核心素養(yǎng)視角下初中物理課堂中的“好問題”

摘要：在初中物理課堂教學中，以何種教學方式來提高學生的物理學科核心素養(yǎng)是教師需要面對的問題。教師可以將教與學碰撞中出現的“好問題”作為提升學生物理學科核心素養(yǎng)的有效教學方式。核心素養(yǎng)視角下初中物理教學中的“好問題”有兩種：一是在“教”中提高學生物理學科核心素養(yǎng)的“階梯”，二是在“學”中落實物理學科核心素養(yǎng)的載體。教師在課堂教學中要突出問題導向，充分利用教與學中的“好問題”，在問題解決中促進學生主動學習、綜合學習、深度學習，提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞：物理學科核心素養(yǎng);教與學;“好問題”

隨著基礎教育新課程改革的不斷推進，發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)逐漸被教師所重視。《義務教育物理課程標準（2022年版）》指出，核心素養(yǎng)是課程育人價值的集中體現，是學生通過課程學科學習逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。物理課程要培養(yǎng)的學科核心素養(yǎng)，主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面。如何在課堂教學活動中提高學生這四個維度的素養(yǎng)，是初中物理教師需要面對的問題。作為一名物理學科的教研員，在日常的聽課過程中我發(fā)現，教師可以將教與學碰撞中出現的“好問題”作為提升學生物理學科核心素養(yǎng)的有效教學方式。從物理學科核心素養(yǎng)的視角，我認為初中物理教與學中的“好問題”應有以下兩種。

一、“好問題”是在“教”中提高學生物理學科核心素養(yǎng)的“階梯”

古人云：“學起于思，思源于疑?！苯處煈Y合學情，有意識、有新意地創(chuàng)設質疑點，引發(fā)學生的思考，有目的、有指向地引導學生的思維發(fā)展，達到“為學生終身發(fā)展奠基”的教學目標。在課堂教學過程中，“好問題”應是在“教”中提高學生物理學科核心素養(yǎng)的“階梯”。當然，這樣的“好問題”需要教師有目的地進行預設。

初中物理教師要從“簡單的事”入手?！昂唵巍钡臉藴适鞘裁?？我認為，它應該是易于被學生接受，且符合初中物理教學和學科核心素養(yǎng)的要求。在實際的課堂中，教師可以嘗試通過“原始物理問題”，設置符合新課改要求的“好問題”?！霸嘉锢韱栴}”指的是自然界及社會生活、生產中客觀存在且未被加工的典型物理現象和事實。下面以人教版《義務教育教科書·物理》九年級第十八章第二節(jié)“電功率”一課為例，闡述在“教”中什么樣的是“好問題”。

教師利用“某地區(qū)在把機械電表更換成智能電表之后，用電費用變化情況”這一具體的生活情境進行了如下的教學設計：

1.提出問題——還原事件背景（播放PPT）

某地區(qū)把機械電表更換成智能電表之后，用電戶的應繳電費相應有所增加。有的用電戶在使用機械電表時，一個月用電200度，電費100元;在使用智能電表后，一個月用電變?yōu)?60度，電費130元。這其中的原因是什么？請帶著這個問題，用本節(jié)課所學的知識觀看視頻。

2.猜想取證——電力部門真實調查（播放視頻）

部分用電戶向電力部門進行用電反饋：更換了智能電表之后，用電器沒有變化，用電時間也沒有變化，但電費卻增長了，是電表不準嗎？將電表拿到質檢部門，質檢部門檢測結果電表沒問題。那問題在哪兒？

電力部門通過組織專家認真調查發(fā)現，其中的一個可能原因是智能電表的靈敏度高了。例如，手機充電時電流很小，原來的機械電表是測不到的，現在智能電表靈敏了，手機充電的電能就能夠測量到了，因此電費會增加。

電力部門又回訪用電戶，一位用電戶表示，原來他們家每月的電費只有100元，現增加至130元。用電戶通過自己測量，發(fā)現家中的供電電壓過高，電力部門工作人員現場測量的電壓是246V，這是耗電增加的原因嗎？

3.討論交流——分組驗證猜想（合作學習）

基于上述視頻，對提出的兩個原因，將學生分成兩個小組進行課堂討論。

（1）猜想一：智能電表靈敏度高了，所以費電。

教師給出討論問題：某款華為手機鋰電池容量為 3000 mAh，充電電壓5 V，假設從0 到充滿需要用一個小時，所需要的電能是多少？

小組通過運算得出結論：W=UIt=5 V×3 A×3600 s=54000 J，54000 J 換算后是0.015度電，以每天充電一次，一個月按30天計算，月耗電是0.45度。

