科學探究活動中“問題鏈”的設計

曾海輝

摘要： 鑒于科學探究在科學課程中的重要地位，已有越來越多的科學教師將其應用于科學課堂，但也有越來越多的老師對其盲目推崇。筆者認為，設計基于核心素養的“鏈式問題”，是擺脫誤區、實現真正探究的有效方式。

關鍵詞： 科學課程? 探究活動? 問題鏈? 電磁感應

在新課改的助推下，科學探究已然成為初中科學課堂中一種司空見慣的教學形式。如何設計科學探究活動，使之能夠基于學生學情、源于生活情境、指導科學方法、揭示科學本質、體現科學精神、提升關鍵能力、形成科學思維，以提升學生的核心素養，成為當下科學老師必需關注的問題。

一、探究活動“問題鏈”設計的必要性

當下科學教學中的探究活動明顯存在形式化的現象，教師意識過于強勢及對學情的忽視是主要原因，導致科學探究活動未能重視科學思維、科學觀念、科學態度的培養，更不用說提升學生的學科“核心素養”了。

在科學探究中，探索者不斷地提出新的問題并一個個將其解決，最終消除起初的疑問。這個過程中的多個有著千絲萬縷關系的問題，按照一定的邏輯順序排列在一起，形成了一個問題組，即“鏈式問題”。如何設計有效的“鏈式問題”，成為實現真正探究的關鍵。

二、 探究活動“問題鏈”教學策略（以《磁生電》為例）

本節課的設計出自筆者的一次教學評比。因教學內容是隨機抽取的，與平時教學的最大差異在于學生的知識基礎：在設計本節教學內容前的調查中發現，學生對電磁感應所需要的“電”“磁”等相關知識基礎尚未具備，對涉及的“電路”“電表”“磁場”“磁感線”等概念更是一無所知。基于這樣的學情，我將該課設計成了“探究課”，通過實踐得出了如下體會：

1.基于學生興趣，設計“情境鏈”，激發探究欲望

在進行探究活動前，首先要讓學生形成探究動機。多數學者認為“人類探索自然的主要動力來自對自然事物的好奇心和求知欲”，而認知沖突恰恰能夠很好地激發好奇心和求知欲。為充分激發學生的興趣，調動學生的積極性，筆者用了一個自制教具——將一個揚聲器的兩根電線與一個線圈兩端接線相連，設置引入情境，即利用磁鐵、線圈的電磁感應現象產生的電流使音箱發聲。

教學片斷：

課前，事先將教室音箱電源插頭拔去，并為同學們播放音樂，發現沒有聲音。

生1：音箱怎么沒有聲音呢？

生2：沒插電源，沒有電。

師：音箱沒有接通電源，所以沒有聲音。老師帶來了一個音箱，也沒有接通電源。不過老師把音箱的兩根線和這個“線圈”的兩個線頭相連，再用一個U型磁鐵，接下來老師將用這些裝置做個實驗，請大家靜靜地聽。有什么聲音？

生：有“呲呲”的聲音。

師：根據教室音箱的現象，沒有電就不會發聲，而老師這個音箱有聲音，說明了什么？

生：有電。

師：有電？沒有接電源，怎么會有電呢？（板書：電從哪里來？）

或者說，實驗中產生電流的條件是什么？

此情境中音箱在沒有接電源的情況下發出了聲音，這與學生的原有認知“音箱沒有電不能發聲”相關甚大，使學生的認知產生沖突，從而激發學生的好奇心和求知欲。而課前“拔出電源，放音樂”的環節設置，更有助于喚醒學生心中的原有認知，使認知沖突更加明顯。此時，在學生心中已經暗暗地產生了“沒有電源，哪來的電？”的疑問。而追問“怎么會有電？”使學生心中的疑問提升到研究的層面，實現探究問題由學生提出的目的。

2.基于學生思維，設計“引導鏈”，助推探究進程

進入問題情境后，學生將一步一步推進探究進程，以找出最終的答案。此時，需要老師的合理引導。設計“引導鏈”，可以促進學生探究活動的進行，明確探究方法，滲透過程與方法目標，突出理性思維的價值，把握思維方向，使學生成為“探索”的主體。

教學設計片斷：

問題1：實驗中產生電流的條件是什么？

生：（思考，未能回答。）

問題2：問題轉換一下，剛才這個實驗中，產生電需要哪些器材？

生：磁鐵、線圈。

問題3：有了磁鐵、線圈就一定能產生電流嗎？

生：（小組討論，后代表回答，上臺演示，提出要求：需要能夠測試是否有電的儀器。）

師：（給出“靈敏電流計”，并提供說明書，幫助學生連接電路。）

生：（繼續演示實驗，結果仍然沒有電產生。此時教師上臺以正確的方法操作，卻能使靈敏電流計指針偏轉。）

問題4：老師的做法與他有什么不同？

生：磁鐵與線圈相對運動方式不同。

提問5：怎樣運動才能產生電？

生：（思考，無法回答。）

師：（降低難度，出示PPT）以下幾種運動方式，哪些能產生電？用你手上的器材，四人一小組做做看。

生：（小組活動，展示成果。）

問題6：同樣是運動，左右運動產生電，上下，前后運動不能產生電，這是什么原因？

生：（思考，無法回答。）

問題7：問題轉換，不同的運動方式，結果不同，你覺得是這些器材里的哪一個什么起了影響作用？

此教學片斷中，每一個問題都是以學生的思維為依據，而每一個問題又影響了學生的思維。例如，提出問題1時，難度已經超過了學生的能力范圍，學生無法回答，則設計問題2，以降低難度。問題和思維相互作用，如同發生了化學反應，結果有很奇妙的助推效果。

