貫穿式問(wèn)題鏈在高中物理課堂教學(xué)中的實(shí)踐探究

物理學(xué)作為一門研究物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，其核心在于探究自然現(xiàn)象與揭示客觀規(guī)律。然而，在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師傾向于直接講解結(jié)論，忽視對(duì)學(xué)生思維過(guò)程的引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生的課堂參與度和學(xué)習(xí)效果欠佳。針對(duì)這一問(wèn)題，教師可在課堂中應(yīng)用貫穿式問(wèn)題鏈，通過(guò)一系列環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在“問(wèn)題一思考一解答”的循環(huán)中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。本研究結(jié)合高中物理教學(xué)的特點(diǎn)，以貫穿式問(wèn)題鏈為抓手，探索其在課堂五個(gè)階段的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以期為物理教學(xué)提供啟發(fā)性的實(shí)踐路徑。

一、導(dǎo)入階段：運(yùn)用引導(dǎo)型問(wèn)題鏈，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

引導(dǎo)型問(wèn)題鏈?zhǔn)侵附處熅脑O(shè)計(jì)一系列邏輯遞進(jìn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生從已有認(rèn)知出發(fā)，逐步深入探究新知識(shí)的過(guò)程。在課堂導(dǎo)入階段，教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題鏈應(yīng)貼近學(xué)生的認(rèn)知水平和生活經(jīng)驗(yàn)，幫助他們對(duì)新知形成初步感知。這種漸進(jìn)式的提問(wèn)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，能夠逐步提升學(xué)生的認(rèn)知思維，為后續(xù)學(xué)習(xí)活動(dòng)打下良好基礎(chǔ)[1]。

以人教版高中物理必修第三冊(cè)的“庫(kù)侖定律”為例，學(xué)生在生活中常接觸到靜電現(xiàn)象，這些現(xiàn)象揭示了電荷間的相互作用，為課堂導(dǎo)入提供了豐富素材。教師可在導(dǎo)入階段進(jìn)行以下演示實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)氣球用毛巾摩擦后懸掛在支架上，將用毛皮摩擦后的玻璃棒靠近紙屑。在此基礎(chǔ)上，教師提出問(wèn)題：“你觀察到了哪些現(xiàn)象？”學(xué)生經(jīng)觀察，能夠描述“氣球之間相互排斥”“玻璃棒吸引紙屑”等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象揭示了電荷作為一種基本物質(zhì)屬性所引發(fā)的吸引或排斥作用力，學(xué)生通過(guò)觀察可初步感知電荷間作用力的存在。

隨后，教師借助問(wèn)題鏈引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考“帶電”這一概念：“為什么有些物體會(huì)相互吸引，而有些會(huì)相互排斥？”“你認(rèn)為電荷間的吸引力或排斥力的大小可能與哪些因素有關(guān)？”結(jié)合電磁學(xué)基本理論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到電荷間作用力不僅與電荷種類有關(guān)，還與電荷量以及電荷的距離存在特定關(guān)系。通過(guò)現(xiàn)象分析與推測(cè)，學(xué)生逐步接近庫(kù)侖定律的核心內(nèi)容。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)現(xiàn)象共性，提出導(dǎo)入階段的核心問(wèn)題：“電荷間的相互作用力是否遵循某種定量關(guān)系？”這一系列引導(dǎo)性問(wèn)題鏈的運(yùn)用，創(chuàng)設(shè)了熟悉且有趣的情境，降低了物理學(xué)習(xí)的抽象性，使學(xué)生逐步從描述現(xiàn)象過(guò)渡到提出假設(shè)，主動(dòng)參與知識(shí)建構(gòu)。同時(shí)，這一過(guò)程將學(xué)生的感性認(rèn)知引向理性分析，為后續(xù)學(xué)習(xí)庫(kù)侖定律奠定基礎(chǔ)。

二、講解階段：巧設(shè)探究型問(wèn)題鏈，推動(dòng)深度學(xué)習(xí)

探究型問(wèn)題鏈的核心在于鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)，即問(wèn)題之間具有緊密的邏輯關(guān)聯(lián)，每個(gè)問(wèn)題都為下一個(gè)問(wèn)題的解決奠定認(rèn)知基礎(chǔ)，同時(shí)探究深度逐步提升。在設(shè)計(jì)探究型問(wèn)題鏈時(shí)，教師需為學(xué)生搭建合理的探究框架，并在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)撥，幫助學(xué)生突破思維瓶頸；學(xué)生則在逐步解決問(wèn)題的過(guò)程中，經(jīng)歷從觀察、假設(shè)到驗(yàn)證、歸納的完整思維過(guò)程。這種設(shè)計(jì)既為學(xué)生提供了充分的思考空間，又兼顧了不同學(xué)習(xí)能力學(xué)生的參與感與成就感，從而促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)[2]。

