基于物理核心素養(yǎng)提升的有效問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)

摘要：通過(guò)創(chuàng)設(shè)有效的問(wèn)題情境可以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)“生活化”的問(wèn)題情境促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成，創(chuàng)設(shè)“延伸性”的問(wèn)題情境完善學(xué)生科學(xué)思維的訓(xùn)練，創(chuàng)設(shè)“再探究”的問(wèn)題情境還原學(xué)生科學(xué)探究的真實(shí)，創(chuàng)設(shè)“走心”的問(wèn)題情境增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)，依此實(shí)現(xiàn)提升物理核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);情境創(chuàng)設(shè);實(shí)踐

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。形成物理觀念是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，發(fā)展科學(xué)思維是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的內(nèi)在動(dòng)力，參與科學(xué)探究是提升物理核心素養(yǎng)的重要渠道，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是提升物理核心素養(yǎng)的外在表現(xiàn)。有效問(wèn)題情境可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，通過(guò)創(chuàng)設(shè)有效的問(wèn)題情境可以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。為此本文研究了基于物理核心素養(yǎng)提升的教學(xué)問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)的策略。

一、 創(chuàng)設(shè)“生活化”的問(wèn)題情境促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成

解讀新課程標(biāo)準(zhǔn)中的“物理觀念”的描述，我們可以理解為這樣三層含義，第一它是學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)世界，形成的對(duì)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量的基本認(rèn)識(shí);第二它是學(xué)生在頭腦中對(duì)物理概念和物理規(guī)律的提煉升華，第三它是學(xué)生從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。

很多高中學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)僅僅停留在一個(gè)公式，可以用于計(jì)算。但是當(dāng)你問(wèn)及概念、規(guī)律的物理意義，以及它們的內(nèi)涵外延時(shí)，能回答出來(lái)的同學(xué)就寥寥無(wú)幾了。這種傳統(tǒng)的對(duì)物理概念規(guī)律的學(xué)習(xí)恰恰是最不利于學(xué)生物理觀念形成的，物理觀念的形成不是僅讓學(xué)生掌握一個(gè)公式，學(xué)會(huì)一種計(jì)算。

讓學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題，習(xí)慣從物理的視角解釋一些現(xiàn)象、解決一些問(wèn)題是培養(yǎng)學(xué)生物理觀念的前提和基礎(chǔ)。因此在教學(xué)生設(shè)計(jì)一些生活化的問(wèn)題情境可以有效促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成。

例如在《力的分解》一課中，導(dǎo)入可以用俗語(yǔ)“四兩撥千斤”，就是用一個(gè)很小的力產(chǎn)生一個(gè)很大的作用效果，我們一起來(lái)看一個(gè)現(xiàn)實(shí)版的“四兩撥千斤”的視頻。通過(guò)視頻讓學(xué)生看到男同學(xué)用很大的力推不動(dòng)的石頭，女同學(xué)用一個(gè)很小的力就可以推動(dòng)。通過(guò)這種強(qiáng)烈的對(duì)比，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，為什么四兩可以撥動(dòng)千斤呢？讓學(xué)生帶著問(wèn)題以飽滿的熱情投入到新課學(xué)習(xí)中。

解決實(shí)際問(wèn)題我們通常按照力的作用效果進(jìn)行分解，分析生活中用斜向上的力F拉動(dòng)行李箱，拖拉機(jī)斜向上拉把，滑梯上的小孩，上坡的自行車(chē)等等生活場(chǎng)景將其抽象成物理模型。帶領(lǐng)學(xué)生感受體驗(yàn)力的作用效果并用力的分解的知識(shí)解釋生活中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象，學(xué)以致用。

回到生活中來(lái)，夕陽(yáng)中的塔吊、晾滿衣服的繩子、美麗的書(shū)架，把他們抽象成物理模型，我們?nèi)绾胃惺芰Φ淖饔眯Ч?？通過(guò)感受我們發(fā)現(xiàn)力的作用效果的隱蔽性造成了力的分解的困難，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型通過(guò)感受和放大力的作用效果就可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。利用這個(gè)思想，運(yùn)用身邊的工具開(kāi)動(dòng)腦筋想一想如何展示力F的作用效果。引導(dǎo)學(xué)生利用皮筋、直尺、廢舊筆桿和身體模擬構(gòu)建了塔吊、書(shū)架、晾衣繩等模型，可以讓學(xué)生直接深刻地感受力的作用效果。通過(guò)合作探究解決了力的實(shí)際作用效果這一學(xué)習(xí)中的困難，突破了教學(xué)的難點(diǎn)，同時(shí)也多次體會(huì)了猜想與假設(shè)，觀察與收集，分析與論證等基本的探究方法。

