問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的物理深度學(xué)習(xí)策略研究

施葉軍

摘 要：在課堂教學(xué)中落實(shí)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是課程改革的根本目標(biāo)，文章基于核心素養(yǎng)視角，提出問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的物理深度學(xué)習(xí)：以高階思維的發(fā)展和實(shí)際問(wèn)題的解決為學(xué)習(xí)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)情境與問(wèn)題的綜合運(yùn)用，通過(guò)系列問(wèn)題來(lái)組織和推動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程，即整個(gè)物理教學(xué)設(shè)計(jì)均以問(wèn)題為導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)問(wèn)題進(jìn)行任務(wù)分解，通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，通過(guò)問(wèn)題解決培育物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng);深度學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);素養(yǎng)分析

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2020-06-29 文章編號(hào)：1674-120X（2020）33-0072-03

一、研究緣起

核心素養(yǎng)視角下的物理課堂以促進(jìn)人的發(fā)展為根本依據(jù)，而知識(shí)是素養(yǎng)的載體，這要求我們挖掘知識(shí)的內(nèi)涵，關(guān)注知識(shí)背后的知識(shí)。課堂是學(xué)生獲取知識(shí)、培養(yǎng)素養(yǎng)的重要陣地，解決問(wèn)題、獲得新知是獲取知識(shí)的最佳途徑。這就對(duì)物理教學(xué)中的問(wèn)題設(shè)計(jì)提出了全新的要求：?jiǎn)栴}情境創(chuàng)設(shè)要基于事實(shí)，問(wèn)題分析要促進(jìn)學(xué)生思維拓展，問(wèn)題解決要促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

二、概念界定

我們提出的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的物理深度學(xué)習(xí)，即整個(gè)物理教學(xué)設(shè)計(jì)均以問(wèn)題為導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)問(wèn)題進(jìn)行任務(wù)分解，通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，通過(guò)問(wèn)題解決培育物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

創(chuàng)設(shè)的情境中蘊(yùn)含著學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)設(shè)基于原始問(wèn)題的物理情境能凸顯研究問(wèn)題的真實(shí)性與生活性。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)推動(dòng)著深度學(xué)習(xí)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)通過(guò)系列問(wèn)題（問(wèn)題串）來(lái)推動(dòng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，使其完成主動(dòng)建構(gòu)。問(wèn)題解決強(qiáng)調(diào)情境與問(wèn)題的綜合運(yùn)用，以解決實(shí)際問(wèn)題為學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，指向物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。因此，我們提出的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的物理深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)系可以用圖一表示。

三、操作策略

深度學(xué)習(xí)的過(guò)程也是問(wèn)題設(shè)計(jì)的過(guò)程，精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為問(wèn)題，將問(wèn)題融于情境之中，做到知識(shí)問(wèn)題化、問(wèn)題情境化，讓學(xué)生在物理情境中思考問(wèn)題，通過(guò)質(zhì)疑、分析、推理、建模等進(jìn)行主動(dòng)建構(gòu)，從而在解決問(wèn)題中落實(shí)素養(yǎng)目標(biāo)。

在深度學(xué)習(xí)中，教師可通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的高階思維，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展，把核心素養(yǎng)的落實(shí)滲透于整個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)與解決的過(guò)程之中。我們對(duì)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)進(jìn)行了層級(jí)分類，以便在教學(xué)中針對(duì)不同內(nèi)容落實(shí)不同素養(yǎng)。整個(gè)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)如圖二所示。

根據(jù)物理教學(xué)目標(biāo)的不同，我們可以根據(jù)教學(xué)任務(wù)的特點(diǎn)研究問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下深度教學(xué)的操作策略。

（一）創(chuàng)設(shè)情境型問(wèn)題，激發(fā)探究動(dòng)力

物理學(xué)的許多知識(shí)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)與生活之中，基于物理學(xué)科的特點(diǎn)，我們?cè)谖锢碚n堂中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的社會(huì)生活情境，將知識(shí)融于情境中。在教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情境問(wèn)題進(jìn)行分析的過(guò)程中，學(xué)生既培養(yǎng)了篩選有效信息、運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，也樹(shù)立了“物理源于生活，又高于生活”的學(xué)習(xí)觀。

例如，在交變電流的教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，巧借“地磁”情境，創(chuàng)設(shè)磁生電的情境問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)力。教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