例如，在學(xué)習(xí)庫(kù)侖定律時(shí)，理解點(diǎn)電荷模型、庫(kù)侖定律的適用條件及其語(yǔ)言表達(dá)是關(guān)鍵。教師可提出以下問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生探究：“什么是點(diǎn)電荷？它與力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)有什么相似之處？”“如果兩個(gè)帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于它們的尺寸和形狀，這樣的帶電體可以看作點(diǎn)電荷嗎？為什么？”通過(guò)這些問(wèn)題，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到點(diǎn)電荷是一種理想化模型，忽略形狀和大小，僅保留電荷量，這是庫(kù)侖定律適用的前提條件。

隨后，教師可借助庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)演示或動(dòng)畫模擬，引導(dǎo)學(xué)生探究庫(kù)侖定律的兩大關(guān)鍵關(guān)系，并提出以下問(wèn)題：“保持兩點(diǎn)電荷的電荷量不變，僅改變它們之間的距離 r ，靜電力 F 如何變化？實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明 F 與 r 的關(guān)系是什么？”“保持兩點(diǎn)電荷之間的距離 r 不變，僅改變它們的電荷量 ，靜電力 F 如何變化？實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明 F 與 q₁ 和 q₂ 的關(guān)系是什么？”經(jīng)過(guò)討論和歸納，學(xué)生能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出靜電力 F 的關(guān)系式： 其中k=9.0×10⁹N?m²/C² ，叫作靜電力常量。接著，教師可通過(guò)情景式提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生深入思考：“庫(kù)侖定律是否適用于所有電荷？帶電體的大小是否會(huì)影響公式的使用？”“當(dāng)兩點(diǎn)電荷處于非真空環(huán)境時(shí)，靜電力是否仍然滿足公式？”“如果兩個(gè)帶電體距離很近，且電荷分布發(fā)生了變化，庫(kù)侖定律是否仍然成立？”通過(guò)分析探討上述問(wèn)題，學(xué)生能總結(jié)出庫(kù)侖定律的適用條件：真空中兩個(gè)帶電體保持相對(duì)靜止，且彼此間距離遠(yuǎn)大于帶電體自身尺寸，形狀和電荷分布的影響可忽略。同時(shí)，學(xué)生也能認(rèn)識(shí)到，當(dāng)電荷分布不均勻或介質(zhì)不是真空時(shí)，庫(kù)侖定律不再適用。在這一系列探究型問(wèn)題鏈的引導(dǎo)下，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究逐步過(guò)渡到理論構(gòu)建，經(jīng)歷了完整的學(xué)習(xí)路徑[3]。

三、辨析階段：設(shè)置辨誤型問(wèn)題鏈，引發(fā)認(rèn)知沖突

與旨在鼓勵(lì)學(xué)生自主探索的探究型問(wèn)題鏈不同，辨誤型問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處熁趯W(xué)生常見錯(cuò)誤類型設(shè)計(jì)的，其目標(biāo)是通過(guò)直接或間接的方式引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到自身錯(cuò)誤。教師用一系列精心設(shè)計(jì)的問(wèn)題，促使學(xué)生重新審視自己的思維邏輯，逐步揭示錯(cuò)誤所在，避免學(xué)生長(zhǎng)期陷入誤區(qū)。

例如，在應(yīng)用庫(kù)侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，學(xué)生可能會(huì)在理解題目后直接代入數(shù)據(jù)用公式進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)靜電力的數(shù)值。然而，這種解題方式可能忽略了公式中的某些物理意義。對(duì)此，教師可以設(shè)計(jì)如下辨誤型問(wèn)題鏈。