生活中的物理現(xiàn)象在課堂上的再現(xiàn)。教學(xué)時(shí)結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，充分考慮到育人的要求，為學(xué)生體驗(yàn)、感悟知識(shí)形成過(guò)程提供了適宜的教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)生活化的問(wèn)題情境，并引導(dǎo)學(xué)生從生活實(shí)例中抽象出物理模型，反過(guò)來(lái)運(yùn)用力的分解的知識(shí)解決晾衣繩松緊、嘗試搭建合理的引橋，探尋出“四兩撥千斤”的科學(xué)道理。恰到好處地利用了身邊“小事物”揭示了力的分解的“大道理”，體現(xiàn)了物理源于生活服務(wù)于社會(huì)的課程理念。在潛移默化中幫助學(xué)生逐漸養(yǎng)成從物理學(xué)的視角觀察世界，解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成和發(fā)展。

二、 創(chuàng)設(shè)“延伸性”的問(wèn)題情境完善學(xué)生科學(xué)思維的訓(xùn)練

發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。科學(xué)思維的培養(yǎng)是從有效的問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)開(kāi)始的，有效問(wèn)題情境是調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維的“助推劑”。有效問(wèn)題情境可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。在有效問(wèn)題情境中，學(xué)生的思維更活躍，更容易從具體的表象中提取事物的本質(zhì)，更容易將新知識(shí)與自己已有的知識(shí)體系建立聯(lián)系并將其吸納，更容易將知識(shí)和能力進(jìn)行遷移。創(chuàng)設(shè)延伸性的問(wèn)題情景有助于完善學(xué)生的科學(xué)思維形成過(guò)程，養(yǎng)成學(xué)生基于對(duì)事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律、相互作用認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之上的分析推理、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)論證等思維習(xí)慣。

在講授《勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系》時(shí)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生感受到在時(shí)間不方便測(cè)量或無(wú)法測(cè)量時(shí)我們需要推導(dǎo)一個(gè)不含時(shí)間的表達(dá)式，在公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。在學(xué)生推導(dǎo)出表達(dá)式v2-v20=2ax以后，為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)設(shè)如下的問(wèn)題情境：將勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和v-t圖像比較，得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化滿足一次函數(shù)規(guī)律，其v-t圖像是一條傾斜直線，即勻變速直線運(yùn)動(dòng)任意相等時(shí)間內(nèi)速度變化相同。根據(jù)我們剛才推導(dǎo)出來(lái)的速度與位移的關(guān)系式請(qǐng)同學(xué)們猜想一下，經(jīng)歷任意相等位移的變化，其速度變化是否也相等呢？即勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-x圖像是否也是一條傾斜直線呢？引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比猜想，根據(jù)學(xué)生初中學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)分析論證其v-x圖像應(yīng)該不是一條傾斜直線，因?yàn)樗俣扰c位移的關(guān)系式是個(gè)二次函數(shù)。繼續(xù)追問(wèn)v-x圖像不是一條傾斜直線那么作v2-x的圖像呢？然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，利用探究小車(chē)的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律中所用到的裝置，在導(dǎo)軌上的10cm、30cm、50cm、70cm、90cm、110cm的位置上分別固定六個(gè)光電門(mén)，在小車(chē)上安裝了一個(gè)遮光片，當(dāng)小車(chē)通過(guò)光電門(mén)時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)記錄小車(chē)通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度，做出做v2-x的圖像，與v-t比較得出結(jié)論：在時(shí)間上，勻變速直線運(yùn)動(dòng)在相等時(shí)間內(nèi)速度變化相等。在空間上，勻變速直線運(yùn)動(dòng)在相等位移內(nèi)速度平方差值相等。

在高一教材中對(duì)于這部分的內(nèi)容處理的比較簡(jiǎn)單，教材上并沒(méi)有實(shí)驗(yàn)與圖像的相關(guān)內(nèi)容，但是在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)這樣一個(gè)問(wèn)題情境有助于對(duì)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)有益的拓展，有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維的訓(xùn)練。這樣的一個(gè)延伸的問(wèn)題情景的創(chuàng)設(shè)為運(yùn)動(dòng)模型、公式、圖像搭建了一座思維的橋梁，既幫助學(xué)生在頭腦中形成了一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)完整的情景，有利于學(xué)生物理觀念的建立，又讓學(xué)生的思維在質(zhì)疑中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中發(fā)展，在圖像、公式、物理模型之間切換自如，得到相應(yīng)的訓(xùn)練和發(fā)展。

三、 創(chuàng)設(shè)“再探究”的問(wèn)題情境還原學(xué)生科學(xué)探究的真實(shí)

