基于培養學科核心素養的研學問題式驅動教學研究

曹海珍

【摘要】物理學科核心素養是學生在接受物理教育過程中，逐步形成的適應個人終身學習的社會發展需要的基礎知識、關鍵能力、科學態度等方面的表現，是學生通過物理學習集中體現的帶有物理特征的品質，是學生科學素養的關鍵成分，可表述為物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等四個方面的要素構成。本文就如何通過預設和生成研學問題展開驅動教學，實現學科素養培養目標做了一些新的探索與嘗試。

【關鍵詞】物理學科;核心素養;研學問題;驅動教學

物理學科教學中無論是對概念的理解、規律的掌握還是對實驗的成功、練習的完成，更有對內容的拓展、方法的掌握、體系的形成等，都蘊含豐富的物理核心素養的培養因素，在課堂教學過程中通過預設與之相關的研學問題，通過科學的問題展開驅動教學，引導學生對所學知識多層次、多角度、多手段地開展分析、理解、加工、應用，對學生形成能力，更全面地運用知識、解決問題，達成學生物理素養的提高具有非常現實的意義。

一、核心概念的界定

1.研學問題

學生的思維活動總是由問題引起，在不斷分析問題、解決問題的過程中接受、發展外來信息，逐步形成知識網絡，完善對客觀事物的全面認識，并以此為起點深化、類比達到運用自如的效果。如何把學習任務設置到有潛在意義的問題情境中，讓學生面對復雜、陌生的問題進行交流、辨析，克服心理畏懼、突破思維障礙，實現提升學生學習質量，培養優良學習品格具有深遠影響。

通常我們把學科的核心知識和學科難點內容設計成適合學生學習的教學問題，或根據學生在學習中存在的共同疑惑生成可供探究的教學問題，即通過合作探究活動建構出有意義和價值的答案的教學問題統稱為教學活動中的研學問題。它應具有明顯的學科特征，應屬于學科的核心知識，并且具有一定價值性，具有探究問題的路徑。它的來源可以包括預設的問題和生成的問題。

2.驅動教學

驅動教學是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念。將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處于積極的學習狀態，每一位學生都能根據自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題。

驅動教學強調教學情境的創設，這些情境在物理教學中可以是某些現象、事件，也可以是某個具體的題目，概念。從教師層面來看，教師不直接告之解決問題的手段方法，而是通過精巧的設計提供解決問題的線索。將傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念。從學生層面來看，通過完成一個個明確的學習任務，可以大大提高學生獨立探索，勇于開拓的自我學習能力，在滿足感的驅使下獲得學習效率的提高和興趣。

二、“電路故障分析”課堂教學構建

作為一節中考復習課，電路故障分析在初中電學知識教學體系中是反映學生運用知識解決實際問題的一種綜合能力體現。采用傳統講授較難突破物理規律節點。必須通過教師創設合理問題情境，以研學問題驅動課堂，帶動學生實現深度學習。以下以本人在廣州市番禺區的一節公開課片段為例，呈現以研學問題為線索開展驅動教學做一嘗試。

片段1引入新課：教師給出三個電表讀數，詢問學生在日常實驗中是否有碰到這些情況，各自出現了什么問題？是怎么解決的？

學生活動：教師讓學生進行實操，通過連接實際電路，把以上三種情況一一呈現，并讓學生把造成的原因進行總結。

活動評析：問題雖然簡單，但是都是實際操作中非常常見的一些問題，對此類問題，學生應學會即刻判斷，熟練解決，掃除學習進程中的旁枝末節，才能更好地直入主題。

片段2教師連接好一個簡單的串聯電路，如圖所示。學生發現兩個燈泡的亮度并不相同，此時提出研學問題：如何讓其中一個燈泡不亮？同學們能想出幾種方法？并給全班同學們演示操作。

學生活動：1.用一根導線與其中一個燈泡兩接線柱并聯。2.將其中一個燈泡擰松或斷開開關。這兩種方法學生非常熟悉，并能迅速地說明造成的原因是短路和斷路。

接著，老師提出：除了以上兩種方法之外，還有沒有其他方法實現上述結果呢？同學們幾乎都認為沒有了。此時，老師做了一個演示，把一個燈泡換成了另外一個燈泡，此時一個燈泡發光，一個不亮。同學們提出應該要借助電壓表進行嘗試，通過測量，發現不亮燈泡的電壓有示數，但是較小，學生立即想到應該是兩個燈泡規格不同所造成的。接著，老師循著線索，讓同學們分析兩個燈泡規格有哪些特點，為什么會造成這樣的結果？同學們進一步交流得出：串聯電路電阻的分壓特點：大電阻分大電壓，小電阻分小電壓，得出燈泡不亮的原因是由于電阻過小，所分電壓過小， 導致燈泡的實際功率偏小，從而不能發光。

活動評析：一個看似再普通不過的燈泡不亮的問題分析，首先教師設計兩個燈泡亮度不同，精巧地為后續研學設計伏筆，之后通過教師提供逐層遞進式的研學問題展開驅動教學，把串聯電路斷路、短路故障復習包含其中之余，還將串聯電路的特點，實際功率與額定功率的概念復習非常自然地融入問題之中，比直接提問電路斷路、短路會造成什么結果顯然更能驅使學生開拓思維，激發學生探知其中緣由，也更能培養學生將來在實際生活中運用物理知識解決問題的科學素養（物品不能發揮功效，不一定就是壞了，還可能是規格不合造成），充分讓學生認識到物理科學解決問題的多樣性，多變性。

