以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）強(qiáng)調(diào)要“突出問(wèn)題教學(xué)”，以問(wèn)題為線索，讓學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中，運(yùn)用知識(shí)，掌握能力，培育和發(fā)展核心素養(yǎng)。問(wèn)題教學(xué)以解決問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)力，把學(xué)生置于復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中，使學(xué)生圍繞真實(shí)問(wèn)題，通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握解決問(wèn)題的方法和技能，是一種師生互動(dòng)的教學(xué)活動(dòng)。在問(wèn)題教學(xué)中，問(wèn)題是貫穿教學(xué)的主線。教師可以通過(guò)精心設(shè)計(jì)一個(gè)核心問(wèn)題或一系列相關(guān)問(wèn)題，有效地引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生持續(xù)地學(xué)習(xí)。隨著問(wèn)題的提出、分析、執(zhí)行和解決，學(xué)生的模型構(gòu)建、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力得以發(fā)展，從而達(dá)成發(fā)展核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

一、架構(gòu)教學(xué)模型

新課標(biāo)在“速度”這一節(jié)對(duì)學(xué)生的要求是：“能用速度描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，會(huì)測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度?！?在數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)“速度”概念已經(jīng)有了初步認(rèn)識(shí)，但認(rèn)識(shí)是零散、局部和片面的。因此，教師應(yīng)幫助學(xué)生從物理學(xué)角度去理解速度的概念，架構(gòu)教學(xué)模型。

[學(xué)情分析][學(xué)習(xí)目標(biāo)：核心素養(yǎng)][學(xué)業(yè)質(zhì)量要求] [思維教學(xué)原理][學(xué)習(xí)過(guò)程][思維方法] [認(rèn)知沖突][自主建構(gòu)][自我監(jiān)控][應(yīng)用遷移] [創(chuàng)設(shè)情境與模型建構(gòu)][分析比較與科學(xué)推理][實(shí)驗(yàn)測(cè)量與科學(xué)論證][" 遷移應(yīng)用與質(zhì)疑創(chuàng)新][觀察，比較，討論，

根據(jù)思維教學(xué)原理，思維教學(xué)主要包括認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控、應(yīng)用遷移等要素。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用觀察、比較、推理、討論、概括、反思、遷移、分析因果關(guān)系、發(fā)散思維等多種思維方法，經(jīng)歷創(chuàng)設(shè)情境與模型建構(gòu)、分析比較與科學(xué)推理、實(shí)驗(yàn)測(cè)量與科學(xué)論證、遷移應(yīng)用與質(zhì)疑創(chuàng)新等一系列思維活動(dòng)與學(xué)習(xí)過(guò)程。在逐層遞進(jìn)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題引領(lǐng)下，教學(xué)活動(dòng)不斷進(jìn)階與升級(jí)，逐步抵達(dá)培育學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

二、創(chuàng)設(shè)情境與模型建構(gòu)

問(wèn)題1：如何比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢？

播放視頻：某次運(yùn)動(dòng)會(huì)舉行了男子4×100米接力賽。中國(guó)隊(duì)第四棒選手在最后10米成功反超他國(guó)選手，以38秒29的驚人成績(jī)奪得冠軍。

之后，筆者設(shè)置了如下活動(dòng)：

活動(dòng)1：將學(xué)生分為紅隊(duì)和黃隊(duì)，每隊(duì)各派一名選手。要求他們分別沿著等長(zhǎng)的紅色和黃色直線腳跟緊貼著腳尖前行。教師下達(dá)指令后，兩名選手從同一起點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，直到抵達(dá)終點(diǎn)。其他同學(xué)根據(jù)觀察結(jié)果，判斷哪名選手運(yùn)動(dòng)得更快。

活動(dòng)2：兩隊(duì)分別再派一名選手進(jìn)行比賽。比賽途中，教師會(huì)下達(dá)“停止”口令。選手聽(tīng)到口令后，立刻停止運(yùn)動(dòng)。其他同學(xué)根據(jù)觀察結(jié)果，判斷哪名選手運(yùn)動(dòng)得更快。

【設(shè)計(jì)意圖】活動(dòng)1中，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和比較誰(shuí)先到達(dá)終點(diǎn)，以此來(lái)判斷哪位選手運(yùn)動(dòng)得更快?；顒?dòng)2中，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和比較相同時(shí)刻誰(shuí)走得遠(yuǎn)，以此來(lái)判斷哪位選手運(yùn)動(dòng)得更快。學(xué)生通過(guò)觀察、比較、討論、分析和思考，建立兩個(gè)比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的理論模型：一是“相同路程比時(shí)間”，二是“相同時(shí)間比路程”。最后，筆者再引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用這兩種理論模型，分析比較視頻中男子4×100米接力比賽的運(yùn)動(dòng)情況，以提升其知識(shí)的應(yīng)用能力。

