創設問題解決情境 提升“科學思維”素養

鄭金山 陳金貴

摘? ?要：問題解決情境的教學，是以問題解決為導向來展現物理課堂教學師生雙邊教與學的互動過程，充分體現學生在教與學中的主體地位。創設問題解決情境的教學，找尋問題解決的途徑，可以提高自主探究學習的水平，培養學生解決問題的綜合能力，并內化為物理學科特性的品質，發展科學思維和培養創新能力，提升物理學科核心素養。

關鍵詞：問題解決;創設情境;科學思維

問題解決是以培養學生問題解決能力的學習活動。即在不同的物理情境中，以有效的方法處理問題，以合適的策略解決問題，發展學生科學思維品質。物理教師必須以核心素養為導向，重視培養學生科學思維，重視培養學生基于問題解決的學習力。為了實現課堂教學低起點高落點，通過問題解決的教學促進核心素養的達成，有效的方法是創設問題解決情境，找尋問題解決的途徑。那么，物理教學該如何創設問題解決情境，提升物理“科學思維”素養呢？

1? 創設邏輯性問題解決情境，提升學生的理解力

邏輯思維能力是指正確、合理思考的能力。創設邏輯性問題解決情境，采用科學的邏輯方法，通過科學思維的推理，從而準確表達自己思維過程的能力[ 1 ]。因此，通過創設邏輯性問題解決情境，傳授物理研究方法，訓練創新的科學思維，提升學生的理解力。

物理教學中，教師要創設邏輯性問題解決情境，將實際問題中的對象和過程轉化成所學的物理模型，在新情境中引導學生綜合應用所學物理知識靈活解決實際問題，提高理解能力。

2? 創設類比性問題解決情境，提升學生的遷移力

類比是重要的思維形式，也是一種特殊的證明方法。在解決問題的過程中，把一些較為典型、學生熟悉的物理過程或系統與比較直觀的物理模型進行類比。借助已知物理模型的規律和性質，結合物理過程進行類比，推出與之相應的未知規律和性質 [ 2 ]。所以，通過類比引入概念，創設類比性問題解決情境，可以將對較為熟悉的具體的概念理解遷移到陌生的抽象的概念學習中，提升學生的遷移力。

在物理教學中，像這樣創設類比性問題解決情境，簡化物理情境，使問題的解決變得簡捷，從而更好地理解物理概念，以達到舉一反三，觸類旁通的效果。有利于建立起知識之間的橫向和縱向的聯系，有利于提出新的思考問題，提高學生的遷移能力。

3? 創設假設性問題解決情境，提升學生的想象力

假設性問題解決情境，是科學研究中常用的一種思維方法，也是物理學中一個重要思想。采用假設法來分析推理，把思維的觸角盡量向各個方向延伸，往往能夠突破思維障礙，找出新的解題途徑[ 2 ]。在高中物理教學中，為了啟迪學生思維，創設假設性問題解決情境，啟發學生思考并對所學知識加以理解，培養其發散性思維能力，促進學生深度學習。

如在“超重與失重”的教學中，教師讓學生做體驗性實驗：“豎直提拉掛有鉤碼的紙帶，讓紙帶斷裂。”咦，紙帶是能夠承受兩個鉤碼的重力呀！在提拉一個鉤碼的運動過程中，紙帶為什么就斷掉呢？學生的疑問油然而生，繼而引發學生提出猜想假設“在提升過程中，是不是砝碼對紙帶的拉力發生變化了呢？”接著用DIS力傳感器來提拉鉤碼做實驗，由此得到彈力隨時間變化F-t圖象。通過實驗明白了剛才實驗紙帶斷裂的原因，建立超重或失重的概念，同時又引發新的探究問題“什么情況下會發生超重現象，什么情況下會發生失重現象？”根據DIS實驗獲得的F-t圖象進行分析，為猜想假設出產生超重或失重的條件提供了事實依據，最后引導學生來制定和設計驗證“超重或失重產生的條件”的實驗方案[ 4 ]。所以，創設假設性問題解決情境，通過假設、驗證，再假設、再驗證……不斷地將探究延續和深入下去，提高學生的想象能力，凸顯探究成效。

另外，創設假設性問題解決情境，往往在物理解題中尤為重要。有等效假設、極端假設和反面假設的運用策略;有現象假設、參量假設和過程假設等內容要素[ 2 ]。通過這些情境的設置，啟迪思維，在論證“假設”的過程中獲得成就感，在問題解決的潛移默化中感悟科學方法，科學態度和科學精神，進而強化課堂教學效果。

4? 創設設計性問題解決情境，提升學生的創造力

探究設計實質上是一個問題求解的過程。它就是在發現問題提出設計要求的基礎上，進行設計分析，制定探究方案，制定實驗、評估、優化的過程。探究設計本身也是一個問題情境，讓學生在問題解決的過程中，逐步實現提升學生的創造力。

如在“傳感器及其應用”教學中，引導學生提出問題“白天忘了關燈，電燈不會自動關閉，怎么辦？”通過學習，學生設計了如圖2所示的“聲控燈系統”。學生對自己的設計感到滿意，提出了許多優點：（1）方便。走在樓道上的人如果發出一定量的聲響，就會自動點亮電燈，可以不要刻意去找墻上的開關。（2）節電。延續一會兒時間，電燈又會自動熄滅，不會出現長明燈而耗能。在此基礎上，教師適時追問學生：“聲控燈”還存在哪些問題？學生經過探索發現：（1）如果在白天發出聲響時燈也會應聲而亮，那么你有什么辦法解決？（2）如果晚上無人走動時，樓上隔壁有人大聲說話或者有意外聲響時，高靈敏的聲控燈也會應聲而亮。假如要避免這一情況的發生，你有什么好方法？就這樣創設問題情境，學生很感興趣，順勢在課堂上就提出了幾許辦法，并使問題得以解決，創新思維源源不斷。如：（1）增加一個光控開關串聯在電路里，白天光控開關斷開，聲音再大燈也不會亮。（2）把聲控燈傳感器的靈敏度調得低一些。

創設設計性問題解決情境，與生活實際相聯系，激發探究的興趣。引導學生自主探索并解決問題，提升科學思維素養，培養了問題解決的能力，創新源泉得以激發，創造力得到培養和提升。

總之，培養學生解決問題的綜合能力，是基于問題探究的科學思維，它是物理的核心素養之一。探索問題解決情境化教學模式，可以讓學生在自主、合作的探究過程中構建知識體系，訓練基本技能，掌握科學方法，升華情感體驗，構建物理教學高效課堂。

參考文獻：

[1] 360百科.邏輯思維能力[EB/OL].https：//baike.so.com/doc/547494-579573.html.

[2]尹雄杰.高中物理解題方法與技巧[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2017.

[3]陸小勇.基于模型類比的高中物理教學探索[D].南京：南京師范大學，2010.

[4]金松.以探究為導向的物理實驗設計的實踐與思考[J].物理教師，2016（9）：55-57.