學(xué)的實(shí)施為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)提供了途徑。

2.1 問(wèn)題情境是物理觀念教學(xué)的入口

“物理觀念”是核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)內(nèi)容,是指不斷地通過(guò)物理的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,在學(xué)生頭腦中形成的對(duì)所研究物理對(duì)象的總體、綜合的認(rèn)識(shí)。新課標(biāo)特別強(qiáng)調(diào)將真實(shí)情境作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的重要載體,只有將知識(shí)融入情境之中,才能為學(xué)生正確認(rèn)識(shí)抽象的物理概念和物理規(guī)律奠定基礎(chǔ)。因此,在教學(xué)過(guò)程中,創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的問(wèn)題情境作為概念教學(xué)的切入點(diǎn),對(duì)于學(xué)生形成物理觀念具有促進(jìn)作用。

2.2 問(wèn)題情境是科學(xué)思維訓(xùn)練的平臺(tái)

“科學(xué)思維”是物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容,學(xué)生通過(guò)科學(xué)思維探索并揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律,研究事物之間的相互作用和相互聯(lián)系?？茖W(xué)思維不僅具有抽象性和概括性,還具有邏輯性和系統(tǒng)性,[2]而邏輯思維、推理路徑往往隱藏在問(wèn)題背后,在高中物理教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)問(wèn)題情境這一抓手,建構(gòu)學(xué)生思考問(wèn)題的平臺(tái),將學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)連成線再連成面,在問(wèn)題情境的背后呈現(xiàn)更大的思維空間,從而培養(yǎng)學(xué)生綜合思考問(wèn)題的能力,進(jìn)而更好地發(fā)展他們的科學(xué)思維能力。

2.3 問(wèn)題情境是科學(xué)探究的導(dǎo)引

“科學(xué)探究”是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法,是物理教學(xué)中的重要手段。情境教學(xué)側(cè)重于提高學(xué)生主觀能動(dòng)性,側(cè)重于發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立思維和探究能力以及創(chuàng)新能力。在物理教學(xué)中,通過(guò)創(chuàng)設(shè)開(kāi)放性的問(wèn)題情境使學(xué)生產(chǎn)生疑難困惑,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提煉問(wèn)題,根據(jù)情境對(duì)問(wèn)題的答案進(jìn)行猜想或預(yù)設(shè),運(yùn)用已有知識(shí)制定解決問(wèn)題的探究計(jì)劃,通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究或理論推導(dǎo),總結(jié)出物理規(guī)律。可見(jiàn),創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有價(jià)值的問(wèn)題情境,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)、分析論證的能力以及交流合作的能力具有重要作用。

2.4 問(wèn)題情境是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培育的基礎(chǔ)

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指學(xué)生通過(guò)知識(shí)學(xué)習(xí)正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì),激發(fā)學(xué)生探索物理問(wèn)題的求知欲,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、追求創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度以及遵守道德規(guī)范并促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成離不開(kāi)問(wèn)題情境,在教學(xué)中,教師可以圍繞教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)各種各樣的問(wèn)題情境,讓學(xué)生身臨其境,讓學(xué)生在進(jìn)行觀察、感受、體驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在廣泛與生活和社會(huì)實(shí)際的聯(lián)系中,在動(dòng)腦、動(dòng)手、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感。

3 高中物理問(wèn)題情境教學(xué)策略

筆者基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo),分別從物理核心素養(yǎng)相應(yīng)的四個(gè)方面出發(fā),探索并提出在高中物理教學(xué)過(guò)程中問(wèn)題情境運(yùn)用的可操作性策略。

3.1 提煉身邊問(wèn)題,幫助學(xué)生形成物理觀念

通常物理概念教學(xué)是以教師講授為主,學(xué)生不僅感到枯燥無(wú)味,而且在被動(dòng)接受新的物理知識(shí)后不能完全理解其背后的深層含義。要改變這種狀況,可以應(yīng)用問(wèn)題情境教學(xué)。需要注意的是,學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前頭腦中對(duì)物理現(xiàn)象已經(jīng)形成一些基本常識(shí),若要將學(xué)生以往的生活經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)檎_的物理觀念,需要對(duì)學(xué)生所觀察的生活現(xiàn)象進(jìn)行重新加工。在物理概念教學(xué)中,通過(guò)創(chuàng)設(shè)與學(xué)生原有觀念和生活經(jīng)驗(yàn)不一致的問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生研究的熱情。例如,在“牛頓第三定律”教學(xué)時(shí),可以在課堂上創(chuàng)設(shè)“拔河比賽誰(shuí)會(huì)贏”這樣的問(wèn)題情境幫助學(xué)生理解作用力與反作用力的概念:

情境1:讓一名比較強(qiáng)壯的男生和一名比較瘦小的女生到講臺(tái)前面進(jìn)行拔河比賽。事先設(shè)置好越界線,然后兩名同學(xué)微向下蹲,同時(shí)向前伸出一只手握住對(duì)方,開(kāi)始比賽,雙方同時(shí)發(fā)力,雖然能感覺(jué)到女生也在用力,但在男生的拉力作用下,女生的腳相對(duì)地面發(fā)生滑動(dòng),越過(guò)橫線,輸?shù)舯荣悺?/p>

提出問(wèn)題:男生取得勝利的原因是什么?是因?yàn)槟猩牧獗容^大嗎?此時(shí)大多數(shù)學(xué)生會(huì)由于日常經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為男生贏得比賽的原因是男生的力氣大。

情境2:讓男生站在滑板上再次與女生進(jìn)行拔河比賽,結(jié)果男生被拉過(guò)橫線,輸?shù)舯荣悺?/p>

提出問(wèn)題:為什么男生第二次會(huì)輸?shù)舯荣?第一次男生取得勝利是因?yàn)槟猩牧Ρ扰猩牧Υ髥?那第二次呢?此時(shí)學(xué)生產(chǎn)生疑惑,緊接著組織學(xué)生討論,讓各小組代表發(fā)表看法,教師給予指導(dǎo)。

情境3:讓男生依舊站在滑板上與講臺(tái)進(jìn)行“拔河比賽”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)講臺(tái)未被拉動(dòng),男生卻向前滑動(dòng)。

提出問(wèn)題:男生為何會(huì)“輸給”講臺(tái)?講臺(tái)是如何對(duì)男生產(chǎn)生力的作用呢?同學(xué)們能不能揭開(kāi)其中的奧秘?學(xué)生深入分析問(wèn)題情境,在教師引導(dǎo)下得出結(jié)論。

通過(guò)以上問(wèn)題情境,幫助學(xué)生樹(shù)立相互作用的物理觀念。第一個(gè)問(wèn)題情境意在激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。第二個(gè)問(wèn)題情境意在暴露問(wèn)題核心,糾正學(xué)生錯(cuò)誤的前概念。第三個(gè)問(wèn)題情境則引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析,解釋拔河比賽的奧秘。通過(guò)創(chuàng)設(shè)一系列問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,幫助學(xué)生理解作用力與反作用力的概念,使得物理概念教學(xué)不再停留于書(shū)本知識(shí)上,而是變得更加豐富有趣。

3.2 注重邏輯推理,提升學(xué)生的科學(xué)思維能力

教師在物理課堂上為了讓學(xué)生深入理解某一概念或者規(guī)律而創(chuàng)設(shè)的以思考和討論為主的問(wèn)題情境,能引起學(xué)生進(jìn)行思考、建模、推理、論證、總結(jié)等有效的思維活動(dòng)。開(kāi)展有效的問(wèn)題情境教學(xué)要符合情境創(chuàng)設(shè)的原則,根據(jù)課標(biāo)的內(nèi)容與要求,創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生思維發(fā)展特點(diǎn)的問(wèn)題,也就是說(shuō)問(wèn)題的設(shè)置要有梯度,按照邏輯關(guān)系逐步遞進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生層層深入、不斷研究,透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、堅(jiān)持真理、勇敢質(zhì)疑的品質(zhì),促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提升。例如在“平拋運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中,教師可以創(chuàng)設(shè)有關(guān)射箭的問(wèn)題情境。在課前,為學(xué)生準(zhǔn)備鉛筆(代替箭)、橡皮筋、畫(huà)有靶心的紙板等,讓學(xué)生體驗(yàn)射箭的情境。

創(chuàng)設(shè)情境:使鉛筆水平，與靶心相隔一段距離且處于同一高度,將鉛筆置于拉伸的橡皮筋上，筆尖瞄準(zhǔn)靶心,當(dāng)鉛筆水平射出的同時(shí),釋放靶心,使其做自由落體運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生觀察之后的現(xiàn)象。

教師根據(jù)情境設(shè)置問(wèn)題串，讓學(xué)生進(jìn)行思考:(1) 鉛筆運(yùn)動(dòng)的初速度方向是怎樣的?(2) 在整個(gè)過(guò)程中,鉛筆的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的?(3) 畫(huà)有靶心的紙板做什么運(yùn)動(dòng)?(4) 鉛筆和靶心的初速度方向不同,為什么鉛筆能正好射中自由落下的靶心?

