基于培養(yǎng)核心素養(yǎng)的高中物理科學探究中的問題設(shè)計策略

姜明姬 羅翀

摘? ?要：新的《物理課程標準》指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一?！笨茖W探究有七個要素，其中提出問題是前提，科學探究過程要圍繞著所探究的問題展開。問題設(shè)計是高中物理新課程教學中重點關(guān)注的問題，在進行科學探究的教學中，教師設(shè)計的問題要遵循學生的認知規(guī)律，激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，從而培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：科學探究;問題設(shè)計;思維能力;核心素養(yǎng)

高中物理的核心素養(yǎng)是學生適應(yīng)個人終身學習的社會發(fā)展需要的基礎(chǔ)知識、關(guān)鍵能力和科學態(tài)度等方面的表現(xiàn)，是學生通過物理學習集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質(zhì)，主要有“物理觀念與應(yīng)用”“科學思維與創(chuàng)新”“科學探究與思維”“科學態(tài)度與責任”四個維度構(gòu)成[ 1 ]。在新的課程改革背景下，高中物理教學突出科學探究的學習方式和基于問題的“質(zhì)疑創(chuàng)新”的課堂教學，使學生逐步形成以問題為載體的解決問題的“科學推理”以及“科學論證”的能力[ 1 ]，促進學生的主動發(fā)展。探究性學習的最基本程序見圖1。

其過程是圍繞問題開展探索、研究，問題成了探究的核心，包括發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探究問題和解決問題。陶行知先生曾說：“發(fā)明千千萬，起點是一問”，可見問題是科學探究的出發(fā)點。這就要求教師在實際的課堂教學中，要讓學生自主探究，以學生學習為主線，關(guān)注學生問題生成、思維轉(zhuǎn)化、問題解決的全過程[ 1 ]，這就需要教師在“問題設(shè)計”上多下功夫，提出富有吸引力的問題來，指導并促進他們由淺入深、由表及里地進行探究，進而形成獨立思考、自主學習的能力，從而提升學生的物理核心素養(yǎng)。

以下是我對物理科學探究教學中問題設(shè)計策略的一些經(jīng)驗和體會。

1? 教師設(shè)計的問題要能激發(fā)學生的探究興趣，充分發(fā)揮學生進行科學探究的主動性

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師?！迸d趣能促使人專心致志，充分發(fā)揮人的潛能。所以，激發(fā)興趣可以充分發(fā)揮學生的主動性，也是學生自主思考、自主探究問題的動力之一。

大家都知道《十萬個為什么》中的每一個問題都很吸引人，使人很想知道為什么，因而受到廣大青少年讀者的喜歡。所以教師也可以在大量的科學探究中引出學生感興趣的問題，例如，在“牛頓第三定律”中為了激發(fā)學生對探究作用力和反作用力的關(guān)系的興趣，教師可以結(jié)合拔河比賽提出以下問題：﹙1﹚拔河比賽是比雙方力氣的大小嗎？﹙2﹚拔河時雙方的拉力是什么關(guān)系？﹙3﹚既然雙方對繩子施加的拉力大小相等，為什么還能分出勝負呢？﹙4﹚拔河比賽中到底是哪些因素影響了勝負？通過這幾個學生感興趣的問題，可以激發(fā)學生的探究欲望，從而發(fā)揮學生的科學探究的主動性和積極性，培養(yǎng)學生對科學知識的好奇心，養(yǎng)成學生主動思考的好習慣，提高學生的創(chuàng)新思維能力。

2? 教師設(shè)計的問題要具體明確，有針對性，便于學生思考

在進行科學探究過程中，教師設(shè)計問題時要緊緊圍繞所探究的內(nèi)容，針對學生的認知情況和思維能力，設(shè)計出有助于學生思考、方便學生回答的問題。因此，所設(shè)計的問題除了要有新意，更要講究題意清楚，條理清晰，語言簡潔明了，可以幫助學生更好地理解概念，進行疑難辨析，完善知識結(jié)構(gòu)和認知結(jié)構(gòu)，糾正錯誤的認知和理解，提高思維能力。教師設(shè)計的問題切不能讓學生摸不清意圖，而要盡量避免過于簡單、重復(fù)、模糊或者可以靠猜得出答案，更不能出現(xiàn)科學性錯誤。

