基于物理核心素養提升的有效問題情境創設

摘要：通過創設有效的問題情境可以增強學生的創新意識和實踐能力，實現提升學生物理核心素養的培養目標，創設“生活化”的問題情境促進學生物理觀念的形成，創設“延伸性”的問題情境完善學生科學思維的訓練，創設“再探究”的問題情境還原學生科學探究的真實，創設“走心”的問題情境增強學生科學態度與責任意識，依此實現提升物理核心素養的目的。

關鍵詞：核心素養;情境創設;實踐

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。形成物理觀念是提升學生物理核心素養的基礎，發展科學思維是提升學生物理核心素養的內在動力，參與科學探究是提升物理核心素養的重要渠道，養成科學態度與責任是提升物理核心素養的外在表現。有效問題情境可以提升學生學習物理的興趣，通過創設有效的問題情境可以增強學生的創新意識和實踐能力，實現提升學生物理核心素養的培養目標。為此本文研究了基于物理核心素養提升的教學問題情境創設的策略。

一、 創設“生活化”的問題情境促進學生物理觀念的形成

解讀新課程標準中的“物理觀念”的描述，我們可以理解為這樣三層含義，第一它是學生從物理學的視角認識世界，形成的對物質、運動與相互作用、能量的基本認識;第二它是學生在頭腦中對物理概念和物理規律的提煉升華，第三它是學生從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。

很多高中學生對物理概念、規律的學習僅僅停留在一個公式，可以用于計算。但是當你問及概念、規律的物理意義，以及它們的內涵外延時，能回答出來的同學就寥寥無幾了。這種傳統的對物理概念規律的學習恰恰是最不利于學生物理觀念形成的，物理觀念的形成不是僅讓學生掌握一個公式，學會一種計算。

讓學生在生活中發現物理問題，習慣從物理的視角解釋一些現象、解決一些問題是培養學生物理觀念的前提和基礎。因此在教學生設計一些生活化的問題情境可以有效促進學生物理觀念的形成。

例如在《力的分解》一課中，導入可以用俗語“四兩撥千斤”，就是用一個很小的力產生一個很大的作用效果，我們一起來看一個現實版的“四兩撥千斤”的視頻。通過視頻讓學生看到男同學用很大的力推不動的石頭，女同學用一個很小的力就可以推動。通過這種強烈的對比，引發學生認知沖突，激發學生學習興趣和探究欲望，為什么四兩可以撥動千斤呢？讓學生帶著問題以飽滿的熱情投入到新課學習中。

解決實際問題我們通常按照力的作用效果進行分解，分析生活中用斜向上的力F拉動行李箱，拖拉機斜向上拉把，滑梯上的小孩，上坡的自行車等等生活場景將其抽象成物理模型。帶領學生感受體驗力的作用效果并用力的分解的知識解釋生活中的一些常見現象，學以致用。

回到生活中來，夕陽中的塔吊、晾滿衣服的繩子、美麗的書架，把他們抽象成物理模型，我們如何感受力的作用效果呢？通過感受我們發現力的作用效果的隱蔽性造成了力的分解的困難，引導學生構建模型通過感受和放大力的作用效果就可以很好地解決這個問題。利用這個思想，運用身邊的工具開動腦筋想一想如何展示力F的作用效果。引導學生利用皮筋、直尺、廢舊筆桿和身體模擬構建了塔吊、書架、晾衣繩等模型，可以讓學生直接深刻地感受力的作用效果。通過合作探究解決了力的實際作用效果這一學習中的困難，突破了教學的難點，同時也多次體會了猜想與假設，觀察與收集，分析與論證等基本的探究方法。

生活中的物理現象在課堂上的再現。教學時結合學生實際情況，充分考慮到育人的要求，為學生體驗、感悟知識形成過程提供了適宜的教學資源，創設生活化的問題情境，并引導學生從生活實例中抽象出物理模型，反過來運用力的分解的知識解決晾衣繩松緊、嘗試搭建合理的引橋，探尋出“四兩撥千斤”的科學道理。恰到好處地利用了身邊“小事物”揭示了力的分解的“大道理”，體現了物理源于生活服務于社會的課程理念。在潛移默化中幫助學生逐漸養成從物理學的視角觀察世界，解釋自然現象和解決實際問題的意識，促進學生物理觀念的形成和發展。

二、 創設“延伸性”的問題情境完善學生科學思維的訓練

發展學生科學思維是提升學生物理核心素養的關鍵所在。科學思維的培養是從有效的問題情境創設開始的，有效問題情境是調動學生積極思維的“助推劑”。有效問題情境可以提升學生學習物理的興趣。在有效問題情境中，學生的思維更活躍，更容易從具體的表象中提取事物的本質，更容易將新知識與自己已有的知識體系建立聯系并將其吸納，更容易將知識和能力進行遷移。創設延伸性的問題情景有助于完善學生的科學思維形成過程，養成學生基于對事物本質屬性、內在規律、相互作用認識基礎之上的分析推理、質疑創新、科學論證等思維習慣。