片段3如圖所示，師生通過描繪電流路徑探討了電表是否有示數的一個基本要求是電流能形成閉合回路，于是提出以下研學問題：燈泡L1斷路后，電壓表是否有示數？電流表是否有示數？請同學們表述自己的判斷依據是什么？

學生活動：同學們在電路圖中通過描繪電流的流經路徑，發現電流可以流過電壓表和電流表并形成閉合回路，很容易地完成了學案填空。但是對于電流表是否有示數的問題上，產生了明顯的激烈爭執，絕大部分同學認為電流表也有示數，只是示數比較小，甚至有的同學認為電流表只是會有一點顫動。而班里成績最好的一位同學則堅持認為電流表沒有示數。這使得全班同學都對老師講述的問題感到疑惑。這時，老師提請同學們估算一下流經電流表的電流大小，再來確定這個問題：

3節電池的總電壓約4.5V，電壓表電阻約幾千歐，小燈泡電阻約幾歐至十幾歐，電流表電阻約幾歐，從而估算出流經電流表的電流約0.001A，對比電流表的最小刻度0.02A，因此一致達成了電流表有電流但是沒有示數的結論，之后師生通過連接電路實際觀察電流表偏轉情況印證了以上推理。

活動評析：首先，師生共同探討電流要求形成閉合回路是電表有示數的一個基本要求（培養物理觀念——物理規律），并運用規律解決了電壓表是否有示數這一問題（信息同化，形成科學思維），本來作為一個題目就已經達成了教學目的，但是教師又引入電流表是否有示數這個問題，這就使教學上升到了一

個全新高度，不可否認，可能很多高中教師對這個問題都不一定能給出準確的回答，學生的質疑也恰恰反映了這一點，可以說學生開始的分析是有很科學的道理的（示數較小，稍微振動一下），同學們也注意到電壓表的電阻較大的問題，但是卻不能科學地說出最終結果，這個教學情境的設計可以說非常有意義，也非常有研學價值（激發學生探究意識，培養科學態度和責任），通過教師提過線索，學生展開計算推理（培養科學思維和科學探究），最終得出最后結論并實操驗證（體現物理科學育人價值）。這個教學環節很好地詮釋了物理學中的一個普遍存在的規律：電表有示數——一定有電流通過形成閉合回路，但有電流通過形成閉合回路不一定電表有示數（教師并沒有直白地點明這個問題，而是通過學生自我體驗內化，這種潤物細無聲的教學可以影響學生的一生），這恰是物理規律應用的內涵和外延所產生諸多變化的妙趣所在。東北師大史寧中教授曾有一個著名的教學案例：1+3=4，但4不一定=1+3，在筆者看來這兩者之間是否有一種一曲同工之妙呢？

三、研學問題式驅動教學的幾點反思

1.結合內容特點，合理選擇研學問題

采用研學問題式驅動教學，課題的選擇是前提。對于容易掌握的描述性內容一般不采用研學問題式教學，對于某些特定情境選擇采用則效果非常好。

（1）運用已知規律拓寬應用時。學生在已經熟悉、習得某一規律、定律、原理后，在新的條件下如何運用它去分析問題，解決問題？教師設計的研學問題必須以這些內容對已熟悉的方法進行有意義的改造為前提。

（2）內容的解決存在多樣性，問題的答案存在多變性，方法的選取存在差異性時。學生對知識的理解、掌握最有效的措施是在運用中獲取的，而最容易激發學生科學思維的途徑也應在知識的實踐中產生。研學問題應緊扣運用知識這個核心，并且要求學生應具備起碼的基本知識，才能對新的知識領域展開探索。

2.研學探究過程的處理要做到“有控開放”

教學活動總是在一定的時間、空間中進行的，探究過程在時間上的先后序列構成了我們通常所說的教學程序。研學問題式驅動教學也應該特別注意每一個驅動程序設計的合理性，注意控制研學問題的廣度與深度，即——有控開放。程序的設計包括教學活動順序合理和教學內容順序的合理。

一般的驅動教學活動順序為：創設情境——提出問題——學生活動——點撥設索——完成活動——再次點撥設索——掌握應用。

教學內容順序主要可以考慮逐層遞進式（簡——難），從已知到未知（因——果），從結論到條件（果——因）。

3.研學問題的驅動要體現學生的認知與心理沖突

孔子說：“不憤不發，不悱不發。”研學問題的創設以及點撥設索都要符合學生心理發展規律，說不到學生想知道而不能知道的時候就不要開導他，不到學生想說而又說不出來的時候就不要點化他。驅動式教學應時刻提醒我們老師“給多點時間給學生，再給多點時間給學生”，“潤物細無聲”式的教學才能迸發出學生思維的火花，才能使學生的認知水平獲得螺旋式上升。

總的來說，開展研學問題式驅動教學，首先反映的是一個為師者的科學態度與責任，借助問題情境開展研學，是一種開放式的帶有批判性的教學理念。在物理知識傳授的接力賽中隨時插入這樣一段歷程，把教師傳授知識的態度感染給學生，灌輸給學生，這不正是我們貫徹學科核心素養的初衷嗎？

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