基于探究問題發展學科核心素養

摘 要：物理學科的核心素養包括物理觀念，科學思維，科學探究，科學態度與責任，如何在物理課堂教學中落實發展學生的核心素養，筆者認為，就物理學科的特點而言，基于情景發現問題，以問題為導向展開探究，通過問題引領、任務驅動，讓學生在探究中發展科學思維，提升科學探究能力，在探究中提煉物理概念和規律，促進物理觀念的形成，在探究實踐中形成科學態度，樹立科學責任，是物理教學發展學生核心素養的基本路徑，要使這一教學過程發揮最大化效益，問題的提出要情境化，問題的探究要深度化.

關鍵詞：核心素養;問題設計;情境化;深度化

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2021）20-0070-02

收稿日期：2021-04-15

作者簡介：陳敬華（1967-），男，廣西北海市合浦人，本科，中學高級教師，從事中學物理教學研究.

問題是學生思維的引擎，學生的思維是圍繞問題展開的，好的問題能直指課堂的核心知識，啟迪學生思維，為探究過程指明方向，如何讓學生發現問題，提出問題，就要創設物理情景，問題的提出要情景化，是基于物理學概念、規律、理論的形成特點.所以基于物理情景發現問題，提出問題，基于情景中的問題展開探究，在探究中形成和理解物理概念和規律，在探究中發展科學思維，利用所學的概念和規律通過科學思維解決情景化的問題，形成物理觀念，是物理課堂教學發展學生核心素養的基本路徑，必然要求;物理情景化的特質與要求告訴我們，物理情景的創設要基于生活與自然、體現物理學科特點、內含問題，簡明扼要，要做到歷史性與時代性相結合，要能激發學生的興趣;其具體策略是：（1）通過聯系生活、生產、自然現象創設情境，（2）通過實驗創設情境，（3）通過動畫、視頻創設情境，（4）通過回顧物理學發展史創設情境，（5）通過復習舊知識創設情境.

一、閉合電路的歐姆定律的教學的情景創設

設計如圖1所示的右側電路，當燈泡接上兩節干電池時，燈泡發光，但還不是最亮，為使燈泡更亮怎么辦呢？（學生討論）多數學生認為接上電壓更大的電池，接著展示左側電路，接上9V（舊）電池會怎么樣？此時多數學生認為燈泡會燒掉，結果燈泡更暗，為什么？測出此時的燈泡的電壓只有0.5V左右，是否舊電池的電壓太低了，斷開燈泡與電池的連接，測出此時電池的電壓約7.5V，提出核心問題，7V的電壓到哪里去？通過學生的討論分析得出只能是電池的內部分掉那7V的電壓，接著圍繞丟掉的7V的電壓到哪里去對電池展開探究.

點評 上述情景的創設簡明扼要，沒有一點的花架子，很容易讓學生提出要探究的問題：9V的舊電池給燈泡供電不如3V的電池亮的原因是什么？問題打破了學生的原有認知，引起認知沖突，激發學生的探求欲望，樸素而高效，直指本課的教學核心.

物理問題的探究要深度化，即探究問題的結論要觸及學科知識的內核，要能讓學生通過探究過程及結果建立正確的物理概念，規律，及概念規律間的關聯，進而形成體系化的學科核心知識架構，促進學生物質觀、運動觀、能量觀的建構，探究問題的過程要凸顯科學思維和方法，要具有層次性，由淺入深，層層遞進，由低階思維到高階思維，突出模型建構、科學推理、科學論證、等科學思維的體驗，通過對問題的深度探究，培養學生的批判性思維，使學生的思維是基于事實和證據的，獨立而不盲從，具有創新和多元，敢于質疑;探究過程要致力于培養學生解析、分析物理現象、過程、結論的意識、角度和眼光，使學生學會猜想與假設，設計實驗與制定計劃，進行實驗與收集證據，分析論證、評估、交流與合作，基于物理現象和過程，構建物理模型，運用分析綜合、推理計算，聯想與遷移，形成物理學科的概念、命題、理論的思維方式、認識模式和觀念、思想，形成物理學科文化和物理學科本質的人文精神、科學精神、科學責任，形成物理學科的精氣神，并能感悟到物理學科獨特的魅力，產生對物理學持久的熱愛和興趣.

二、歐姆定律的探究過程設計如下

基于實驗提出7V的電壓到哪里去后，接著圍繞這一問題設計實驗展開探究，設計學生的活動程序如下：

活動1：學生給如圖2所示的電路中的電壓傳感器標上正負極，后按電路圖連接好電路;

活動2：學生通過實驗探究內外電壓的關系;

活動3：選取其中的兩組進行分析、討論，數據如下：

根據實驗結果設計如下兩個問題：

（1）等效電路如圖3所示由實驗數據可得內外電壓之和為一常數，這個常數有何物理意義呢？引導學生先從能量守恒的角度去探究常數的意義，對問題（1）的探究路徑可根據學生的實際設計如下階梯問題：①設電路的電流為I，經時間Δt，通過電路的電荷量q是多少？②外電路消耗多少電能？內電路又消耗多少電能？消耗的電能從何而來？③由實驗結論U外+U內=常數（k）兩邊同乘q后你有何發現？由此可得常數k表示什么意思？由qU外+qU內=q·k

及能量守恒可得：k表示單位電荷循環一周的過程中，電源把其它形式的能轉化為電能的數值，即單位電荷循環一周的過程中非靜電力所做的功，從而建立電動勢概念及歸納總結出閉合電路的歐姆定律;再讓學生利用移動探針按如圖4所示的電路沿電流方向，測出各點的電勢，并在坐標系中畫出A、B、C、D、E、F各點的電勢，（設A點的電勢為0，結果如圖5所示），學生從圖像中容易得到k=ΔU1+ΔU2，且沿閉合電路一周，電勢的總升高等于電勢的總降落，使學生從另以側面理解閉合電路歐姆定律，這樣對定律的理解更完整、全面.

（2）內外電壓隨外電阻的變化如何變化？對此問題的探究可解析7V的電壓到哪里去，回答開始提出的問題.

點評 把演示實驗改為學生的分組實驗突出學生在探究問題的主題地位，通過學生的實驗操作，數據獲取及分析討論，能多維度提升學科素養，從能量守恒的角度對U外+U內=常數（k）中常數物理意義的探究，設計階梯型問題可以降低探究的難度，培養學生利用能量觀點分析物理問題的習慣，利于能量觀念的形成，通過作電勢分布圖像，使學生更能深刻理解閉合電路歐姆定律，對概念、規律達到深度化理解.

學生學習新知識的過程本質是發現問題，解決問題的過程，物理概念、規律的教學過程要運用問題模型，使學生學習的知識問題化，經歷情景—問題—探究—結論（概念與規律）的實踐過程，形成物理觀念，發展科學思維，提升科學探究能力，樹立科學責任和態度.

參考文獻：

[1]梁沛林.STEM活動教學對培養物理核心素養的價值探討——以閉合電路歐姆定律為例[J].物理通報，2018（12）：23-26.

[2]葉成貴.淺談基于核心素養的物理課堂教學——以閉合電路歐姆定律教學為例[J].中學理科園地，2018，14（03）：24-25+27.

[責任編輯：李 璟]