題目：兩點(diǎn)電荷 Q₁=+3μC ， Q₂=-3μC ，且二者之間的距離為2米，求 Q₁ 和 Q₂ 之間的靜電力。

問(wèn)題1：題目中的已知條件有哪些？這些條件分別表示什么物理量？

問(wèn)題2：我們可以用哪個(gè)公式來(lái)計(jì)算靜電力？公式中的每個(gè)變量的單位需要滿足什么條件？

這些問(wèn)題可以幫助學(xué)生梳理題目中的關(guān)鍵信息，明確各個(gè)變量的物理意義，促使學(xué)生重視單位的匹配，確保在進(jìn)行公式計(jì)算時(shí)各個(gè)變量的單位一致，從而避免由于單位不匹配引發(fā)的計(jì)算錯(cuò)誤。學(xué)生完成運(yùn)算后，教師可以繼續(xù)引導(dǎo)：“代入公式進(jìn)行計(jì)算后，結(jié)果是否合理？如果不合理，問(wèn)題可能出在哪里？”這個(gè)問(wèn)題能幫助學(xué)生反思計(jì)算過(guò)程，尤其是單位換算是否正確，或者是否在計(jì)算過(guò)程中遺漏了某些細(xì)節(jié)。若計(jì)算結(jié)果與預(yù)期不符，教師可以進(jìn)一步提出假設(shè)性問(wèn)題：“計(jì)算出的靜電力與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值差異較大，可能是什么原因?qū)е碌?？”這一問(wèn)題能幫助學(xué)生識(shí)別錯(cuò)誤，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)果來(lái)糾正思維偏差。此外，教師還可以提出反證情境問(wèn)題：“如果電荷不是點(diǎn)電荷，而是具有連續(xù)的空間分布，庫(kù)侖定律是否仍然適用？在這種情況下，應(yīng)如何計(jì)算電荷間的相互作用力？”這一問(wèn)題能拓寬學(xué)生的思維，使其意識(shí)到庫(kù)侖定律僅適用于點(diǎn)電荷或電荷分布均勻的情況，而當(dāng)處理實(shí)際帶電體時(shí)，靜電力的計(jì)算需要采用更復(fù)雜的方法，如積分或數(shù)值模擬。為了提升問(wèn)題鏈的深度和多樣性，教師還可以提出具有挑戰(zhàn)性的開放性問(wèn)題：“如果庫(kù)侖定律需要在非真空介質(zhì)（如水）中應(yīng)用，應(yīng)該如何調(diào)整公式以考慮介質(zhì)的影響？”這一問(wèn)題能引導(dǎo)學(xué)生考慮不同介質(zhì)對(duì)電荷作用力的影響，學(xué)習(xí)如何在不同情境下應(yīng)用庫(kù)侖定律。

四、練習(xí)階段：借助應(yīng)用型問(wèn)題鏈，促進(jìn)知識(shí)遷移

應(yīng)用型問(wèn)題鏈?zhǔn)腔谡鎸?shí)情境或?qū)嵺`問(wèn)題設(shè)計(jì)的一組引導(dǎo)性問(wèn)題，旨在幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。在設(shè)計(jì)應(yīng)用型問(wèn)題鏈時(shí)，教師需要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，逐步設(shè)置由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的問(wèn)題，幫助學(xué)生理解知識(shí)在不同場(chǎng)景中的作用，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，建構(gòu)系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

例如，在教學(xué)“靜電力計(jì)算”的過(guò)程中，教師可以在課堂練習(xí)階段出示以下練習(xí)題：

在一個(gè)假設(shè)的原子模型中，質(zhì)子和電子之間的距離為 2.5×10^-10mΩ 已知質(zhì)子的質(zhì)量為 1.67×10^-27kg ，電荷量為 ^+1.6×10-19C ，電子的質(zhì)量為 9.1×10^-31kg ，電荷量為 -1.6×10^-19C

問(wèn)題1：如何計(jì)算質(zhì)子和電子之間的庫(kù)侖力？

問(wèn)題2：如何計(jì)算質(zhì)子和電子之間的萬(wàn)有引力？

問(wèn)題3：如何比較庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的大??？

問(wèn)題4：庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力如何影響原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？

問(wèn)題1引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算質(zhì)子和電子之間的庫(kù)侖力。庫(kù)侖力描述帶電粒子之間的電荷相互作用力，其大小可由庫(kù)侖定律公式得出。在題目所設(shè)情境中，質(zhì)子和電子帶有相反電荷，相互吸引。學(xué)生需要識(shí)別公式中的變量，代入題目所給數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從中體會(huì)帶電粒子之間電磁力的強(qiáng)度和作用特點(diǎn)。問(wèn)題2讓學(xué)生計(jì)算質(zhì)子和電子之間的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力描述物體之間由于質(zhì)量而產(chǎn)生的相互吸引力，其大小可由萬(wàn)有引力定律公式得出。在此情境下，質(zhì)子和電子之間存在微小的萬(wàn)有引力，學(xué)生需要回憶萬(wàn)有引力公式，將題目所給的質(zhì)量和距離代入計(jì)算，并認(rèn)識(shí)到萬(wàn)有引力在原子尺度下的作用幾乎可以忽略不計(jì)。問(wèn)題3則讓學(xué)生比較庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的大小，幫助他們理解兩者在粒子間的相對(duì)作用。學(xué)生通過(guò)計(jì)算庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的比值，能夠直觀感受二者在數(shù)量級(jí)上的顯著差異，并進(jìn)一步分析庫(kù)侖力在微觀尺度下遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力的原因。這一結(jié)論對(duì)于后續(xù)物理學(xué)習(xí)至關(guān)重要。問(wèn)題4引導(dǎo)學(xué)生思考庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力如何影響原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在分析這兩種力的特點(diǎn)時(shí)，學(xué)生將探討它們對(duì)原子模型的不同貢獻(xiàn)。庫(kù)侖力提供了原子核和電子結(jié)合的基本機(jī)制，相比之下，萬(wàn)有引力在原子尺度下的作用極其微弱，幾乎可以忽略不計(jì)。因此，庫(kù)侖力是維持原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。如果萬(wàn)有引力取代庫(kù)侖力成為原子內(nèi)部力學(xué)平衡的主導(dǎo)因素，原子結(jié)構(gòu)將無(wú)法維持穩(wěn)定。

