基于問題鏈促進核心素養的教學探討

摘" "要：最新版課標指出物理課程旨在促進學生核心素養的養成和發展，突出問題導向。以蘇科版“浮力”一節部分教學活動為例，從“問題鏈”的設計流程、設計意圖以及內在邏輯關系，對以問題鏈促進學生核心素養的培養進行了一些探討。

關鍵詞：問題鏈；核心素養；情境

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2024）1-0008-4

“問題鏈”教學模式是一種以學生為主體、問題為主線的教學模式［１］，與課程標準中提出的育人目標、指導思想以及教學建議高度一致，因此在物理教學中得到了廣泛應用。課堂中教師結合具體情境提出聚焦性、層次性、系統性的問題，驅動學生主動思考，使學生經歷發現問題、提出問題、分析問題、評估交流并最終解決問題的過程，以此來培養學生的物理核心素養。問題鏈式教學設計一般包括以下步驟：前期準備確定教學目標、設計相應問題鏈、課堂實施、反思與評價，流程圖如圖１所示［２］。

“問題鏈”教學模式能有效實施的關鍵在于問題鏈的設計，問題鏈作為一種教學手段，其設計一般包含以下幾個步驟：首先教師以課程標準、學生學情為依據確定教學目標，再依據教學目標創設情境，并結合最近發展區的理論設計相應的問題鏈，最終建立一個方便學生獲取知識的教學支架，驅動學生渡過最近發展區，突破現有發展水平，完成教學目標。圖２為以問題鏈搭建教學支架渡過最近發展區的圖解。

物理學科要培養的核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任［２］。基于核心素養的問題鏈的設計要求教師以教學目標為根本依據，利用物理規律之間的邏輯關系和學生的認知規律創設問題鏈，驅動學生自主思考，引導學生構建知識體系，促進物理核心素養的養成和發展。

本文以“浮力”一節的部分教學活動為例，從問題鏈的前期準備、設計意圖以及內在邏輯關系等角度，基于最近發展區理論，探討如何以“問題鏈”促進物理核心素養的培養。

１" " 前期準備

１．１" " 課程教材分析

浮力是由于浸入液體中的物體受到液體向上、向下的壓強差導致的壓力差產生的，蘇科版教材中浮力安排在液體壓強之后，便于學生將兩者聯系起來，構建較完整的知識體系，同時也為物體的浮沉條件的學習奠定基礎。

１．２" " 學生學情分析

學生已經能認識到力的作用效果，了解重力、彈力和摩擦力，會用彈簧測力計測力，能用力的示意圖描述力。知道二力平衡條件，能由物體的運動狀態分析物體的受力情況，或者由物體的受力情況分析物體的運動狀態，并且能對同一直線上的力進行合成與分析。在日常生活中學生知道浮力的存在，但存在一些錯誤的前概念，如下沉的物體不受浮力、浮力的大小與物體在液體中的深度有關等。

２" " 指向物理核心素養的問題鏈設計

２．１" " 基于情境啟發思考，激發學生學習興趣

認識浮力并構建浮力的概念是物理觀念維度的教學目標之一。本文創設趣味實驗情境，設計引入性問題鏈，生成問題，引導學生分析情境中所含的物理知識，激發學生的求知欲，驅動學生主動學習，自主構建物理概念。

創設情境" 實驗一：請學生將空飲料瓶緩慢壓入水中（圖３），感受浮力的存在，將飲料瓶壓入水中后，迅速將手撤離，觀察現象。

問題１：你感受到了什么？觀察到了什么？

問題２：產生這些現象的原因是什么力？

問題３：這個力的施力物體是什么？

問題４：這個力的方向是什么？

設計意圖：問題１引導學生觀察感受實驗現象；問題２引導學生思考；問題３和問題４分別從兩個角度初步建立對浮力的認識，學生自主構建浮力概念。學生在日常生活經驗中已經知道了浮力的存在，利用趣味實驗，觀察并感受浮力，松手后飲料瓶“騰空而起”的視覺沖擊更是激發了他們的探索欲，同時初步建立浮力的概念，實現從生活情境到物理概念的轉化。

２．２" " 多角度遷移應用原有知識，自主生成新知識

為完成認識浮力方向這一目標，以人浮在死海上的圖片為情境，設計問題鏈引導學生分別從受力分析的角度分析浮力的方向，以及類比分析探究重力方向的角度形象化浮力方向。

問題１：浮力的方向是？請說出你的依據？

問題２：對于浮力方向的描述能不能更精確？能從二力平衡的角度分析嗎？

問題３：參照判斷重力方向的實驗，你能設計實驗證明浮力的方向嗎？

問題４：為了更加方便地觀察，你能不能改進實驗？

問題５：能否找到參照物？水平或者豎直方向？

問題６：實驗現象還存在什么問題嗎？

設計意圖：問題１提出核心問題引發思考；問題２驅動學生遷移應用原有知識分析新的物理情境；問題３為問題２的平行問題，從另一個角度分析物理問題；問題４、問題５是對問題３的遞進式思考，引導學生類比原有知識以及實驗方法（轉換法）設計如圖４所示實驗（此自制實驗教具，教師課前已經制作完成，為便于觀察可使用紅色細線，同時使用方形容器，避免圓柱形容器產生視覺偏差）；問題６旨在引導學生對結論進行質疑和批判，物理規律不是偶然的，是基于大量證據得到的。以問題鏈引導學生從多角度遷移應用原有知識經驗，驅動學生自主內化生成新知識。

