倡导“问题式”教学,促进物理核心素养的达成

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  【摘要】新版物理课程标准强调“问题式”教学是达成物理核心素养的重要途径和方法,是课改经过十余年的成功经验提炼出来的,有待广大教师进一步探讨与研究。文章根据新版课程标准精神,对“问题式”教学进行有益的尝试与探索,总结了一些做法与体会,以期与同行们商讨。
  【关键词】问题式;创设情境;物理实验;实践应用
  2007年秋季,新一轮高中课程改革在神州大地全面铺开,至今已走过十余年风风雨雨的历程。十多年来,广大高中教师都在这场史无前例的课程改革中接受考验,经历革新、充电、反思过程,纷纷摆脱传统教学模式的束缚,创新适应新时代要求的教学方法和方式,创造性地发展巧妙的课堂教学构思,研究出独具匠心的教改精品,提高了课堂教学效果,使课程改革后浪推前浪,不断取得明显成效。然而,随着新时代经济、科技的迅猛发展和社会生活的深刻变化,以及新时代对培养人才质量的新要求,课改进入深水区,存在不适应和亟待改进的问题。在这场改革的紧要关头,2018年春天,迎来了教育部最新颁发的《普通高中物理课程标准(2017年版)》(下称新版课标)。笔者如沐春风,久旱逢甘露,如饥似渴地进行解读和认真钻研,从中得到启发。
  新版课标明确指出:“无论是物理知识的教学,还是物理问题的解决,都要引导学生发现和提出问题,根据解决问题的需要,收集和选择有用信息,基于证据和逻辑对问题做出合理解释,培养学生具有准确表述问题解决过程与结果的意愿和能力。”[1]这阐明了“问题式”教学是物理课堂教学改革的重要基调,离开了问题,所谓的科学思维、科学探究、实践创新就无从谈起,所谓提升物理核心素养也无法达成。因此,笔者以新版课标下的“问题式”教学作为课题进行研究,结合自己的教学实践,将其中的做法和经验总结出来,供同行们共同探讨。
  一、从创设情境中引导发现问题,培养科学思维能力
  新版课标指出:“创设情境进行教学,对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用。学生从情境中发现和提炼问题,对问题的可能答案做出假设,并根据问题情境运用已有知识制订探究计划,选择符合情境要求的实验装置进行实验,获取客观、真实的数据,通过对数据的分析形成关于物理规律的结论。”[1]新版课标强调创设情境教学,鼓励学生从情境中发现问题,培养学生的科学思维。人类最重要、最本质的资源是思维,它像蕴藏在人类大脑中的石油[2],只要合理地开发和利用,就会创造出人间奇迹。
  古人云:“疑为思之初,学之端。”意思是说,疑问是思维的开始,是探究学习的基础。研究课改的专家余文森教授指出,新课程学习方式特别强调问题在学习活动中的重要性,一方面强调通过问题来进行学习,另一方面通过学习来生成问题,把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程[3]。创设情境教学,学生置于情境中,陶醉其间,必然会产生联想和想象,产生好奇心,问题就油然而生。现代信息技术为物理课堂创设情境提供了前所未有的助力和效果。那生动形象的画面、清晰的语言深深地吸引着学生的眼球,印入学生的脑海,学生思维的闸门被打开,产生许多美妙的问题。因此,笔者认为高中的物理课堂教学应尽可能地运用信息技术来创设情境,引导学生发现和提出问题,培养学生科学思维能力。
  例如学习“弹力”一课,笔者根据教学内容,课前制作了课件。上课伊始,笔者利用多媒体技术展示课件,要求学生观察所展示的两幅图片。学生聚精会神地观看撑竿运动员撑起撑杆,随着撑杆弯曲变形,放开,轻松地跃过近2米的跳高线。再观看第二幅图片,把橡皮筋拉长,然后放松。接着引导:“你们观察这两幅图片,发现了什么呢?”学生异口同声地说:“图片中的撑杆和橡皮筋都发生了形状的变化。”提出有趣的问题:“它们形变的共同点是什么?是不是所有物体的形变都有这种特点?”[4]
  在学生肉眼观察图片后,笔者要求学生动手操作,亲自体验,并给每位学生分发一个弹簧、一块橡皮泥,然后告诉学生:用力将细弹簧拉直,观察弹簧的形变过大时的情况;用手指挤压橡皮泥,观察橡皮泥的形变情况。学生感受到物体在力的作用下形状和体积发生了改变。教师引导归纳:“物体这种变化叫作形变,当物体在撤去外力时能够恢复原状,这种形变叫作弹性形变;当物体形变过大,超过一定的限度,撤去作用力的物体不能完全恢复原来的形状,这种限度叫弹性限度。”[4]
  接下来,继续创设情境,师生协作做了两个演示实验:一是用双手挤压烧瓶,二是桌面激光反射。要求学生观察实验现象,并从两个实验中发现特点。这两个实验激发了学生的兴趣,使学生间接感受微小形变的存在,体会实验的放大思想。然后让学生分组做探究实验(略),从而总结出弹力的定义、产生条件及弹力方向。
  在高中物理教学中以创设情境贯穿整个教学过程,激发了学生的好奇心,打开了学生思维的闸门,使学生饶有兴趣地发现和提炼问题,在愉悦的氛围中主动接受知识,从而培养科学思维能力。
  二、从物理实验中引导提炼问题,发展科学探究能力
  众所周知,物理是一门以实验为基础的自然学科,无论是物理科学的创立和发展,还是物理概念的提炼和物理规律的形成,或是科学态度的培养和核心素养的提升,都需要物理实验来实现。新版课标强调:“在高中物理课程中,应注重科学探究尤其注重物理实验,这在培养学生的探究能力和科学态度等方面有重要地位。”并着重指明:“在物理实验中,应发掘實验在培养学生发现和提出问题的能力的潜在价值。教师可在一些物理实验中创设情境,让学生在观察和体验后有所发现,有所联想,萌发出科学问题;还可在实验中创设任务,让学生在完成任务过程中运用科学思维,自己提炼应探究的科学问题。”[1]