由此得出結論：猜想一不成立。也就是說，電力部門調查的智能電表靈敏度變高不是電費增加的主要原因，因為手機充電所耗費的電量對電費的影響微乎其微。

（2）猜想二：供電電壓過高，耗電增加，所以費電。

教師給出討論問題：供電電壓是220 V時每個月電費100元，假設用電時間不變、用電器電阻不變，現供電電壓變?yōu)?246 V 時，每月電費應該是多少？

小組通過分析運算得出結論： 246 V/ 220 V = 1.12，即電壓變?yōu)樵瓉淼?.12 倍，電阻不變，電流變?yōu)樵瓉淼?.12 倍。因此，所消耗的電能應該是原來的1.12 ×1.12 倍，約為 1.25 倍。所以，合理的電費應該是約125元。

由此得出結論：猜想二成立。也就是說，供電電壓變高，耗電增加，是電費增加的主要原因。

4.深入討論——強化科學方法（教師引領）

通過學生的驗證，用電戶的供電電壓變高，是電費增加的主要原因。教師繼續(xù)提出問題：這說明智能電表有什么優(yōu)點？電力部門應該怎么做？

此時，教師引導學生回到問題的起點，用電戶原來每月的電費只有100元，現增加至130元，通過前面討論學生可知，用電戶的供電電壓變高是電費增加的主要原因。這也說明，相對于機械電表，新的智能電表靈敏度更高了，測量更準確，能有效避免電力資源損失。同時，電力部門也重視用電戶的反饋，通過檢修線路，控制輸出電壓的強度，精確檢測電力設備等方式，改進了服務質量。

通過以上的教學案例可知，教師以真實的事件為素材（原始物理問題）進行巧妙設計，讓問題環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，在學生全身心地投入學習中的同時，既落實了教學的知識目標，又有效提升了學生解決問題的能力。如果從核心素養(yǎng)的視角審視教師設計的“電費增加”這個“好問題”，我們不難發(fā)現，教師以“好問題”為導向，不斷提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。

其一，“物理觀念”的形成?！拔锢碛^念”指的是學生從物理視角形成關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識;是物理概念和規(guī)律等在學生頭腦中的提煉與升華;是學生從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。

在“電費增加”這個“好問題”中所涉及的物質觀念和能量觀念，要通過電功、電功率等初中物理概念的理解來形成，要讓學生體會概念認知的建構過程。這個過程是通過教師創(chuàng)設情境，學生獲得感知，并通過自身的思維加工才能形成的。然后，學生通過練習，熟知概念的內涵，進而形成聯系實際解決問題的能力。教師依據學生生活實際中存在的問題創(chuàng)設情境，是為了更好地讓學生認識概念，并通過思維加工理解概念，從中抽象出概念的共同屬性和本質特征。

其二，“科學思維”的訓練。“科學思維”指的是從物理視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互關系的認識方式;是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用;是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判，進行檢驗和修正，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。它包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素。

在“電費增加”這個“好問題”中，教師針對額定電壓與額定功率概念的真實問題引發(fā)學生的探究欲望，根據已掌握的知識和物理事實、條件，通過科學推理對實際的物理問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結論（猜想一不是主要原因，而猜想二是主要原因）。然后，再回到問題的起點，打破學生原有的思維定式、思維習慣，使學生大膽質疑，從不同角度思考問題，從而了解問題的真正實質。這樣，通過不同角度、不同思維方式的訓練，發(fā)展了學生的“科學思維”。

其三，“科學探究”能力的提升?！翱茖W探究”指的是基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。“科學探究”主要包括問題、證據、解釋、交流等要素。

在“電費增加”這個“好問題”中，教師鼓勵學生在日常生活中發(fā)現問題、提出相應的猜測與假設，幫助學生設計探究方案，收集信息和獲取證據，然后對信息進行處理，在合作與交流中準確表述、評估和反思探究過程與結果。在引導學生驗證猜想后，教師通過質疑這個內驅力，進一步強化了探究過程中“控制變量法”的作用。在整個探究活動的設問過程中，教師將探究水平的能力等級從一級能力水平的理解級（再現、區(qū)分與解釋）無痕地過渡到了二級能力水平的應用級（分析與推理、綜合與論證）。

其四，“科學態(tài)度與責任”的培養(yǎng)?！翱茖W態(tài)度與責任”指的是在認識科學本質的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態(tài)度，以及保護環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展的責任感?！翱茖W態(tài)度與責任”主要包括科學本質、科學態(tài)度、社會責任等要素。

“電費增加”這個“好問題”基于“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，不僅反映了“學有所用、學以致用”的思想，而且關注了學生由知識學習向價值認同、行動自覺的轉化，引導學生關注生活，形成“將科學服務于人類”的意識。此外，教師還通過華為手機的優(yōu)越性能增加學生對國家的認同感與自豪感，并以所學知識明晰供電部門要采取的措施，既踐行了社會主義核心價值觀，又體現了應有的社會責任感。

