曹師川
摘 要:探究行之有效的教學法一直以來是教育者重點關注的課題。新時代背景下,問題教學法受到關注,實踐證明其運用于教學是可行的。新政策規定各階段教師應將核心素養培養視為教育核心要務,以問題教學法培養學生核心素養值得全體教師探究。物理學是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科,高中物理教學必須注重核心素養培養,方可體現學科的教育價值。通過對物理核心素養內涵分析,本文認為問題教學法有助于激發學生求知欲望,有助于學生習得學習方法與實踐運用知識。故此從掌握問題設計原則,強化學生探究意識;結合生活設計問題,培養學生核心素養;借助信息技術教學,引導學生自主質疑;縮小問題教學范圍,貫徹以生為本思想四方面詳細論述教學策略,進而結合策略做出持續優化問題設計、拓展問題設計空間、構建線上教育平臺的反思。
關鍵詞:設計問題;引導思考;高中物理;核心素養
新課標的出臺與推行改革了傳統教育現狀,為教學工作的開展指明了方向。核心素養培養是課標重點強調的內容,將其貫穿于教育全程勢在必行。問題教學法是以問題為指向引導學生逐層思考,是循序漸進開啟學生思維空間的一種教學模式。物理學科具備知識量大、理論性、實驗性與抽象性強的特點,以問題啟發學生,與之建立互動橋梁,更符合學科教育特點,進而為核心素養培養夯實基礎。因此,高中階段物理教師應嚴把教育質量關,從學生學情出發設計問題,在一問一答、一來一往中幫助學生內化知識。
一、高中物理核心素養內涵
核心素養,是以學科能力為核心的綜合素養,是新課標重點強調的教育項目,落實這一目標是全體教師亟須研究的課題。物理核心素養在不同階段各有定義,根據《普通高中物理課程標準(2017版2020修訂)》,高中物理核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個層面[1]。物理觀念主要包括物質觀念、能量觀念及其應用等要素,是指從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識,是物理概念和規律等在頭腦中的凝練與升華。科學思維包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素,是指從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式,是基于經驗事實建構理想模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化;是基于事實證據和科學推理對不同觀念提出的質疑、批判,進而提出創造性見解的能力和品質。科學探究是指個體用以獲取知識、領悟科學的思想觀念和方法而進行的各種活動和能力,是物理核心素養的重要方面。科學態度與責任是在認識科學本質,理解科學、技術、社會、環境的關系基礎上逐漸形成的對科學和技術應有的正確態度以及責任感。其主要包括科學本質、科學態度、科學倫理等[2]。
二、問題教學法在培養學生物理核心素養中的作用
問題教學法,簡單來講就是將教材中的知識以問題的形式呈現出來,讓學生結合問題思考、質疑、探究、總結的一種教學過程。在問題設計中,課堂成為學生主動求知的場地,不再是教師灌輸知識的課堂。將其滲透至高中物理教學中,無疑是為學生提供了一個互動交流、合作思考、探索實踐、發展自身的平臺,使學生在后期學會思考,運用知識,掌握基本解決問題的能力并學會創造,潛移默化地提升其物理學科綜合能力。宏觀來講,問題教學法在物理核心素養培養中的作用有三,但不限于此。
(一)問題教學有助于激發學生求知欲望
求知欲望是探究知識的前提,而主動探究知識正是培養學生核心素養的先決條件。高中物理知識學習難度較大,假設教師以理論講解的方式,或難以引起學生的共鳴,而通過有趣的問題簡化知識,引導學生逐層思考,反而可以激發學生的知識探究欲望。在學生主動學習的同時,恰好實現了新課標指出的以生為本理念。例如,在教學高一必修“摩擦力”時,教師可設計一些問題:摩擦力的大小和什么有關?同一物體的摩擦力會變嗎?在問題設計中,實現了教師與學生地位的互換,使其主觀能動地學習。在學生求知欲望的驅使下,教與學實現了契合。同時還能促使學生在主動探究中思維能力與創造能力迎來發展機遇。
