王 惠，張金良，金年慶

1.揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州225000

2.江蘇省揚(yáng)州中學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn) （2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）將物理學(xué)科的核心素養(yǎng)劃分為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個維度[1]。作為基礎(chǔ)教育的重要學(xué)科，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在課堂教學(xué)中加以落實(shí)是當(dāng)前物理教育發(fā)展的迫切需要。

問題教學(xué)法是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題，并為學(xué)生提供一個交流、合作的平臺，讓學(xué)生經(jīng)歷解決問題的思維過程，掌握知識、學(xué)會學(xué)習(xí)、發(fā)展能力的一種教學(xué)方法。隨著新課改的深入和物理教育培養(yǎng)要求的提高，問題教學(xué)法的優(yōu)勢愈加顯著。本文秉持培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念，深入探究問題教學(xué)法在高中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用，為高中物理教師在核心素養(yǎng)理念下實(shí)施問題教學(xué)法提供一定的思路。

1 問題教學(xué)法與物理核心素養(yǎng)的聯(lián)系

1.1 問題教學(xué)法與物理觀念的聯(lián)系

在物理觀念素養(yǎng)中，新課標(biāo)要求學(xué)生形成物質(zhì)觀念、運(yùn)動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題[1]。新課標(biāo)之所以特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生運(yùn)用這些物理觀念去解決實(shí)際問題，是因為核心素養(yǎng)是在解決實(shí)際問題時才能表現(xiàn)出來的。問題教學(xué)法的關(guān)鍵要素是創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，需要學(xué)生在物理情境中發(fā)現(xiàn)問題并探究問題，將所學(xué)的物理概念和規(guī)律在其頭腦中內(nèi)化成物理觀念。因此，在物理教學(xué)中運(yùn)用問題教學(xué)法對學(xué)生物理觀念的形成具有促進(jìn)作用。

1.2 問題教學(xué)法與科學(xué)思維的聯(lián)系

物理學(xué)的研究對象大到宇宙天體，小到基本粒子，十分廣泛且極其復(fù)雜，通過科學(xué)思維能夠揭示事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律[2]。問題教學(xué)法以問題為引領(lǐng)，重視在創(chuàng)設(shè)的問題情境中激發(fā)學(xué)生的問題意識和探究欲望，在問題解決的活動中發(fā)展其科學(xué)思維，在交流與討論的環(huán)節(jié)強(qiáng)化和深化其科學(xué)思維。因此，問題教學(xué)法是學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)的重要手段。

1.3 問題教學(xué)法與科學(xué)探究的聯(lián)系

科學(xué)探究素養(yǎng)是一種內(nèi)化素養(yǎng)，包括動手操作、合作交流等能力，還有分析、歸納、演繹、邏輯推理等抽象思維能力[3]。在科學(xué)探究過程中，要求教師鼓勵學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究過程，最終使問題得以解決，達(dá)成探究目標(biāo)。問題教學(xué)法注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的主動性，要求學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，自主探究問題，從而提高分析、解決問題的能力。因此，問題教學(xué)法與科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)是一致的。

1.4 問題教學(xué)法與科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的聯(lián)系

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包含認(rèn)知、情感和行為意向三個方面。在認(rèn)知方面要求學(xué)生具有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；在情感方面要求學(xué)生有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)，有合作的意愿，有解決困難的信心；在行為意向方面要求學(xué)生積極且努力地進(jìn)行物理實(shí)踐活動，會應(yīng)用物理知識去解決生活中的實(shí)際問題[4]。在問題教學(xué)法教學(xué)下，通過真實(shí)的問題情境，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下能夠積極主動地去解決問題，最終完成新知識與頭腦中原有知識的重組。學(xué)生在真實(shí)情境的刺激下會產(chǎn)生一種迫切想要解決問題的沖動，但實(shí)際上在問題解決的過程中可能會遇到困難，教師可以提供適當(dāng)?shù)膸椭?，鼓勵他們克服困難，獲得成功的體驗并增強(qiáng)自信。因此，問題教學(xué)法可以為學(xué)生營造和諧的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生在良好的氛圍中從認(rèn)知、情感、行為意向等方面提升其科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