【創(chuàng)設(shè)情境】任務(wù)一：定性認(rèn)識(shí)交流電——?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境生活化。

問(wèn)題1：地球磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)是什么？能否利用地磁場(chǎng)產(chǎn)生電流？

問(wèn)題2：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材？（繞制一個(gè)多匝矩形線框，設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸）

問(wèn)題3：如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作？（使線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，用微電流傳感器測(cè)定電流）

問(wèn)題4：如何分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（產(chǎn)生變化的電流，定性分析電流大小）

設(shè)計(jì)意圖：教師以生活中的地磁場(chǎng)為實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)，通過(guò)理論的分析與實(shí)踐的設(shè)計(jì)操作，將物理知識(shí)融入生活中，以生活化的情境創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

【主動(dòng)建構(gòu)】任務(wù)二：定量探究交流電——主動(dòng)建構(gòu)模型化。

問(wèn)題5：畫出線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中四個(gè)特殊位置（上下左右）的平面圖。

問(wèn)題6：在矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，找出產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的邊長(zhǎng)（即電源）。

問(wèn)題7：在矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電流的最大值與最小值的位置是？

問(wèn)題8：在矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電流的方向如何變化？

問(wèn)題9：在矩形線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量φ及φ的變化率的特點(diǎn)？

設(shè)計(jì)意圖：教師由定性分析到定量的分析，激發(fā)了學(xué)生的探究動(dòng)力，通過(guò)情境分析，由復(fù)雜到抽象的分析，提高了學(xué)生分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的高階思維能力和物理模型能力。此外，教師通過(guò)設(shè)置層級(jí)合理、層層深入的問(wèn)題，引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，提高了學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力。

【問(wèn)題解決】任務(wù)三：課后體驗(yàn)交流電——問(wèn)題解決生活化。

問(wèn)題10：設(shè)計(jì)能發(fā)電的跳繩。（用導(dǎo)線作跳繩）

問(wèn)題11：如何判斷電流的產(chǎn)生？（應(yīng)用靈敏電流表）

問(wèn)題12：如何設(shè)計(jì)增大電流？（應(yīng)用網(wǎng)線首尾相連增加導(dǎo)線數(shù)量）

設(shè)計(jì)意圖：將設(shè)計(jì)一根能發(fā)電的跳繩作為學(xué)生的課外探究任務(wù)，提升學(xué)生科學(xué)研究物理問(wèn)題的能力;同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)“物理源于生活，又服務(wù)于生活、應(yīng)用于生活”的理念，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)用價(jià)值。

【素養(yǎng)分析】在物理課堂中，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)基于社會(huì)生活的情境問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的探究積極性，喚醒學(xué)生思維的興奮度。這對(duì)培育學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力有十分積極的作用。

（二）創(chuàng)設(shè)遞進(jìn)型問(wèn)題，幫助知識(shí)建構(gòu)

學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)是一個(gè)螺旋上升的過(guò)程，認(rèn)知水平也是一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由感性到理性的過(guò)程。因此，教師可以創(chuàng)設(shè)“遞進(jìn)型”問(wèn)題，幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，通過(guò)問(wèn)題串，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生由點(diǎn)及線、由線及面地構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)與體系，促使知識(shí)向關(guān)鍵能力轉(zhuǎn)化。

以摩擦力教學(xué)為例，我們?cè)谔骄快o摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件時(shí)，設(shè)置“遞進(jìn)型”問(wèn)題，組織比比誰(shuí)的力氣大的活動(dòng)，即將一根一米長(zhǎng)的玻璃棒一端涂有洗潔精，請(qǐng)上一男一女兩名學(xué)生進(jìn)行“拔河”比賽。

【創(chuàng)設(shè)情境】任務(wù)一：摩擦力產(chǎn)生的條件初探——?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境真實(shí)化。

問(wèn)題1：猜猜男生與女生誰(shuí)能取得“拔河”比賽的勝利？

問(wèn)題2：兩名同學(xué)與玻璃棒間有摩擦力嗎？什么時(shí)候才受到摩擦力作用？

問(wèn)題3：他們的手和玻璃棒間的摩擦力是同類摩擦力嗎？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通常會(huì)認(rèn)為，靜止的物體受到靜摩擦力影響，而運(yùn)動(dòng)的物體間存在滑動(dòng)摩擦力。教師應(yīng)通過(guò)設(shè)置情境，讓學(xué)生暴露錯(cuò)誤，引發(fā)認(rèn)知沖突，再糾正錯(cuò)誤，強(qiáng)調(diào)摩擦力的本質(zhì)問(wèn)題，讓學(xué)生加深理解。