２．３" " 引發認知沖突，推進物理概念構建

物理與日常生活息息相關，而生活經驗往往使學生有一些錯誤的認知，如只有在液體中上浮或漂浮的物體才受到浮力，下沉的物體是不受浮力的。為糾正錯誤的前概念，本文創設兩個對比實驗，引發認知沖突，基于物理知識的內在邏輯，層層引導，逐漸深入，逐步解決問題，以問題鏈促進有意義的深度學習。

創設情境" 實驗二：向剛才的飲料瓶中加入鐵屑（加入足量的鐵屑使飲料瓶能在水中下沉），再次重復剛才的實驗，將飲料瓶壓入水中，感受手受到力的變化，壓入水中后迅速將手撤離，觀察現象。

實驗三：用一根細繩吊住裝有鐵屑的飲料瓶，用手拉著細繩將飲料瓶緩慢放入水中，感受飲料瓶入水前后拉力的大小變化。

問題１：實驗二中觀察到了什么現象？此時飲料瓶受到浮力的作用嗎？

問題２：實驗三中飲料瓶入水前后，感受到拉力的大小如何變化？請猜測產生這一現象的原因是什么。

問題３：大家有不同的猜想，如何探究你們的猜想呢？下沉的物體受到浮力嗎？

問題４：提供彈簧測力計，能證明你的猜想嗎？能設計探究實驗方案嗎？

問題５：實驗探究過程中你發現了什么？

問題６：實驗數據分析得到的實驗結論是什么？

問題７：除了發現下沉的物體也受到浮力之外，你還有其他發現嗎？

問題８：實驗二中的飲料瓶受到浮力，為什么還會下沉呢？

設計意圖：問題１呈現學生的錯誤前概念，不要急于糾正；問題２引發學生認知沖突，引導學生進一步思考，提出質疑；問題３是基于問題１、問題２提出的核心問題；問題４—問題６是問題３的解決路徑；問題７是對問題３的補充，拓展思維，得到下沉物體也受到浮力的結論，解決核心問題；問題６為問題８提供線索，問題８是遷移性問題，將新的知識應用于解決實際問題，從而定性得到浮力大小，突破現有知識水平，促進有意義的深度學習。實現由學生被動接受概念灌輸到主動構建物理概念的轉變。

２．４" " 沉浸式探究復雜問題，促進科學探究能力培養

本節課在核心素養的科學探究維度的教學目標為：以提出問題、形成猜想、實驗收集證據、解釋證據、合作評估交流的探究實驗方式，探究浮力大小與哪些因素有關［１］。探究式問題鏈更具有開放性、綜合性和實踐性，通常用于實驗探究的教學。現設計以下探究式問題鏈：

問題１：浮力大小的影響因素是什么？根據哪些生活經驗提出的猜想？

問題２：要探究這些影響因素需要使用的科學方法是什么？

問題３：如何測浮力的大小？需要的器材有哪些？

問題４：需要設計哪些實驗步驟？

問題５：需要記錄哪些數據？

問題６：能依據實驗證據驗證你的猜想嗎？

設計意圖：問題１提出問題，復雜問題學生難以直接解決。問題２—問題６都是圍繞問題１展開，問題２滲透科學思維控制變量法的應用，問題３引出實驗原理，提供實驗器材，問題４—問題６是開放性問題，由淺入深引導學生經歷探究過程，并親自動手實驗驗證自己的猜想。師生互動中，鼓勵學生積極思考產生自己的想法，同時敢于質疑實驗中的問題，培養學生科學探究能力。

２．５" " 依據反饋及時診斷，培養批判性思維

問題鏈在課堂實施過程中并不僅僅是教師提問學生回答的單向過程，教師要依據學生的反饋適時調整提問的梯度、方向及內容，以形成有效的多次的師生對話。在課堂實施過程中，有一組學生將金屬塊浸入液體后，迅速使物塊下沉到容器底部，發現測力計示數變為零，數據記錄為測力計示數一直變小，得到浮力與浸在液體中的深度有關。在得到學生的反饋后，筆者在課堂實施過程補充了以下診斷式問題鏈：

問題１：小組１的實驗數據與其他小組不一致，導致結論不同，造成結論差異的原因是什么？

問題２：小組１最終測力計示數為什么為零？能通過受力分析解釋嗎？

問題３：我們應如何調整？

設計意圖：問題１提出診斷式問題，鼓勵學生大膽質疑；問題２引導學生解決問題；問題３是問題１的回答，糾正實驗中的錯誤操作。學生通過問題鏈批判性地思考問題，有助于提升科學思維，培養學生實事求是的科學態度。

３" " 結" 語

相比于將知識灌輸給學生的傳統教學理念，將課堂的主體歸還給學生，使學生在“問題鏈”的引導下自主學習，更能促進學生物理核心素養的培養。在解決“問題鏈”的過程中，培養學生的科學思維，系統化構建物理觀念，科學探究中培養學生的科學責任和態度，使學生在一次次主動學習中逐漸養成物理核心素養。

參考文獻：

［１］李驕陽．“問題鏈”教學模式在中學物理電磁學教學中的應用［Ｄ］．北京：中央民族大學，２０２１.

［２］呂雨雨．“問題鏈”教學模式在高中物理課堂中的實踐研究［Ｄ］．銀川：寧夏大學，２０２２.

［３］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（２０２２年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，２０２２.

（欄目編輯" " 趙保鋼）

收稿日期：2023-08-15

作者簡介：周凌燕（1989-），女，中學一級教師，主要從事初中物理教學研究