二、“好問題”是在“學”中落實物理學科核心素養(yǎng)的載體

教師除了應具有必備的物理學科知識外，還應掌握一定的學科教學方法和相應的心理學知識。在課堂教學中，教師在面對學生的疑問時，要有能力將物理學科核心素養(yǎng)內容與教學內容相結合，找到適應此要求的教學方法，將學生的疑問變成在“學”中落實物理學科核心素養(yǎng)的載體，多角度地對學生施加有效影響。

下面以教科版《義務教育教科書·物理》八年級下冊第七章第一節(jié)“力”一課為例，闡述在“學”中什么樣的問題是“好問題”。教師先用生活中的大量事例說明“力的作用是相互的，一個物體在施力的同時也會受到力”，然后進一步引申到“他們是一對大小相等、方向相反、在一條直線上、分別作用在兩個不同物體上的作用力與反作用力”。最后，師生之間產生了如下對話。

生：我在家里做炒雞蛋的時候，把雞蛋磕在碗邊磕破，倒出蛋液。這時，雞蛋磕碗的力和碗給雞蛋的力是不是作用力與反作用力？

師：是（教師未認識到該處內容隱含的問題）。

生：那這兩個力的大小也相等了？

師：對。

生：那為什么雞蛋破了而碗沒破？

師：因為雞蛋的皮兒薄，皮兒薄當然容易破。這個力的大小可以讓“薄”的雞蛋破，但不會讓“厚”的碗破。

生：好吧（從學生“無可奈何”地應答中可以看出他對教師的解釋并不滿意）。

在以上教學案例中，我們姑且不談教師的教學定位與教學行為，只從學生提出的“雞蛋磕碗時，雞蛋給碗的力等于碗給雞蛋的力，為什么雞蛋破了而碗沒破”這個問題出發(fā)，分析它為什么是能促進物理學科核心素養(yǎng)中“物理觀念”落地的“好問題”。

其一，這個問題的學科知識定位是什么？初中物理課程是幫助學生從物理學視角認識自然、解決實際問題，初步形成科學自然觀的一門學科。通過物理學習，可使學生通過對自然現象的感性認識，進一步進行嚴謹的邏輯思維分析，最終形成一定的理性思維體系。從初中物理知識的角度分析，“雞蛋磕碗”這個問題中所涵蓋的物理知識有兩個，即力的相互作用和力的效果。因此，教師在課堂教學過程中，應引導學生基于大量的、身邊的或可以接受的自然現象，通過對現象的分析，提煉出共性的、可供分析的信息。學生在分析信息后，可以運用物理學科內在的邏輯關系，形成物理知識的理解與問題解釋。特別需要指出的是，對于新授課而言，每一個現象的分析必須是具有相同邏輯的，要指向同樣的知識內容，而不是跳躍、發(fā)散的。只有這樣，學生才能聽懂教師在教什么，自己要學什么。在不斷的強化中，教師要讓學生的理性思維形成一定的“自然記憶”，并在此基礎上應對后面的變化與擴展。

其二，學生產生該問題的思維“卡點”在哪里？我們知道，物理思維是在邏輯思維基礎上的“層次分析”。基于一定的邏輯關系（或數學邏輯）從不同角度或不同層面分析同一現象，往往得到不同結論，這也正是初中物理難學的原因之一。對于剛正式接觸物理學習不久的八年級學生而言，讓他們直接從小學科學的現象解讀過渡到初中物理中對一個現象的多角度、多層面分析理解是需要時間的。在“雞蛋磕碗”這個問題上，學生的疑問是：老師剛剛講過“力的作用是相互的，相互作用的兩個力是大小相等的”，那為什么同樣大小的力作用下，只有一個物體（雞蛋）破了？也就是說，學生產生該問題的思維“卡點”在于他的思考過程中，還不能將“力的相互作用和力的效果”這兩個物理知識內容同時對一個現象進行解釋，在他們的思維中還停留在一個知識內容解釋一個現象（情境）的“單一邏輯”關系上。面對這樣的“學情”，恰恰是教師教學的著力點，也就是我們常說的，教學不僅僅要考慮“教什么知識，更多的是要考慮利用知識教什么”的問題。