(二)問題教學有助于學生習得學習方法
上述提到,核心素養是以學科能力為核心的綜合素養,培養學生學科學習能力,正是為核心素養培養提供了可能性[3]。而問題教學法恰好有助于學生習得學習方法,對于其物理核心素養的提升大有裨益。具體來講,在問題引導中,學生可以逐步掌握每一節知識的重難點,進而有效整理歸納,形成系統性學習知識的能力。同時,在問題的作用下,學生的學習思路更加清晰,目標更加明確,過程更加嚴謹,實踐技能更強。久而久之,學生物理學科的學習能力在問題的指導中逐步提升。習得學習能力,不僅有助于學生掌握教材中的知識,還能促使其課外知識中掌握相關技能,為更好地學習物理打下地基。在有效的學習方法支撐下,學生的核心素養也會不斷提升。
(三)問題教學法有助于學生實踐運用知識
學習的目的并非是將教材知識刻進腦子,而是通過內化之后可以有效運用,用知識解決現實世界存在的問題,這就強調了學以致用的重要性。培養學生核心素養,僅要求其掌握知識遠遠不夠,而是要求其將這些知識踐行于生活,在運用中強化學科素養。問題教學法可以打開學生實踐運用知識的途徑,是落實這一目標的關鍵所在。問題可以幫助學生理清知識,總結與歸納其中的規律,這些規律與生活中的萬事萬物息息相關。學生在規律總結中,會下意識地將其融入生活理解,或在實驗中思考分析[4]。在理論與實踐結合中,學生的知識內化與運用空間更廣,能力也會隨之提升。長此以往,學生在物理學習中,實踐運用知識的習慣會逐步養成。
三、問題教學法在培養高中生物理核心素養中的實踐運用
上述對問題教學法在高中生物理核心素養培養中的作用展開了分析,可見在高中物理教學中運用這一教學法具有有效性與可行性。為落實學生核心素養培養目標,本文以人教版高中物理教材為例詳細論述如何有效運用問題教學法,希望對全體教師有參考價值。
(一)掌握問題設計原則,強化學生探究意識
掌握問題設計原則,以原則為導向創設問題,才能體現這一教學法在核心素養培養中的積極作用。尤其是高中學生,具備獨立思考能力,教師應圍繞學生學情設計問題,使其在問題中掌握物理學習技能,更好地體驗學習過程,樹立正確學習觀念。一般來講,教師應遵循兩項基本原則:第一,問題設計應遵循科學性與合理性原則。部分教師受到傳統應試教育思想禁錮,教學中多以知識掌握為準,對學生其他方面的能力缺乏關注。問題教學法需要改變這一思路,嘗試從不同角度設計問題,確保教育對于學生的知識掌握、能力與綜合素質均有助益,才能充分發揮問題教學法的意義與價值[5]。第二,問題設計應遵循循序漸進的原則。即問題應從簡單到復雜,使學生逐層掌握物理知識,為其內化與運用奪取優勢。或鼓勵學生自發提出問題,結合自己的問題探究實踐。
例如,在教學高一必修第二冊“拋體運動的規律”時,其中涉及“平拋運動”這一知識。教師要想借助問題培養學生核心素養,必須遵循上述提及的兩項基本原則。即問題需具備科學性、合理性與遞進性特點,只有如此,才能使學生在問題中完成學習。關于這節知識,提問應借助實物情境,使學生直觀地理解知識,進而走進知識。如:教師準備一個籃球與氣球,先拋出籃球,讓學生觀察籃球在空中的運動形態;再拋出氣球,讓學生繼續觀察氣球在空中的運動形態。在展示之后,提問:籃球與氣球在空中的運動有何不同?氣球為何難以拋出?籃球在空中是否存在阻力?如果有阻力,如何精準計算?在情境展示與問題引導中,由學生總結與概括平拋運動的概念,再結合教材給出的概念深入理解。同時,設計課后作業,要求學生實踐展示,總結基本規律。如此既能幫助學生掌握本節知識,又能養成其后期踐行知識的習慣,周而復始,學生的核心素養將會在探究、總結與實踐中得到發展。
(二)結合生活設計問題,培養學生核心素養