  物理实验需要学生亲身体验,“用自己的身体去亲身经历,用自己的心灵去亲自感悟”(余文森)[3]。学生通过亲身实验,主动获得知识,获得直接经验。物理实验是科学探究的重要平台。有了这个平台,学生可以从被动接受知识转向主动获取知识。面对实验器材、实验设备、实验装置,学生必然产生好奇心,而且通过脑、手、眼、耳等感官的共同作用,探索的兴趣油然而生,由此联想和想象,萌发出科学问题。此时,教师应协作引导,循循善诱,让学生针对发现和提出的各种奇妙问题进行交流讨论,归纳总结,求同存异,提出应探究的科学问题。   例如“探索机械能守恒定律”的实验。实验伊始,教师创设问题情境,回顾上节课“机械能守恒定律”的内容、含义和适用条件,并提出问题:“从理论推导得出机械能守恒定律,是不是还要通过实验来验证呢?”学生立刻兴奋起来,纷纷要参与验证机械能守恒定律。教师要求准备实验器材:铁架台、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、重物(带铁夹)、毫米刻度尺等。学生分组按图示要求安装实验器材。面对已安装好的实验器材,学生发现并提出问题:“选择重物,是轻一点还是重一点好呢?本实验要不要测量重物的质量?”[4]经过思考讨论,分析测量,得出答案:选取质量较大、体积较小的重物比较好,而且无需测量物体的质量。接着,学生按步骤动手操作实验,各组根据设计的方案,完成实验,记录数据,提出问题:“对于实际获得的纸条,如何判定纸条上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢?在处理纸带时可以不用到起始点吗?”[4]教师引导学生进行数据处理,此时学生感到困惑,进行质疑:“如何测量物体的瞬时速度?”[5]各小组讨论交流,分析归纳,总结误差来源,得到实验结论。通过分组实验,学生经历了探究规律的过程,体验了科学探究的乐趣,增强了团队协作意识与学好物理的信心。
  上述案例表明,在物理实验中应让学生动手操作,亲身体验。在此过程中,学生脑子动起来,掀起思维的波浪,萌发的问题接踵而来,挖掘了发现问题的潜在价值,为学生展示才华提供了机会,同时也有利于促进学生对知识内在转化和技能的掌握,为进一步科学探究打好基础。
  三、从生产生活中引导解决问题,提高实践应用能力
  物理概念、物理规律来源于生活又应用于生活。物理离开了生活,将是一片死海。新版课标强调:“应把物理课程中所形成的物理观念和科学思维用于分析、解决生活中的问题,在解决问题的过程中进一步提高探究能力,增强实践意识,养成科学态度,促进物理学科核心素养的形成。” [1]这表明,教师在物理教学中要促使学生用物理的视觉,从生产生活中捕捉物理问题,主动运用所学的物理知识分析生活现象,自主解决生产生活中的实际问题,从而提升核心素养。
  例如学习“力的分解”时,笔者从生活问题引入。早上有两位高中学生去上学,走在雨后乡间的泥路上,远远地看见有一辆中型货车的后轮深陷在湿滑的泥坑中。正在司机一筹莫展之际,两位学生来到车前,其中一位同学灵机一动,提议司机找出一根长绳,另一位同学帮助司机将绳子的一端系在路旁的大树上,另一端系在车头上,将绳子拉直拉紧,然后在绳子的中点位置,沿垂直于绳的方向,三个人用力拉绳,车子神奇地被拉上来了,帮忙系绳的同学不解地问:“发动机还不如我们人力吗?怎么不会把车拉出泥坑呢?”出主意的同学说出利用力的分解原理来解决问题。
  又如学习“焦耳定律”一课,笔者以生活情境导入。随着改革开放的深入,我国居民已基本进入小康生活水平。电冰箱、电磁炉、电饭煲、空调、热水器等家用电器被广泛使用,由此引发的火灾事故越来越多。据消防部门统计,很大部分火灾事故是电线老旧、插座残损等元件温度升高而导致的。此时学生萌发疑问:“如何解决家用电器发生火灾的问题呢?”笔者要求学生学习本课后,把所学的如何安全用电的知识教给家人,避免错误操作导致电器损坏,防止火灾事故发生[5]。
  上述两个案例显示,高中物理教学应将课堂与生活紧密联系起来,体现物理学来源于生活,寓于生活,用于生活。生产生活中能生成很多有价值的科学探究问题,教师应鼓励并引导学生把物理知识运用到实际生活中,使学生完全认识到物理学来源于生活又是解决生活问题的工具,提高实践应用能力,以提升学生的物理核心素养。
  总之,新版课标强调了“问题式”教学的重要性,是根据课程改革十余年的成功经验提炼出来的,有待广大高中物理教师从不同视觉深入探索与研究。笔者结合自己的教学实践,对“问题式”教学从创设情境中引导发现问题,从物理实验中引导提炼问题,从生产生活中引导解决问题等三个方面进行了探索,培养学生发现问题的潜在能力,促进学生养成物理核心素養。
  【参考文献】
  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018.
  问道,王非.思维风暴[M].北京:华文出版社,2017.
  谌启标.高中新课程教师读本——与新课程一同成长[M].余文森,编.福州:福建教育出版社,2004.
  任志鸿.高中物理同课异构优秀教案(必修1,必修2)[M].海口:南方出版社,2010.
  任志鸿.高中物理同课异构优秀教案(选修3-1)[M].海南:南方出版社,2012.
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