在講授《勻變速直線運動速度與位移的關系》時，通過創設情境讓學生感受到在時間不方便測量或無法測量時我們需要推導一個不含時間的表達式，在公式推導的基礎上用實驗來驗證。在學生推導出表達式v2-v20=2ax以后，為加強學生對勻變速直線運動的認識，創設如下的問題情境：將勻變速直線運動的速度公式和v-t圖像比較，得出勻變速直線運動的速度隨時間變化滿足一次函數規律，其v-t圖像是一條傾斜直線，即勻變速直線運動任意相等時間內速度變化相同。根據我們剛才推導出來的速度與位移的關系式請同學們猜想一下，經歷任意相等位移的變化，其速度變化是否也相等呢？即勻變速直線運動的v-x圖像是否也是一條傾斜直線呢？引導學生對比猜想，根據學生初中學到的數學知識分析論證其v-x圖像應該不是一條傾斜直線，因為速度與位移的關系式是個二次函數。繼續追問v-x圖像不是一條傾斜直線那么作v2-x的圖像呢？然后通過實驗驗證，利用探究小車的速度隨時間的變化規律中所用到的裝置，在導軌上的10cm、30cm、50cm、70cm、90cm、110cm的位置上分別固定六個光電門，在小車上安裝了一個遮光片，當小車通過光電門時，儀器會自動記錄小車通過光電門時的瞬時速度，做出做v2-x的圖像，與v-t比較得出結論：在時間上，勻變速直線運動在相等時間內速度變化相等。在空間上，勻變速直線運動在相等位移內速度平方差值相等。

在高一教材中對于這部分的內容處理的比較簡單，教材上并沒有實驗與圖像的相關內容，但是在教學中創設這樣一個問題情境有助于對學生所學內容進行一個有益的拓展，有利于對學生進行科學思維的訓練。這樣的一個延伸的問題情景的創設為運動模型、公式、圖像搭建了一座思維的橋梁，既幫助學生在頭腦中形成了一個勻變速直線運動完整的情景，有利于學生物理觀念的建立，又讓學生的思維在質疑中創新，在創新中發展，在圖像、公式、物理模型之間切換自如，得到相應的訓練和發展。

三、 創設“再探究”的問題情境還原學生科學探究的真實

讓學生在高中物理課上親歷一次真實的科學探究的過程，是我們每一位中學物理教師肩負的使命和責任。科學探究的價值絕不僅僅體現在讓學生簡單的重復科學家發現知識的過程，而是培養學生用科學探究的方法獲取知識，解決問題的能力。在現實的物理教學中，更多時候科學探究僅僅被作為發現知識的“工具”和“手段”，其目的就是讓學生通過實驗探究獲得事實性結論，使得科學探究的價值被弱化。在教學中教師在物理課堂中明確探究的問題，學生只要按部就班地“猜想、假設、實驗……”就能夠輕而易舉地探究出正確的結論。在探究前學生基本就知道了探究的結論，至于探究過程“可能存在的問題”就無暇顧及了，這樣的訓練對學生問題意識和探究能力是毫無意義的，也不能促進學生核心素養的提升。所謂“再探究”的問題情境就是在學生初步探究的基礎上，將重點放在探究結論的分析論證，探究中存在的問題，如何有效避免這些問題的產生，在此基礎上引導學生修正錯誤再次探究，讓學生親歷一次真實的探究過程。

例如在講《力的合成》一課時，學生往往在老師的引導下完成一次實驗探究，嘗試得出力的平行四邊形定則。這個實驗往往誤差比較大，學生探究的真實效果并不理想，甚至對為什么等效、如何保證等效、如何準確記錄力的大小和方向還沒有一個全面細致的認識，僅僅憑借老師和同學們總結的一句“在誤差允許范圍內力的平行四邊形定則成立”，事實上對于學生真實做出的誤差超大的圖像卻視而不見。為了避免這種偽探究在該實驗中應該注重“再探究”問題情境的創設，用手機拍攝學生實驗過程中的片斷，在大屏幕上投屏，引導學生分析論證：（1）在實驗中是如何做到等效的（2）如何準確記錄力的大小和方向（3）如何準確做力的圖示（4）為什么要保持橡皮筋、細繩、彈簧秤盡可能與木板平行等等，通過這些問題的解決引導學生反思自己在探究過程中存在的問題，讓學生在反思的基礎上再次經歷一次真實的科學探究過程。

四、 創設“走心”的問題情境增強學生科學態度與責任意識

基于提升物理核心素養的教學要求關注學生科學態度和價值觀的體驗。針對高中生的年齡特點，教學要避免空洞的說教，可以借助物理學發展史，祖國的傳統文化，現代科技的發展等等為學生創設“走心”的問題情境，幫助學生切實體驗物理的發展史，感受科學家的嚴謹的科學態度和科學精神，培養學生敢于擔當的責任意識和責任感。

例如在《牛頓第一定律》的教學中，介紹伽利略的“理想實驗”，創設問題情境：為什么說敢于大膽假設光滑，假設足夠長，就是伽利略這位偉大人物的絕妙之處？“理想實驗”的魅力是什么，對科學發展又有哪些貢獻呢？通過這種能走進學生心靈深處的問題情境，讓學生真實感受理想實驗的魅力就體現在：物理是一門以實驗為基礎的自然科學，當我們在實驗不能實現的地方徘徊不前時，只要我們的思維向前一步，定會豁然開朗。在研究自由落體運動的時候，伽利略也曾用到過同樣的方法，如果說亞里士多德的偉大之處體現在發現問題遠比解決問題重要，那么伽利略的偉大之處則體現在忽略次要因素和抓住主要因素同樣重要。愛因斯坦是這樣評價的：伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。這個評價實事求是，從亞里士多德到伽利略，經歷了2000多年，物理學徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦，只經歷300多年，物理學的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創的實驗研究方法。

總之，在教學中要突出學生對物理知識的認識發展過程和能力素養的培養需求，圍繞“物理觀念”的形成和“科學思維”的發展，“科學探究”的參與，“科學態度與責任”的樹立來設計問題情境，達到提升學生物理學科核心素養的目標。

作者簡介：

李芳，天津市，天津市小站第一中學。