3.基于學生基礎，設計“引申鏈”，解決探究疑難

自然狀態下的科學探究是沒有明確方向的，科學探究在摸索中前進。大多數探究往往是因為一個現象提出問題，進而進行探索研究。至少在探究完成之前，我們并不確定探索道路上會遇到哪些困難，所以只能在遇到困難后，通過文獻查閱、向他人請教、理論推理等方法解決相應問題，使探究得以繼續。缺少困難的科學探究不是真正的探究。對于教學中的科學探究，遇到困難更是在所難免，這就要求教師針對學生遇到的困難，根據學生的原有認知，結合學生的最近發展區，設計“引申鏈”，為學生補充相應的知識基礎，協助學生架設必要的支架，消除探究道路上的荊棘。

教學設計片斷：

問題A：不同的運動方式，結果不同，你覺得是這些器材里的哪一個什么起了影響作用？

生：磁鐵……

問題B：對于磁你了解它的哪些知識呢？

生：同極相斥，異極相吸。

師：（實驗：“隔著書本吸引鐵釘”。）

問題C：磁鐵為何可以不接觸而吸引鐵釘？

生：（未得出答案。）

師：關于磁，同學們的了解并不豐富，不過老師可以幫助大家。

生：磁場！（未等老師把話說完，有個別學生便喊出答案。）

師：那請這位同學幫老師說說看。

學生介紹磁場，教師補充說明。

師：同學們所說的磁場真實存在，上述實驗中就是磁場在發揮作用。（實驗：“U形磁鐵磁感線”。）

問題D：你能分析鐵屑的分布特點嗎？

生：看似一條條線。

師：這就是科學中的“磁感線”，它可用來描繪磁場的分布。其實U型磁鐵周圍的磁感線分布是這樣的。而老師把本實驗中相應的磁感線畫了出來。

問題E：請你結合以上信息，找出三種運動的不同之處。

生：左右運動時，線圈需把磁感線割斷，而其他兩種運動不用。

之后，生生、師生共同探討、補充、修正，生成“切割磁感線運動”的表述。

在此教學片斷中，學生探究遇到了本節課中最大的困難，那就是尚不知何為“磁場”“磁感線”，因而不知道為何會產生電流。而此時教師將問題內容加以引申，引導學生補充未知知識，以分析電磁感應中磁鐵與線圈的相對運動方式， 繼續推進探究進程。教學中問題1至問題5組成了一個“問題鏈”，它的作用是在學生探究中遇到疑難時，一步步引導學生通過合作學習、 向老師求助、查閱資料等手段，獲得必要的知識基礎，排除阻礙，使探究活動順利進行。

4.基于學生評價，設計“拓展鏈”，生成新探究新資源

在探究活動之后，評價是必不可少的環節。而對學生評價的結果又可作為設計下一教學內容的依據。問題“拓展鏈”的設計與引入，可實現教學評價，并促進新探究資源的生成。

教學片斷：

師：本節課已經接近尾聲了，最后，請一位同學在學完“電磁感應”知識之后，再上臺來為大家演示電磁感應現象。

生：（上臺演示，成功發電。）

師：大家有沒有看到，這位同學演示的過程中，靈敏電流計的指針有時向左偏轉有時向右偏轉。

問題1：你知道指針偏轉的方向不同意味著什么嗎？

生1：正負極不同。

生2：電流方向不同。

問題2：那你知道電流方向與哪些因素有關嗎？

生：（思考，但無法回答。）

師：這個問題就留給同學們課后探究，不過大家要記住，在探究過程中應該注意探究的方法，遇到困難可以查閱資料，也可向老師或同學求助。

此片斷中，筆者特意設計了學生再次上臺演示電磁感應實驗的環節，意在對學生的學習效果進行評價的同時，又可以從學生演示的現象中提出新的探究資源， 使探究活動從課內延伸到課外，探究內容從“產生感應電流的條件”拓展到“電流方向的影響因素”，同時也可實現過程方法與情感目標 的滲透，可謂一舉多得。而問題1、問題2的設置，就構成了“拓展鏈”，在這一目的達成的過程中起到關鍵作用。

鑒于科學探究在科學課程中的重要地位，筆者認為，如何去偽存真，使科學探究教學擺脫現有的誤區，實現以學生為主體的真探究，尤為重要。筆者以教學實踐為依托，以學生的興趣、思維活動、知識基礎及評價結果為依據，進行了針對性的“鏈式問題”設計教學探索，力求培養學生的科學精神，提升學生的關鍵能力和高階思維，進而提升學生的核心素養，效果較為顯著。當然，實踐中筆者也發現，科學探究中“問題鏈”設計的整體性、問題與問題之間的邏輯順序等問題，將直接影響教學效果，這也是筆者進一步探索的方向。

參考文獻：

[1]胡先錦，賈彩燕.問題鏈教學模式在高中化學基本理論復習中的應用[J].中學化學教與學，2014，37（2）：15 19.

[2]王文清，郭玉英，賈永.促進科學認知發展的高中物理探究教學模型[J].中學物理教與學，2014，36（1）：31 34.