2 核心素養(yǎng)視野下問題教學(xué)法的一般教學(xué)流程

筆者在前人對問題教學(xué)法一般教學(xué)流程研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，把各個模式的優(yōu)點(diǎn)整合，并兼顧物理學(xué)科和問題教學(xué)法的特點(diǎn)，建構(gòu)了問題教學(xué)法在高中物理教學(xué)中的一般流程（圖1）。該流程首先明確核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)；接著設(shè)置了五個教學(xué)環(huán)節(jié)：一是結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，提出本節(jié)課的核心問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。二是以問題為導(dǎo)向，分析解決途徑，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。三是以問題為引領(lǐng)，經(jīng)歷實(shí)驗探究，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。四是以問題為中心，組織學(xué)生合作交流，分享學(xué)習(xí)成果，在此環(huán)節(jié)著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。五是以問題為載體，應(yīng)用物理知識形成結(jié)論，鞏固加深學(xué)生的物理觀念。

圖1 核心素養(yǎng)視野下問題教學(xué)法的一般教學(xué)流程

3 核心素養(yǎng)視野下問題教學(xué)法的課堂教學(xué)策略

依據(jù)問題教學(xué)法在高中物理教學(xué)中的一般流程，筆者以人教版高中物理必修二第六章第四節(jié)“生活中的圓周運(yùn)動”一課為例，對在核心素養(yǎng)視野下運(yùn)用問題教學(xué)法優(yōu)化高中物理課堂教學(xué)的策略作如下探究。

3.1 明確核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)

在進(jìn)行問題教學(xué)法教學(xué)之前，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，認(rèn)真梳理本節(jié)課有關(guān)物理核心素養(yǎng)四個維度相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，清楚地知道通過本節(jié)課學(xué)生可以學(xué)到哪些知識，提高哪些能力，制定出教學(xué)目標(biāo)并促使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中努力達(dá)成這些目標(biāo)。

例如，“生活中的圓周運(yùn)動”的教學(xué)目標(biāo)可以這樣制定：（1）物理觀念目標(biāo)：會在實(shí)際問題中分析向心力的來源；掌握用牛頓運(yùn)動定律解決問題的方法；深化運(yùn)動與相互作用的物理觀念。（2）科學(xué)思維目標(biāo)：通過分析火車路基傾斜設(shè)計、汽車過橋問題，提高科學(xué)思維能力。（3）科學(xué)探究目標(biāo)：通過實(shí)驗探究過程促進(jìn)同學(xué)間的交流合作，提高團(tuán)隊意識和科學(xué)探究能力。（4）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任目標(biāo)：能從物理視角解釋生活中的圓周運(yùn)動現(xiàn)象，形成將物理知識應(yīng)用于生活實(shí)際的科學(xué)態(tài)度。

3.2 創(chuàng)設(shè)問題情境，提出核心問題

創(chuàng)設(shè)問題情境是問題教學(xué)法的關(guān)鍵要素。創(chuàng)設(shè)一個有效的問題情境首先需要教師充分了解學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。然后，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生提供與他們的生活經(jīng)驗相一致的真實(shí)情境，提出本節(jié)課的核心問題，讓學(xué)生在問題情境的刺激下，產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)。

例如，在“生活中的圓周運(yùn)動”教學(xué)中，利用多媒體展示：游樂場里的摩天輪、過山車、雜技演員表演的水流星、火車拐彎等真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生觀察，思考此類物體運(yùn)動有什么共同的特點(diǎn)？通過這一核心問題進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

3.3 以問題為導(dǎo)向，分析解決途徑

明確核心問題之后，教師要以問題為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生積極思考，分析解決問題的途徑。如果核心問題難度太大，教師可以將問題分解成一連串的具有邏輯性的小問題，就好像在樓層之間搭建一個個小臺階，讓學(xué)生通過這些“臺階”最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。這一環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的大好時機(jī)，學(xué)生可能會有很多五花八門的思路，教師不要立刻否定，要引導(dǎo)學(xué)生抓住問題的主要因素，忽略次要因素，修正自己的想法，最后確定切實(shí)可行的解決方案。