其三，該問題的解決是否能夠促進學生物理學科核心素養(yǎng)（或核心素養(yǎng)某一方面）的落地？“雞蛋磕碗”的問題解釋涉及物理學科核心素養(yǎng)“物理觀念”方面的素養(yǎng)內容，對該問題的恰當處理正是幫助學生形成并落地“物理觀念”素養(yǎng)中“運動與相互作用觀念”的最佳時機。實際上，學生對“雞蛋磕碗時，雞蛋給碗的力等于碗給雞蛋的力，為什么雞蛋破了而碗沒破”的疑問，正是其物理學習內驅力形成的重要體現。在“雞蛋磕碗”這個問題上，教師的教學應以促進學生“運動與相互作用觀念”的形成為出發(fā)點，幫助學生理解力和運動的多樣性、自然界的統(tǒng)一性;要讓學生在面對生活實踐中的類似情境時，會自然地聯想到與此相關的物理概念和規(guī)律，升華這些物理概念和規(guī)律，最終達到使“物理觀念”落地的目的。

從核心素養(yǎng)的視角審視“雞蛋磕碗”的問題，它是初中物理教與學過程中的一個“好問題”。因為該問題的解決成為“物理觀念”這一物理學科核心素養(yǎng)中“運動與相互作用觀念”形成與落地的有效載體。

通過上述分析，教師需要基于核心素養(yǎng)的要求，在課堂教學中抓住學生“雞蛋磕碗”這個“好問題”，將其視為促進“運動與相互作用觀念”落地的有效載體，引導并提升學生基于邏輯的“層次思維”，克服“單一邏輯”思考問題的制約，突破思維“卡點”，實現有效的課堂教學生成，具體教學實施的建議如下。

生：我在家里做炒雞蛋的時候，把雞蛋在碗邊磕破，倒出蛋液。這時，雞蛋磕碗的力和碗給雞蛋的力是一對相互作用的力，這兩個力的大小是相等的嗎？

師：是的。

生：那為什么雞蛋破了而碗沒破？

師：你的想法很有價值，值得研究。但我要告訴你這是兩個問題。前面我們講過，一個力的存在離不開施力物體與受力物體，施力物體在施力的同時也會受力，這就是力的相互作用原理，且兩個力大小是相等的，所以雞蛋磕碗的力與碗給雞蛋的力大小是相等的。（此時，教師應略有停頓，給學生思考的時間，他們會絞盡腦汁地思考“雞蛋破、碗不破”的原因究竟是什么）

師：那為什么同樣大小的力可以使雞蛋破了而碗沒有破呢？（學的思維“卡點”在于此，所以這里教師要自問自答，不需要給學生留下考慮的時間）

師：這是因為（可以再停頓1～2秒，吸引住學生的注意力），“雞蛋和碗誰破”是力的效果決定的。之前我們講過，力有兩個效果，一個是改變物體的運動狀態(tài)，一個是使物體發(fā)生形變。（這樣既鞏固落實了之前的學習內容，為思維體系形成鋪墊了必要的知識儲備，又引導學生的思考有了方向感，大部分學生會有問題解決的意向或答案）

師：同樣大小的力可以使皮兒薄的雞蛋發(fā)生明顯的形變——“薄”的雞蛋皮破了，而“厚”的碗也會發(fā)生形變，只是不明顯、是微小形變，不易被肉眼觀察到，我們雖然看到的是碗沒有破，但碗也是有形變的。

師：通過這個問題，我發(fā)現同學們非常善于思考（及時的鼓勵會有效增強學生的自信心），但隨著我們物理知識的不斷豐富，我們在分析自然現象或情境時，用一個知識內容就能解決問題的“單一邏輯”思維是不夠的，應該學會多角度、多層面思考，這是物理學習的關鍵所在。（此時的小結是對該問題處理的關鍵，也是這個“好問題”的價值所在，是教學的升華點）

在實際的課堂教學過程中，往往不一定會按照教師預先設計的內容順暢推進，學生會產生很多“好問題”，而這些“好問題”所生成的內容恰恰是學生內心對知識渴求的體現，是鮮活的、具有靈動性的“閃光點”。教師應及時捕捉這些“閃光點”，使預設與生成有效結合，使課堂教學更加真實，這也是教師物理學科教學能力的體現。

綜上，教師在課堂教學中要突出問題導向，充分利用教與學中的“好問題”，在問題解決中促進學生主動學習、綜合學習、深度學習，提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 邢紅軍.原始物理問題教學的研究及教學實踐[J].物理通報，2016（9）.

[2]王言利.核心素養(yǎng)視角下淺談實際物理問題對學生科學思維能力的培養(yǎng)[J].物理通報，2019（2）.

[3]廖伯琴.以學生發(fā)展為本改進普通高中物理課程——《普通高中物理課程標準（2017年版）》解讀[J].人民教育，2018（10）.

（責任編輯：楊強）

作者簡介：郜建輝，天津市紅橋區(qū)教師發(fā)展中心正高級教師，特級教師。

課題項目：本文系天津市教育學會“十四五”教育科研規(guī)劃課題“新時代中學物理教師學科教研的策略研究”研究成果之一。課題編號：KT-006-GH-213。