“問題教學”法發展學生物理核心素養

申庭庭

【摘? ?要】本文以“電場、電場強度”教學為例，就“問題教學”法對物理核心素養的培養進行了探討，通過“問題教學”促成物理觀念的形成，促進科學思維的發展，促使科學探究能力的提高，提升科學態度與責任的意識。

【關鍵詞】問題教學;物理課堂;教學設計;物理核心素養

美國教育家杜威認為，學習思維是對“問題”進行反復思考和持續探究的過程，所謂“問題教學”，就是以問題為載體貫穿教學過程，使學生在設問和釋問過程中萌生自主學習的動機和欲望，進而逐漸養成自主學習的習慣，并在實踐中不斷優化學習方法，提高自主學習能力的一種教學方法。那么，如何把“問題教學”貫徹到每一節課上，有效發展學生的物理核心素養呢？本文以“電場、電場強度”教學為例，就“問題教學”對物理核心素養的培養進行了探討。

一、問題教學促成物理觀念的形成

電場是物質的一種形態，但電場看不見摸不著，學生的日常生活中沒有相關的感性認識，所以對這一物理概念的理解比較抽象。在此，可以依據問題設計鋪設概念認識的階梯，啟發學生不斷思考，沿著科學家對這一問題認識的足跡，幫助學生構建新的認知體系：

師：電荷之間為什么會產生相互作用？你有怎樣的猜想？

師：科學家們對這個問題又曾有怎樣的認識？

生：物理學史上曾存在兩種觀點：“超距作用論”和“媒介作用論”。

師：超距說認為電荷之間的力是跨越空間直接發生的，如何通過實驗來檢驗？

師：演示范式起電機對帶電小球的排斥作用。在范氏起電機與帶電小球間插入一書本，張角變小，據此現象大家能作出怎樣的判斷？

生：帶電體的作用力沒有跨越空間，超距作用論不能成立，作用力需通過某種媒介傳遞。

師：相互作用依靠媒介來傳遞，這種即媒介法。拉第提出的電場，這個電場看不見、摸不著，卻又客觀存在，是一種特殊的物質，不同于原子、分子構成的實物。

如果直接告訴學生電場是一種特殊物質這一結論，學生很難理解。而在以上教學設計中，通過問題教學使學生先對電場的本質作出自己的猜想，然后了解歷史上科學家對這一問題的看法，讓學生認識到原來科學家也經歷了和自己一樣的認識歷程，再經過簡單的實驗論證，使他們對電場的認識有一個循序漸進的過程，通過對一個個問題的思考、解決，逐步對看不見、摸不著的電場在頭腦中形成了初步認識，即電場是一種特殊的物質。

二、問題教學促進科學思維的發展

電場強度的定義式的推導，是本節課的一個難點，依據合理的問題鏈設計，讓學生沿著清晰的思維軌跡進行科學推理、科學論證，通過電場強度定義建立的過程，促進科學思維的發展，深刻理解了電場強度的物理意義。

師：為了研究電場的力的性質，我們需要在電場中放置用于觀測的電荷，對這個電荷有什么要求？為什么有這些要求？

師：這樣的電荷真實存在嗎，是一種什么樣的研究方法？

生：理想化的物理模型。

師：點電荷Q所產生的電場中有A、B兩點，如何比較A、B兩個位置電場的強弱？

師：在A、B兩點放入的檢驗電荷，若電荷量相同，能否直接用FA與FB的大小來比這兩點電場的強弱？

師：在A、B兩點放入的檢驗電荷，若檢驗電荷量不同，如何比較兩電場的強弱？

師：在電場中同一位置，放入不同的檢驗電荷，則比值F/q變化了嗎？你能證明嗎？

師：通過上述推理，你如何理解比值F/q的物理意義？

生：比值F/q，能反映電場強弱;比值F/q，不受檢驗電荷影響，能反映某靜電場的本身屬性。

師：所以物理學上將E=F/q定義為電場強度。

這一環節是教學難點，如果不能理解場強定義式的建立過程，就很難理解公式中每個物理量的含義，更談不上公式應用了。筆者利用問題鏈的引導，先讓學生體會建構點電荷這一物理模型的必要性，在構建過程中理解了點電荷模型的適應條件，并通過這一模型解決下面的問題，從而掌握理想化模型這一研究方法。在研究描述電場強弱的物理量時，重點通過科學推理的方式進行探究，在充分討論了點電荷不同時，如何用其在電場中的受力比較不同位置的電場強度，得出了比值F/q可以體現電場的強弱，且這一比值與試探電荷受力及試探電荷電荷量無關，符合對電場中某一位置電場強弱描述的要求，從而引入了電場強度的定義。在此過程中，嚴密的推理、科學的論證，不僅習得了物理知識，更訓練了科學思維。

三、問題教學促使科學探究能力的提高

電場強度的定義很難進行定量的實驗研究，所以采取了科學推理、科學論證的方式，而電場強弱的定性研究，可以讓學生依據以下問題引導，經歷科學探究的過程形成相應的認識。

師：范式起電機周圍存在電場，電場看不見、摸不著，如何驗證電場的存在？（利用提供器材：起電機、通草球、絕緣細線、驗電器等）

師：空間電場是否有大小方向之分？提出猜出并實驗驗證。

師：猜想電場的強弱可能與什么有關呢？提出猜想并試著設計實驗驗證。

師：利用現有器材無法定量測量時，能否變實驗探究為理論探究？

通過問題的引導，學生用懸掛的通草球的偏移來研究場強大小和方向，基于實驗觀察，形成了電場不僅有強弱還有方向的認識。在解決問題的過程中往往蘊含著讓學生難以認識到的新問題，值得一提的是，該實驗無法通過定量測量點電荷的電荷量及其受力大小，那么就變實驗探究為理論探究，使問題得以解決。因此在教學中，要把拓展問題作為教學的突破點，更好地培養學生的科學探究能力。

四、問題教學提升科學態度與責任的意識

科學態度與責任意識的培養不能靠強硬的規定和生硬的說教，最高境界是做到教育無痕、潤物無聲。在教學中通過問題的啟發引導，可以將情感態度價值觀的教育無聲地滲入課堂，做到教育無痕情有痕。

師：關于電荷之間沒有接觸，是如何產生力的作用的？歷史上曾有怎樣的認識？（課前布置查閱）

師：你如何看待科學家們在追尋真理的道路上，體現出對真理執著的精神？

師：科學家們對待科學的態度對你有什么啟發？

師：觀察點電荷的電場分布，能否體會到物理的美？

科學態度和精神是科學研究的推動器與動力。以問題教學的方式在課堂中滲入科學態度的教育，比起枯燥地說教更利于學生接受，在思考中引發共鳴，激發學生的興趣與熱情，培養學生求實獨立的精神，給予學生克服困難的勇氣，有利于培養學生正確的人生觀和價值觀。

結語

問題教學是通過創設情境、問題的形式，及時喚起學生的注意，激發學生的思考，引導學生去探究，真正發揮教師的主導作用及學生的主體作用，創造積極熱烈的課堂氣氛。在這樣的氛圍中，在教師的引導下，學生積極參與到問題的突破中，使學生獲得成功的愉悅，從而保持旺盛的求知欲。學生在解決問題的過程中，形成了正確的物理觀念、訓練了科學思維、培養了科學探究的能力、形成了科學的態度，使核心素養的發展落到了實處。