讓學(xué)生在高中物理課上親歷一次真實(shí)的科學(xué)探究的過(guò)程，是我們每一位中學(xué)物理教師肩負(fù)的使命和責(zé)任?？茖W(xué)探究的價(jià)值絕不僅僅體現(xiàn)在讓學(xué)生簡(jiǎn)單的重復(fù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程，而是培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)探究的方法獲取知識(shí)，解決問(wèn)題的能力。在現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)中，更多時(shí)候科學(xué)探究?jī)H僅被作為發(fā)現(xiàn)知識(shí)的“工具”和“手段”，其目的就是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究獲得事實(shí)性結(jié)論，使得科學(xué)探究的價(jià)值被弱化。在教學(xué)中教師在物理課堂中明確探究的問(wèn)題，學(xué)生只要按部就班地“猜想、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)……”就能夠輕而易舉地探究出正確的結(jié)論。在探究前學(xué)生基本就知道了探究的結(jié)論，至于探究過(guò)程“可能存在的問(wèn)題”就無(wú)暇顧及了，這樣的訓(xùn)練對(duì)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)和探究能力是毫無(wú)意義的，也不能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。所謂“再探究”的問(wèn)題情境就是在學(xué)生初步探究的基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)放在探究結(jié)論的分析論證，探究中存在的問(wèn)題，如何有效避免這些問(wèn)題的產(chǎn)生，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生修正錯(cuò)誤再次探究，讓學(xué)生親歷一次真實(shí)的探究過(guò)程。

例如在講《力的合成》一課時(shí)，學(xué)生往往在老師的引導(dǎo)下完成一次實(shí)驗(yàn)探究，嘗試得出力的平行四邊形定則。這個(gè)實(shí)驗(yàn)往往誤差比較大，學(xué)生探究的真實(shí)效果并不理想，甚至對(duì)為什么等效、如何保證等效、如何準(zhǔn)確記錄力的大小和方向還沒(méi)有一個(gè)全面細(xì)致的認(rèn)識(shí)，僅僅憑借老師和同學(xué)們總結(jié)的一句“在誤差允許范圍內(nèi)力的平行四邊形定則成立”，事實(shí)上對(duì)于學(xué)生真實(shí)做出的誤差超大的圖像卻視而不見(jiàn)。為了避免這種偽探究在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注重“再探究”問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，用手機(jī)拍攝學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的片斷，在大屏幕上投屏，引導(dǎo)學(xué)生分析論證：（1）在實(shí)驗(yàn)中是如何做到等效的（2）如何準(zhǔn)確記錄力的大小和方向（3）如何準(zhǔn)確做力的圖示（4）為什么要保持橡皮筋、細(xì)繩、彈簧秤盡可能與木板平行等等，通過(guò)這些問(wèn)題的解決引導(dǎo)學(xué)生反思自己在探究過(guò)程中存在的問(wèn)題，讓學(xué)生在反思的基礎(chǔ)上再次經(jīng)歷一次真實(shí)的科學(xué)探究過(guò)程。

四、 創(chuàng)設(shè)“走心”的問(wèn)題情境增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)

基于提升物理核心素養(yǎng)的教學(xué)要求關(guān)注學(xué)生科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀的體驗(yàn)。針對(duì)高中生的年齡特點(diǎn)，教學(xué)要避免空洞的說(shuō)教，可以借助物理學(xué)發(fā)展史，祖國(guó)的傳統(tǒng)文化，現(xiàn)代科技的發(fā)展等等為學(xué)生創(chuàng)設(shè)“走心”的問(wèn)題情境，幫助學(xué)生切實(shí)體驗(yàn)物理的發(fā)展史，感受科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識(shí)和責(zé)任感。

例如在《牛頓第一定律》的教學(xué)中，介紹伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：為什么說(shuō)敢于大膽假設(shè)光滑，假設(shè)足夠長(zhǎng)，就是伽利略這位偉大人物的絕妙之處？“理想實(shí)驗(yàn)”的魅力是什么，對(duì)科學(xué)發(fā)展又有哪些貢獻(xiàn)呢？通過(guò)這種能走進(jìn)學(xué)生心靈深處的問(wèn)題情境，讓學(xué)生真實(shí)感受理想實(shí)驗(yàn)的魅力就體現(xiàn)在：物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)不能實(shí)現(xiàn)的地方徘徊不前時(shí)，只要我們的思維向前一步，定會(huì)豁然開(kāi)朗。在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，伽利略也曾用到過(guò)同樣的方法，如果說(shuō)亞里士多德的偉大之處體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題遠(yuǎn)比解決問(wèn)題重要，那么伽利略的偉大之處則體現(xiàn)在忽略次要因素和抓住主要因素同樣重要。愛(ài)因斯坦是這樣評(píng)價(jià)的：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。這個(gè)評(píng)價(jià)實(shí)事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學(xué)徘徊不前;從伽利略到愛(ài)因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學(xué)的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)研究方法。

總之，在教學(xué)中要突出學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程和能力素養(yǎng)的培養(yǎng)需求，圍繞“物理觀念”的形成和“科學(xué)思維”的發(fā)展，“科學(xué)探究”的參與，“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的樹(shù)立來(lái)設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，達(dá)到提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介：

李芳，天津市，天津市小站第一中學(xué)。