觀察生活不難發現,其中存在豐富多樣的物理現象,如電學方面,電飯鍋煮飯是將電能轉化為內能、排氣扇將電能轉化為機械能,利用空氣對流進行空氣變換等。又如力學方面,菜刀通常是刀刃薄,刀背厚,是為了增大壓強,減少受力面積、火鏟送煤時,是利用煤的慣性將其送入火爐[6]。這些知識都是學生學習物理需要掌握的基本內容。教師根據生活中常見的現象開展教學,既能提升學生的物理學習積極性,又能使其主動觀察生活中的物理現象,如此對于培養其物理觀念、科學思維等素養做出了巨大貢獻。結合生活設計問題,教師應從兩方面展開探究:第一,將生活中的現象與教材知識相互關聯,打通學生的學習與積累、實踐與運用關節。第二,在提問題的同時,應在適當時機引導學生將生活中的知識融入教材理解,或將教材中的知識滲透生活。陶行知指出了“生活即教育”的思想,足以證明生活在教學中的重要性。
例如,在教學高一必修第一冊“摩擦力”時,教師可以從路面狀況展開,使學生分析摩擦力相關概念。可以提問:人在干凈的路面、灑水的路面、積雪結冰的路面上行走,哪一種路況更容易摔跤?車輛在積雪路段行使會打滑,是什么原因造成的?如何避免車輛打滑,在雪天正常行駛?假設同學們走在結冰路面,如何避免摔跤?這些都是生活中常見的現象,尤其是東北地區,寒冷的冬季如何加大與地面的摩擦是一個值得研究的課題。將教材知識與生活結合起來,可以幫助學生將掌握的物理知識運用于實踐中,解決一些生活中的難題。同時在生活情境創設中,教師還應結合摩擦力知識滲透牛頓力學定律更多知識,以此豐富學生思考空間。或者將學生置于課堂主體地位,由學生在課前預習,自主提出問題,結合問題主動探索。在課堂教學中,教師鼓勵學生將自己的學習過程小組合作講出來,隨機邀請幾名學生上臺講解。在師生地位轉換中,樹立學生正確學習觀念,強化學科核心素養。
(三)借助信息技術教學,引導學生自主質疑
信息技術的發展為教育工作的開展帶來了優勢,現階段,信息技術已在教學中普及,體現了新時代教育的先進性、開放性與全面性優勢。在高中物理教學中,教師應借助信息技術資源,實現學科融合教育,拓展學生質疑空間。如物理與數學的融合、物理與化學的融合等。多媒體是集音頻、視頻、文字、圖像一體化教學的信息設備,以此為載體可以增強學科融合教育的實效性,進而最大化發揮問題教學法在物理學科中的教育優勢,實現核心素養培養目標。物理知識與數學關聯較多,如帶電粒子在有界磁場中的運動類問題,物體的變力分析經常要用到相似的三角形法、作圖法等,與圓有關的幾何知識在力學部分和電學部分的解題中均有應用[7]。
例如,在教學高一必修第三冊“帶電粒子在電場中的運動”時,教師借助線上精品課件制作PPT,將本節知識與數學內容關聯起來,進而發出提問,使學生核心素養在物理與數學的結合中實現培養。同時借助多媒體技術展示大型粒子對撞機,并引導學生嘗試運用數學中學到的作圖法繪制對撞機圖形。此時教師結合媒體展示引導學生設計問題:帶電粒子在電場中受到哪些力的作用?帶電粒子在電場中運動時,電場力對粒子的運動有什么效果?帶電粒子在均強電場中運動有什么特點?在問題引導下,學生可以思考帶電粒子在電場中運動的條件,圍繞其主動提出疑問。同時,自主搜集相關的知識點,如物理中的圓周運動,數學中的直線與圓、圓與圓的位置等相關知識。在豐富知識的堆積中,對于本節內容展開提問,并結合自己的提問做出假設、思考、分析與總結。整個過程對于培養學生的科學思維、科學探究與科學態度具有較大意義,是輔助核心素養培養目標落地的根本。
(四)縮小問題教學范圍,貫徹以生為本思想
傳統大班教學面向整體學生,教育缺乏針對性。問題教學法雖然在教學中有較大的影響力,但是籠統提問,也難以充分發揮問題教學的優勢,或導致核心素養培養陷入窘境。因此高中物理教師在實踐教學中,應嘗試整體教學與因材施教相結合,提升問題教學法的教育價值[8]。新課標要求教育應貫徹以生為本思想,即教師將學生視為核心地位,例如,將學生劃分為不同的小組,圍繞小組學生設計問題,縮小問題指導范圍,提高學生課堂參與感。在小組合作學習中,教師除了設計基本的問題,還應倡導各組自由組織實踐性活動,在活動中內化與理解知識,在運用中提升學生綜合能力。如何以小組為單位設計問題,構建高效課堂,接下來筆者以高一必修第二冊“機械能守恒定律”為例。