例如在探究洛倫茲力的方向時，教師如果直接問學生洛倫茲力的方向如何判定，有預(yù)習過的學生可以不加思考的回答出“用左手定則”這樣的結(jié)論，對培養(yǎng)學生的思維沒有任何幫助;教師如果問洛倫茲力的方向有什么規(guī)律，學生也摸不清老師的意圖，不知從何答起。因此，教師可以將其分割成幾個指向性明顯的小問題供學生思考討論：①安培力的方向是如何判定的？（教師可以畫出兩個圖供學生判斷。） ②電流是怎么形成的？③電流的方向和電荷定向移動方向之間存在什么關(guān)系？④洛倫茲力的定義是什么？它和安培力之間存在什么關(guān)系？它們的方向又存在什么關(guān)系呢？⑤請試著總結(jié)出電荷運動方向、磁場方向與洛倫茲力方向之間的關(guān)系。（先讓學生自己分析總結(jié)，教師再引導學生得出左手定則。） 這幾個問題明確具體，針對性比較強，方便學生回答，在原有知識的基礎(chǔ)上，學生能順利地得出答案，最后順理成章地得出洛倫茲力的方向的判定方法。

因此教師在設(shè)計一個問題之前，一定要深思熟慮，明確設(shè)計該問題的意圖，并估計學生的答案可能會出現(xiàn)哪些情況，想好應(yīng)對的措施以及各個問題之間如何銜接。為方便學生思考，對于一些整體性較強的問題，學生難于回答的，教師就要想辦法進行分割，將其設(shè)計成幾個并列的或?qū)訉舆f進的小問題來提問。如果學生將這些小問題一個個分析清楚了，最后的答案也就自然而然的得出來了，整個問題也就解決清楚了，思維能力也從中得到了訓練。

3? 教師設(shè)計的問題要有啟發(fā)性和層次性，能激發(fā)學生思維

課堂上的問題如果過于簡單，或者學生需要回答的問題只是簡單的“是不是”“會不會”或者“行不行”等，學生就會不經(jīng)思考隨意猜測，長期下去會降低學生的探究興趣，使學生不愛思考、應(yīng)付老師的問題，從而損害學生的思維品質(zhì)，影響其探究能力的發(fā)展。因此，教師應(yīng)抓住問題的關(guān)鍵點，在新舊知識的銜接處設(shè)計問題，把握合適的時機，從而啟發(fā)學生思考，激發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生主動探究問題、解決問題的好習慣。

例如在探究感應(yīng)電流的方向是否有規(guī)律時，教師可以先演示一遍課本中的三個實驗來設(shè)置情境，分別如圖2、圖3、圖4所示，請學生認真觀察靈敏電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況，提出如下問題啟發(fā)學生思考，以引入新課：①以上三個情況下靈敏電流表指針有無偏轉(zhuǎn)？②靈敏電流表指針若有偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向如何？一直朝同一個方向嗎？③靈敏電流表指針為什么會偏轉(zhuǎn)？④靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向為什么有時向左有時向右？通過以上幾個問題的回答，教師可以自然地將學生的思維引向新課教學：本節(jié)課我們來探究感應(yīng)電流的方向是否有規(guī)律可循，如果有，跟哪些因素有關(guān)？是什么樣的規(guī)律？從而激發(fā)學生的思維，之后再進行具體的探究，教師再次演示，學生將觀察到的電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況記錄在書上的表格中，比較歸納后自己發(fā)現(xiàn)“增反減同”的規(guī)律，從而深刻理解了楞次定律的特征，把握了楞次定律中阻礙的意義[ 2 ]。

可見，教師提出的問題越有啟發(fā)性，在討論中越能把問題引向深入，越可以加深學生對所學內(nèi)容的理解，越可以激發(fā)學生探究物理規(guī)律的欲望。教師設(shè)計的問題越是難度適宜，越是有層次性，越能訓練學生思維能力。