三、分析比較與科學(xué)推理

問(wèn)題2：如何理解速度的概念？

活動(dòng)3：紅隊(duì)和黃隊(duì)再各派一名選手，從不同起點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，直到抵達(dá)終點(diǎn)。其他同學(xué)判斷哪名選手運(yùn)動(dòng)得更快。

這次活動(dòng)兩名選手運(yùn)動(dòng)路程和所用時(shí)間都不相同，其他學(xué)生無(wú)法直接通過(guò)觀察和比較得出哪名選手運(yùn)動(dòng)得更快。為了將問(wèn)題具體化，筆者讓學(xué)生用卷尺和秒表測(cè)量?jī)擅x手運(yùn)動(dòng)的路程和所用時(shí)間，讓學(xué)生通過(guò)分析、比較、概括、闡明變量關(guān)系等科學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算和分析，并統(tǒng)計(jì)在表1中。

兩種比較方法，一是比較兩隊(duì)在1秒時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程，回歸相同時(shí)間比路程這一理論模型；二是比較兩隊(duì)通過(guò)1米路程所用的時(shí)間，回歸相同路程比時(shí)間的理論模型。通過(guò)比較，學(xué)生能從物理學(xué)的視角理解速度的意義，學(xué)會(huì)分析比較“路程/時(shí)間”與“時(shí)間/路程”的聯(lián)系與區(qū)別，形成在變量都不相同的情形下，可以用兩者比值進(jìn)行比較的思想。再結(jié)合實(shí)際，告知學(xué)生人們慣用相同時(shí)間比路程的方法比較運(yùn)動(dòng)的快慢。

【設(shè)計(jì)意圖】經(jīng)歷一系列思維活動(dòng)，學(xué)生對(duì)速度這一物理量的理解從數(shù)學(xué)計(jì)算層面上升到物理意義層面，科學(xué)推理和科學(xué)論證能力得到了培養(yǎng)。

四、實(shí)驗(yàn)測(cè)量與科學(xué)論證

問(wèn)題3：如何測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度？

活動(dòng)4：自制紙錐，并將其從高處釋放，測(cè)量紙錐下落的速度。

本次活動(dòng)，筆者以問(wèn)題串的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）要測(cè)量紙錐下落的速度，你認(rèn)為需要測(cè)量哪些物理量？

（2）你打算用什么器材測(cè)量這兩個(gè)物理量？

（3）紙錐下落的距離是初始紙錐底部到地面的距離，還是紙錐頂部到地面的距離？為什么？

（4）對(duì)紙錐下落的高度有什么要求？

（5）怎樣能使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確？

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立思考，經(jīng)歷了科學(xué)論證、分析評(píng)估的過(guò)程，在方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)測(cè)量過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行了評(píng)價(jià)、解釋、交流、總結(jié)、誤差分析、方案改進(jìn)等一系列進(jìn)階性的思維活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了思維活動(dòng)的“自我監(jiān)控”。

五、遷移應(yīng)用與質(zhì)疑創(chuàng)新

問(wèn)題4：速度與日常生活和社會(huì)發(fā)展有哪些聯(lián)系？

活動(dòng)5：測(cè)量中學(xué)生正常步行的速度。現(xiàn)在有很多工具，如手機(jī)、手環(huán)等，不需要借助直尺和秒表等測(cè)量工具，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的檢測(cè)。筆者讓學(xué)生借助這些工具，測(cè)量一名中學(xué)生正常步行的速度。

活動(dòng)6：閱讀新聞材料“空中出租車(chē)”。電動(dòng)垂直起降飛行器M1“空中出租車(chē)”在上海成功完成首飛。它可乘坐5人，最大承載質(zhì)量為500千克，速度可達(dá)200千米每小時(shí)，將原本需要2小時(shí)的出行時(shí)間縮短到半小時(shí)左右，大大提高了出行效率，滿足了人們短途旅行快速出行的需求。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過(guò)在真實(shí)情境中應(yīng)用物理知識(shí)這一過(guò)程，可以真切體會(huì)到物理知識(shí)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ罴吧鐣?huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，在實(shí)際問(wèn)題中遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、方法與科學(xué)思想，能進(jìn)一步理解速度的概念。

指向科學(xué)思維發(fā)展的物理問(wèn)題教學(xué)，以發(fā)展科學(xué)思維為目標(biāo)，以問(wèn)題教學(xué)為主要教學(xué)方式，讓學(xué)生在系列化驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的逐層解決過(guò)程中，學(xué)習(xí)知識(shí)，發(fā)展能力。本節(jié)課中，筆者帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)速度概念與公式、理解速度物理意義的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了“趣味運(yùn)動(dòng)”活動(dòng)和“測(cè)量紙錐下落速度”的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生理解速度概念，將知識(shí)遷移應(yīng)用到真實(shí)的情境中。并且筆者充分利用生活中的教育資源，將相關(guān)前沿科技引入課堂，如智能手表的測(cè)速功能、空中出租車(chē)等成果，以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

（作者單位：江蘇省太倉(cāng)市第二中學(xué)）