在課堂初始階段,教師可以提出幾個問題,由小組學生自主選擇問題。隨即借助多媒體展示課件,讓學生清晰直觀地感受能量守恒原理和運動軌跡。接下來小組合作討論知識,在資源共享與經驗互換中開發學生思維空間。在小組合作學習過程中,教師則做好監督與記錄,掌握每組學生的實際情況,在作業設計或課后練習中,重點圍繞學生尚未完全掌握的知識點為主。合作討論之后,由小組長匯報小組選擇的問題與學習成果,教師則結合成果做出總結。如此一來,可以有效提升教學的針對性。實踐活動是輔助學生理解理論知識的關鍵,是培養學生核心素養的基礎。教師應鼓勵小組課后合作實踐,準備細線、小球、彈簧振子、鐵架臺等材料,在反復實踐中總結成果,內化理論知識。學生在實踐過程中,可以根據實踐過程提出問題,并結合線上資源、教輔資料進一步掌握。為激發學生的實踐興趣,教師可以結合各組的實踐成果做出評選,對于表現較好的小組進行嘉獎。小組學習彌補了大班教學的不足,提高了學生的參與感與主動性,為核心素養培養奠定了基礎。
四、問題教學法在高中生物理核心素養培養中的實踐反思
問題教學法在物理教學中的運用成果較為理想,將其貫穿于教學是培養學生核心素養的根本條件。但是教學方法并非一勞永逸,需要教師在教學中結合實際情況改進,確保教育滿足學生的學習需求,符合新時代教育要求。為確保問題教學法在高中物理教學中發光發亮,輔助教學取得理想化成果,筆者從三方面進行反思:
(一)持續優化問題設計
問題教學法在高中物理教學中的運用需要教師定期反思教學成果,總結教學中存在的問題,并以問題為導向及時改進,確保問題教學法在核心素養培養中具備導向性作用。學生作為學習主體,在問題教學法運用過程中,應對于自己的課堂表現做出評價,同時對于教師的教學做出評價,分析問題教學法在課堂中運用的基本情況,在師生信息反饋中,問題教學法存在的弊端一目了然,改革方向更加明確。物理學科具備實踐性特點,教師在問題優化過程中,應注重問題與教材知識、與學生學情之間相互協調,實現教師、學生與教材相互融合。持續優化問題教學法可以確保學生核心素養培養目標逐步落實,并為提升課堂教學實效性夯實基礎。因此現階段高中教師在后期教學中,應深入鉆研問題教學法,或建構教學專題研究組,以問題教學法為對象,整合教師教學力量,為更好地實施教學保駕護航。
(二)拓展問題教學空間
問題教學法重在引導學生理清學習思路,建構知識框架,習得學習能力等,因此不能局限于課堂,而是要滲透至教學方方面面。如在理論教學中,教師可以借助提問、互動等方式,與學生展開交流,使其在思考中內化與理解知識;在實踐教學中,教師應結合具體過程滲透一些問題,幫助學生在問題中更好地完成實踐,實現理論與實踐的統一;在日常生活中,教師在觀察到一些物理現象時,應面向學生展開提問,使其將掌握的知識運用于實際生活中,在實踐運用中強化其核心素養。韓愈說“道之所存,師之所存也”。即道理存在的地方,就是教師存在的地方。換言之,任何可以發出提問的現象或場景,都是教育的實踐平臺。尤其是對于知識積累關鍵階段的高中生而言,教師應不斷拓展問題教學空間,開辟育人新路徑。
(三)構建線上教育平臺
線上教育平臺彌補了線下教學課時的不足,為學生鉆研新知識提供了資源。在問題教學法運用中,教師應借助線上平臺育人優勢,與學生實時互動,傳遞一些物理常識,豐富學生知識儲備。舉例來講,教師可以構建公眾號,每周發布一些教材上沒有的物理知識,并引導學生主動探究,借助掌握的知識攻克新知識,潛移默化地培養學生的學科學習能力,為核心素養培養提供保障。學生可以圍繞教師發布的知識提問,并借助線上資源解答,與同學交換意見,在思維碰撞中開發學生智力空間。線上教育資源豐富,教學途徑廣泛,可輔助問題教學法順利進行,協助核心素養培養目標有效落地。
結束語
綜上所述,問題教學法的實踐運用足以證明其在核心素養培養中的重要性。在高中物理教學中,教師應站好教育崗位,探究與學生學情相符的問題設計模式與內容,力求在核心素養培養中體現該教學法的育人作用。同時,不同學校教育現狀各有差異,教師需要結合本校實際情況實施教學。
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