【主動(dòng)建構(gòu)】任務(wù)二：摩擦力概念的精準(zhǔn)理解——主動(dòng)建構(gòu)深度化。

問(wèn)題4：靜摩擦力一定發(fā)生于靜止的物體之間嗎？

問(wèn)題5：運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力一定是滑動(dòng)摩擦力嗎？

問(wèn)題6：如何精準(zhǔn)理解滑動(dòng)摩擦力中的“動(dòng)”與靜摩擦力中的“靜”？

問(wèn)題7：摩擦力產(chǎn)生的條件如何表述？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)問(wèn)題的層層深入，來(lái)引發(fā)學(xué)生對(duì)摩擦力這一中心問(wèn)題的深度思考和討論，在問(wèn)題的解決過(guò)程中幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，深入理解摩擦力這一物理觀念，同時(shí)也將對(duì)知識(shí)本身的理解向高階思維進(jìn)化。

【問(wèn)題解決】任務(wù)三：摩擦力實(shí)例的分析研判—— 問(wèn)題解決遷移化。

問(wèn)題8：汽車的前后輪摩擦力的分析判斷。（驅(qū)動(dòng)輪在后）

問(wèn)題9：汽車上花紋的作用分析。（輪胎的花紋起到排水的作用，防止打滑）

問(wèn)題10：汽車輪胎上各個(gè)參數(shù)的分析。（195 65 R16 91V）（四位數(shù)字如4420）

設(shè)計(jì)意圖：教師設(shè)計(jì)具有真實(shí)背景與開(kāi)放性的問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)觀察生活中的物理現(xiàn)象，獲得與物理過(guò)程相關(guān)的體驗(yàn)，理解物理概念，通過(guò)問(wèn)題的解決將物理知識(shí)同化，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。

【素養(yǎng)分析】物理觀念是物理學(xué)的基礎(chǔ)，我們?cè)谡n堂教學(xué)中如果僅僅是進(jìn)行知識(shí)的平直傳遞，沒(méi)有喚起學(xué)生的認(rèn)識(shí)沖突，就很難讓學(xué)生做到對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的建構(gòu)與同化，也很難培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑型問(wèn)題，突破思維定式

深度學(xué)習(xí)是基于理解的學(xué)習(xí)，如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏對(duì)物理規(guī)律等知識(shí)的深度思考，僅對(duì)知識(shí)形成表面化認(rèn)知，會(huì)于無(wú)形中形成錯(cuò)誤的物理觀念，所以教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑型問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、反思能力，幫助學(xué)生有效地突破思維定式。

例如，在進(jìn)行“超重與失重”現(xiàn)象教學(xué)后，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“超重與失重”的理解是有固定性思維缺陷的。為彌補(bǔ)這一類思維定式引起的理解缺陷，我們?cè)诮虒W(xué)中可以通過(guò)設(shè)計(jì)一系列質(zhì)疑型問(wèn)題，幫助學(xué)生突破思維定式。

課前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：在裝滿清水（里面滴幾滴紅墨水，增加實(shí)驗(yàn)效果）的可樂(lè)瓶側(cè)面沿同一豎直面開(kāi)幾個(gè)小孔（在瓶蓋上打一個(gè)孔與大氣相通），我們會(huì)看到幾柱水流從側(cè)面噴射出來(lái)的現(xiàn)象。

【創(chuàng)設(shè)情境】任務(wù)一：超重與失重現(xiàn)象初探——?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境簡(jiǎn)易化。

問(wèn)題1：如何操作實(shí)驗(yàn)，可以使水不從側(cè)面噴射出來(lái)？（向下自由下落時(shí)）

問(wèn)題2：如果瓶子向上豎直拋出，水是否會(huì)加速?gòu)膫?cè)面噴射出來(lái)？（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)設(shè)計(jì)正向思維實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功;再設(shè)計(jì)逆向?qū)嶒?yàn)，打破學(xué)生的思維認(rèn)知，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

【主動(dòng)建構(gòu)】 任務(wù)二：超重與失重現(xiàn)象深析——主動(dòng)建構(gòu)層次化。

問(wèn)題3：如果將瓶子水平拋出，水是否會(huì)加速?gòu)膫?cè)面噴射出來(lái)？（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