例如，在“生活中的圓周運(yùn)動”新課教學(xué)環(huán)節(jié)，為了解釋上面的核心問題，教師可以向?qū)W生展示水平路基上火車車輪的圖片，再次提問并讓學(xué)生思考：火車拐彎時所需的向心力由什么力提供？然后教師介紹火車輪緣的結(jié)構(gòu)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行受力分析，得出結(jié)論，列出向心力的公式。通過這樣的思考和分析，讓學(xué)生形象地感知輪緣與外軌間存在著巨大的彈力后，進(jìn)一步拋出問題：如何避免長時間擠壓對鐵軌和車輪帶來的損害？鼓勵學(xué)生思考并提出解決方案，由此引出路基傾斜的設(shè)計。帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行受力分析，繼續(xù)提問：若軌道對輪緣無擠壓作用，對車速有何要求？讓學(xué)生思考由重力與支持力合力提供向心力，由此得出臨界速度。緊接著，繼續(xù)追問：若火車速度大于或小于臨界速度時，軌道對輪緣是否有擠壓？由此層層深入分析問題，激活學(xué)生的思維。

3.4 以問題為引領(lǐng)，經(jīng)歷實(shí)驗探究

物理是一門實(shí)驗科學(xué)，問題教學(xué)法教學(xué)在解決問題的過程中要以問題為引領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗探究。在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗探究環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗觀察，收集實(shí)驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)問題、獲取證據(jù)以及處理信息等科學(xué)探究能力。

如在“生活中的圓周運(yùn)動”這節(jié)課中，當(dāng)討論完火車和汽車在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動后，再次提出問題：為什么生活中拱橋比凹橋多？從而引出汽車在豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動。為了讓學(xué)生能直觀地感知車速對橋面壓力的影響，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行玩具小汽車過橋的模擬實(shí)驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察玩具小汽車靜止在拱橋頂端和有速度經(jīng)過拱橋頂端這兩種情況下，橋面形變的較大差異，從中發(fā)現(xiàn)并提出問題：為什么速度的大小會對橋面帶來如此影響？

3.5 以問題為中心，組織交流合作

學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任不是靠教師灌輸就能獲得的，而是通過問題解決過程中的相互合作，討論交流，有時甚至是爭論或辯論中才能得到培養(yǎng)。對物理課堂教學(xué)來說，應(yīng)堅持以問題為中心，適當(dāng)增加課堂討論交流的機(jī)會。

又如，在前面的模擬實(shí)驗之后，教師可通過對玩具小汽車的受力分析，列出牛頓動力學(xué)方程，組織學(xué)生討論小汽車速度不同時對橋面壓力的影響。進(jìn)而又拋出問題“若支持力為0，車速應(yīng)為多大”，由此得出豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界速度，啟發(fā)學(xué)生探究速度大于臨界值時的情況，并留下思考問題“若拱橋半徑等于地球半徑，車速也大于臨界值會怎樣”，為后面天體運(yùn)動的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3.6 以問題為載體，應(yīng)用物理知識

在交流討論之后，教師要以問題為載體，引導(dǎo)學(xué)生對生活中的物理學(xué)現(xiàn)象追根溯源，師生共同總結(jié)，發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。最后，可以創(chuàng)設(shè)新的問題情境，讓學(xué)生在理解了基本物理概念、定律和原理之后，能夠應(yīng)用這些知識解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題，進(jìn)一步鞏固并加深物理觀念。

再如，在“生活中的圓周運(yùn)動”這節(jié)課最后的知識應(yīng)用鞏固環(huán)節(jié)，教師可以精選一些生活中的問題或習(xí)題組織教學(xué)。

4 小結(jié)

問題教學(xué)法順應(yīng)新時代教育發(fā)展的主題，并且與物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求具有適切性。運(yùn)用問題教學(xué)法進(jìn)行高中物理教學(xué)的五個教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，整個教學(xué)過程以培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)，以問題的提出和問題的解決為主要方式，教師以引導(dǎo)者的身份起幫助、組織和指導(dǎo)的作用，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究、合作、交流等多種活動形式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維，提升科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，從而優(yōu)化高中物理教學(xué)。