教師利用射箭的情境,對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì),教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)由淺入深、層層遞進(jìn)、具有邏輯結(jié)構(gòu)的問(wèn)題串,讓學(xué)生進(jìn)行探究,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力,而且也提升了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

3.3 引導(dǎo)猜想、實(shí)證研究,提高學(xué)生的科學(xué)探究能力

問(wèn)題是科學(xué)探究的動(dòng)力和起點(diǎn),發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題作為科學(xué)探究的第一核心要素,本質(zhì)上可以理解為在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生的困難或疑惑,將這種疑惑轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題進(jìn)行探究,需要證據(jù)、解釋和交流等一系列活動(dòng)緊跟其后。在科學(xué)探究教學(xué)中,教師創(chuàng)設(shè)能使學(xué)生產(chǎn)生疑難困惑的問(wèn)題情境,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、做出猜想假設(shè),重視學(xué)生從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到形成可探究性物理問(wèn)題的論證過(guò)程,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。例如在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”教學(xué)中,教師可以創(chuàng)設(shè)這樣的問(wèn)題情境:準(zhǔn)備一個(gè)連有線圈的發(fā)光二極管,這個(gè)二極管也和另一個(gè)線圈相連接。

問(wèn)題1:如果不給二極管接通電源,它能發(fā)光嗎?

此問(wèn)題根據(jù)學(xué)生原有的認(rèn)知,學(xué)生會(huì)回答：不能發(fā)光。此時(shí)教師將連有線圈的二極管靠近另一個(gè)通有交變電流的線圈,二極管發(fā)光了。

問(wèn)題2:為什么二極管發(fā)光了?

此問(wèn)題意在引導(dǎo)學(xué)生回憶初中學(xué)習(xí)過(guò)的感應(yīng)電流的相關(guān)知識(shí)。

問(wèn)題3:在初中我們所學(xué)的產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?

此時(shí)教師再用實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)問(wèn)題情境,線圈中有電流通過(guò),線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),但與二極管相連接的線圈并沒(méi)有做切割磁感線的運(yùn)動(dòng),也產(chǎn)生了感應(yīng)電流。

通過(guò)以上的問(wèn)題情境引起學(xué)生的思考,學(xué)生得知這與初中學(xué)習(xí)的“感應(yīng)電流的條件”有所不同,然后再組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,同時(shí)教師予以指導(dǎo),學(xué)生進(jìn)行合作交流,最后總結(jié)歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在科學(xué)探究的過(guò)程中,創(chuàng)設(shè)的物理問(wèn)題情境要能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣和求知欲望,重要的是要?jiǎng)?chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際的問(wèn)題情境中發(fā)現(xiàn)與探究主題密切相關(guān)的問(wèn)題,通過(guò)科學(xué)探究過(guò)程,讓學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行分析引伸和邏輯展開(kāi),促進(jìn)師生的交流互動(dòng),提高學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究方案、獲取證據(jù)以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程進(jìn)行交流和反思的能力,更好地發(fā)展他們的科學(xué)探究能力。

3.4 鼓勵(lì)質(zhì)疑求真,養(yǎng)成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的養(yǎng)成是“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的,是在知識(shí)的學(xué)習(xí)、科學(xué)思維和科學(xué)探究能力培養(yǎng)的過(guò)程中逐步形成和深化的。教師在教學(xué)中,除了講授一些物理學(xué)史和科學(xué)家的事跡以引起學(xué)生的情感共鳴之外,還應(yīng)該在課堂上合理開(kāi)展問(wèn)題情境教學(xué),啟發(fā)學(xué)生的思考。例如在“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中,可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境提出問(wèn)題，亞里士多德指出: “重的物體比輕的物體下落得快”,真是這樣的嗎?影響物體下落快慢的因素是什么呢?設(shè)置這一問(wèn)題情境的目的是為了引起學(xué)生大膽質(zhì)疑大學(xué)者,讓學(xué)生自己動(dòng)手驗(yàn)證,體會(huì)科學(xué)本質(zhì)。然后再提出問(wèn)題:伽利略就曾對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)產(chǎn)生疑惑,他是如何質(zhì)疑的呢?通過(guò)伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的物理問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)伽利略嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、不畏權(quán)威的探索精神,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度。

問(wèn)題情境教學(xué)不僅存在于課堂之上,還可以延申到課外活動(dòng)之中,讓學(xué)生走出課堂認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系,在學(xué)中用、在用中學(xué),加強(qiáng)交流合作,形成團(tuán)隊(duì)意識(shí),才能有效強(qiáng)化學(xué)生的道德規(guī)范,讓其懂得自身肩負(fù)的歷史使命,從而養(yǎng)成他們的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

4 結(jié)語(yǔ)

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開(kāi)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè),在高中物理課堂中運(yùn)用問(wèn)題情境教學(xué),可以激起學(xué)生探索未知世界的欲望,喚醒學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),還可以為學(xué)生提供一個(gè)輕松、愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境,增進(jìn)師生之間的互動(dòng)交流。這樣不僅有助于發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),而且在增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)、提高物理教學(xué)質(zhì)量等方面起到積極作用。