問(wèn)題4：如果將瓶子斜向上拋出，水是否會(huì)加速?gòu)膫?cè)面噴射出來(lái)？（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

問(wèn)題5：如果將瓶子斜向下拋出，水是否會(huì)加速?gòu)膫?cè)面噴射出來(lái)？（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

設(shè)計(jì)意圖：教師在教學(xué)中通過(guò)進(jìn)行同一裝置的實(shí)驗(yàn)，層層推進(jìn)實(shí)驗(yàn)演示，產(chǎn)生了更具質(zhì)疑性的新問(wèn)題，不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)“超重與失重”現(xiàn)象進(jìn)行深度思考，最后學(xué)生得出“當(dāng)加速度豎直向下時(shí)，物體處于失重的狀態(tài)，與速度的方向無(wú)關(guān)”的結(jié)論，這是一種超越表層學(xué)習(xí)的深度生成。

【問(wèn)題解決】任務(wù)三：超重與失重現(xiàn)象展析——問(wèn)題解決拓展化。

問(wèn)題6：游樂(lè)園中的游客乘坐蛙跳機(jī)時(shí)的超重與失重分析。

問(wèn)題7：分析小汽車過(guò)橋頂與涵洞時(shí)的超重與失重。

問(wèn)題8：觀看影片《流浪地球》與《火星救援》片段，分組討論影片中的超重與失重現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：在進(jìn)行概念與規(guī)律的學(xué)習(xí)后，拓展與實(shí)踐是概念與規(guī)律深度生成的必經(jīng)之路。學(xué)生通過(guò)分析物體在直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)和太空中運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的“超重與失重” 現(xiàn)象，加深對(duì)“超重與失重”現(xiàn)象的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)思維解決物理問(wèn)題的高階思維，突破“想當(dāng)然”的思維定式。

【素養(yǎng)分析】物理概念與規(guī)律是物理學(xué)科的核心內(nèi)容，同時(shí)也是學(xué)生核心素養(yǎng)落實(shí)的重要載體。我們?cè)谡n堂教學(xué)中應(yīng)通過(guò)質(zhì)疑型問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)，糾正學(xué)生思維定式帶來(lái)的理解上的偏差，讓學(xué)生掌握物理規(guī)律的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從知道物理規(guī)律向應(yīng)用物理規(guī)律層級(jí)的飛躍。

四、效果分析

深度學(xué)習(xí)的意義在于幫助學(xué)生理解物理的學(xué)科思想、學(xué)科思維和學(xué)科價(jià)值，這需要我們?cè)诮虒W(xué)中將情感與態(tài)度等非認(rèn)知素養(yǎng)融入教學(xué)之中，通過(guò)問(wèn)題解決基于真實(shí)、基于復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，使教學(xué)過(guò)程成為學(xué)生認(rèn)知素養(yǎng)與非認(rèn)知素養(yǎng)協(xié)同發(fā)展的過(guò)程。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)

問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的深度學(xué)習(xí)，是根據(jù)教學(xué)要求，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生參與課堂，主動(dòng)生成知識(shí)的一種教學(xué)方式。學(xué)生在真實(shí)的問(wèn)題情境中通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—研究問(wèn)題—解決問(wèn)題，系統(tǒng)建構(gòu)知識(shí)，發(fā)展綜合能力，進(jìn)而培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（二）增強(qiáng)學(xué)生的探究能力

通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)、問(wèn)題串的驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在一個(gè)個(gè)與“前概念”相矛盾的問(wèn)題情境中前行，更好地激發(fā)學(xué)生的探究欲望。讓學(xué)生基于問(wèn)題引導(dǎo)，探索知識(shí)，掌握技能，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)合作，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)物理問(wèn)題的探究，培養(yǎng)了科學(xué)探究素養(yǎng)，培養(yǎng)了科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，增強(qiáng)了探究能力。

（三）培育學(xué)生的核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)理念指導(dǎo)下的課堂教學(xué)，以學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，旨在構(gòu)建深度的學(xué)習(xí)課堂，改革教學(xué)的方法與過(guò)程，關(guān)注學(xué)生個(gè)體知識(shí)的建構(gòu)和應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生能力發(fā)展的學(xué)習(xí)和真實(shí)情境。在深度學(xué)習(xí)中讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法去解決實(shí)際問(wèn)題，能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)遷移，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)、深入地學(xué)習(xí)，從而在問(wèn)題解決中培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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