以上問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生逐步內(nèi)化所學(xué)知識(shí)，加深對(duì)庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的理解，并學(xué)會(huì)將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程中[4]。

五、總結(jié)階段：引入概括型問(wèn)題鏈，深化理解與反思

概括型問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處熢谡n堂總結(jié)階段，基于整個(gè)教學(xué)過(guò)程和知識(shí)體系設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題，旨在引導(dǎo)學(xué)生回顧和梳理所學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)知識(shí)的整合與反思。部分高中生在物理學(xué)習(xí)中很少主動(dòng)進(jìn)行總結(jié)和歸納，容易產(chǎn)生認(rèn)知混亂。因此，教師應(yīng)通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)概括型問(wèn)題鏈，幫助學(xué)生系統(tǒng)化地鞏固所學(xué)知識(shí)，查找知識(shí)漏洞。

例如，在講解完庫(kù)侖定律后，教師可以設(shè)計(jì)一組有層次的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)所學(xué)內(nèi)容： ① 庫(kù)侖定律描述了電荷之間的什么關(guān)系？它與萬(wàn)有引力定律有什么相似之處和不同之處？ ② 根據(jù)庫(kù)侖定律，兩個(gè)電荷間的相互作用力與哪些因素有關(guān)？在什么情況下，庫(kù)侖力的大小會(huì)增大或減??？ ③ 如何從庫(kù)侖定律中理解距離和電荷量對(duì)庫(kù)侖力的影響？ ④ 根據(jù)庫(kù)侖定律，如何分析多個(gè)電荷作用下的合力問(wèn)題？

這些問(wèn)題能夠幫助學(xué)生系統(tǒng)回顧庫(kù)侖定律相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的梳理與整合，使他們從宏觀和微觀兩個(gè)層次回顧庫(kù)侖力的定義、庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的異同、影響庫(kù)侖力大小的因素等，形成清晰的知識(shí)框架。在總結(jié)過(guò)程中，教師要敏銳地捕捉學(xué)生的思維盲點(diǎn)，并適時(shí)提供指導(dǎo)。例如，部分學(xué)生可能會(huì)忽略某些知識(shí)細(xì)節(jié)，如庫(kù)侖定律中距離的平方反比關(guān)系，或者混淆電荷量的正負(fù)對(duì)力的方向的影響，導(dǎo)致整體知識(shí)架構(gòu)出現(xiàn)漏洞。此時(shí)，教師可以借助圖示、電荷模型等方式幫助學(xué)生突破認(rèn)知障礙，彌補(bǔ)知識(shí)空白，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式[5]。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，貫穿式問(wèn)題鏈在高中物理教學(xué)中的運(yùn)用，能夠有效提升學(xué)生思維的深刻性和靈活性，引導(dǎo)學(xué)生沿著正確的思維路徑探究新知。在教學(xué)過(guò)程中融入引導(dǎo)型、探究型、辨誤型、應(yīng)用型、概括型問(wèn)題鏈，有助于學(xué)生逐步掌握物理知識(shí)，形成物理觀念，提高科學(xué)思維水平和問(wèn)題解決能力。為了獲得良好的教學(xué)效果，教師需要根據(jù)不同的教學(xué)環(huán)節(jié)、知識(shí)點(diǎn)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，靈活調(diào)整問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，營(yíng)造富有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)遷移到物理問(wèn)題分析中，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)定律的普適性，使學(xué)生在探索和思考中實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1］王俊峰，卞望來(lái)．高中物理問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)教學(xué)研究［J].試題與研究，2024（32）：31-33.

[2]胡成，何迪倩，石美玲.課前學(xué)習(xí)診斷支持下的物理問(wèn)題鏈教學(xué)設(shè)計(jì)：以“波長(zhǎng)、頻率和波速”教學(xué)為例［J].物理教學(xué)，2024，46（1）：7-11.

[3」高財(cái)遠(yuǎn).基于高階思維培育的高中物理問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)［J」.學(xué)周刊，2023（22）：84-86.

[4］解鳳英.例談高中物理“問(wèn)題鏈”教學(xué)與科學(xué)思維培養(yǎng)［J].新智慧，2022（31）：7-9.

[5］許文怡.巧用物理問(wèn)題鏈促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究［J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2022，51（2）：18-20.