“最近發(fā)展區(qū)”理論認為，高中生的接受能力和認知水平仍處于“初級階段”，教師為了設(shè)計出具有培養(yǎng)物理思維價值的問題，應(yīng)慎重思考，不能過難，以至于超出高中生的“最近發(fā)展區(qū)”，讓學生無從回答，甚至失去信心;也不能過易，讓學生能隨便猜出答案。因此教師在科學探究中設(shè)計的問題既要難易適度，又要有梯度，要讓學生通過思考循序漸進地得出答案，即要讓學生“跳一跳”才能“摘到果子”。為此，教師設(shè)計問題時可以采用“走臺階”的方法，就是按照思維順序設(shè)計一組逐漸深入而又環(huán)環(huán)相扣的問題，讓學生在解決這些越來越難的問題中產(chǎn)生思維的碰撞，不斷激發(fā)出思維的火花，體驗成功的樂趣，從而集中學生的注意力，提高課堂的效率，培養(yǎng)學生思維的有序性和深刻性。

例如在探究光的折射定律時，教師如果直接讓學生從書上表格的數(shù)據(jù)中找折射角與入射角之間的定量關(guān)系，學生肯定無從下手，而如果直接將結(jié)論告訴學生，又起不到培養(yǎng)學生思維的作用，因此，教師在設(shè)計問題時要多設(shè)幾個“臺階”，從而一步步引導學生去思考、解決問題，讓學生既能體驗到成功的樂趣，又能提高思維的有序性和邏輯性。為此，教師可以在介紹裝置后這樣設(shè)計問題：（1）請觀察演示實驗定性分析：①光從空氣射入玻璃中，根據(jù)入射光線，怎樣確定折射光線的空間位置？②試找出入射角和折射角并比較兩者的大小關(guān)系。③折射角隨著入射角的增大是如何變化的？（2）教師引導學生分析具體實驗數(shù)據(jù)（演示實驗、學生讀數(shù)、記錄），尋求折射角與入射角之間的定量關(guān)系并找出規(guī)律——折射定律：①兩者的差是定值嗎？②兩者的差有規(guī)律地增大嗎？③兩者的比值相等嗎？④究竟是什么關(guān)系呢？請計算幾組兩角的正弦值，并從中找出規(guī)律。學生通過計算，很容易就能發(fā)現(xiàn)兩角的正弦值之比幾乎相等，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是一常數(shù)，從而自己推導出光的折射定律，成功完成科學探究的任務(wù)。

從整個實驗過程來看，這幾個連續(xù)的問題就是探究性實驗的知識臺階點，由淺入深，從定性分析過渡到定量分析，使學生的思維上了一個重要臺階。通過這些問題的思考討論，使學生能循序漸進地思考問題、動手實驗、處理數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律、得出結(jié)論[ 2 ]。從而也培養(yǎng)了學生思維的有序性、邏輯性和深刻性，提高了學生的科學思維能力與創(chuàng)新能力。

物理學家勞厄說過：教育最重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力。學生思維的有效性和能力的發(fā)展性是新課程的靈魂，也是物理學科核心素養(yǎng)的基本要素。一節(jié)課的好壞主要看學生主體性發(fā)揮得怎樣，教師要通過精心的設(shè)計一些有思維容量和啟發(fā)性的問題，來調(diào)動學生積極參與科學探究，使學生對知識的學習是自己感悟和探究出來的，而不是教師講述的。因此，對于我們物理教師來說，在核心素養(yǎng)理念的指引下，更應(yīng)在科學探究過程中充分重視問題的設(shè)計，通過不斷實踐，不斷摸索來不斷優(yōu)化問題設(shè)計，充分發(fā)揮問題在科學探究中的重要作用，從而提升學生終身學習的能力，實現(xiàn)物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]陳麗珊， 陳海. 基于高中物理學科核心素養(yǎng)的物理教學探究[J]. 基礎(chǔ)教育研究， 2016（20）：7-8.

[2]孔令軍. 問題設(shè)計——高中物理教學中應(yīng)重點關(guān)注的問題[J]. 教育實踐與研究（B）， 2007（2）：11-12.