科学探究活动中“问题链”的设计

曾海辉

摘要： 鉴于科学探究在科学课程中的重要地位，已有越来越多的科学教师将其应用于科学课堂，但也有越来越多的老师对其盲目推崇。笔者认为，设计基于核心素养的“链式问题”，是摆脱误区、实现真正探究的有效方式。

关键词： 科学课程  探究活动  问题链  电磁感应

在新课改的助推下，科学探究已然成为初中科学课堂中一种司空见惯的教学形式。如何设计科学探究活动，使之能够基于学生学情、源于生活情境、指导科学方法、揭示科学本质、体现科学精神、提升关键能力、形成科学思维，以提升学生的核心素养，成为当下科学老师必需关注的问题。

一、探究活动“问题链”设计的必要性

当下科学教学中的探究活动明显存在形式化的现象，教师意识过于强势及对学情的忽视是主要原因，导致科学探究活动未能重视科学思维、科学观念、科学态度的培养，更不用说提升学生的学科“核心素养”了。

在科学探究中，探索者不断地提出新的问题并一个个将其解决，最终消除起初的疑问。这个过程中的多个有着千丝万缕关系的问题，按照一定的逻辑顺序排列在一起，形成了一个问题组，即“链式问题”。如何设计有效的“链式问题”，成为实现真正探究的关键。

二、 探究活动“问题链”教学策略（以《磁生电》为例）

本节课的设计出自笔者的一次教学评比。因教学内容是随机抽取的，与平时教学的最大差异在于学生的知识基础：在设计本节教学内容前的调查中发现，学生对电磁感应所需要的“电”“磁”等相关知识基础尚未具备，对涉及的“电路”“电表”“磁场”“磁感线”等概念更是一无所知。基于这样的学情，我将该课设计成了“探究课”，通过实践得出了如下体会：

1.基于学生兴趣，设计“情境链”，激发探究欲望

在进行探究活动前，首先要让学生形成探究动机。多数学者认为“人类探索自然的主要动力来自对自然事物的好奇心和求知欲”，而认知冲突恰恰能够很好地激发好奇心和求知欲。为充分激发学生的兴趣，调动学生的积极性，笔者用了一个自制教具——将一个扬声器的两根电线与一个线圈两端接线相连，设置引入情境，即利用磁铁、线圈的电磁感应现象产生的电流使音箱发声。

教学片断：

课前，事先将教室音箱电源插头拔去，并为同学们播放音乐，发现没有声音。

生1：音箱怎么没有声音呢？

生2：没插电源，没有电。

师：音箱没有接通电源，所以没有声音。老师带来了一个音箱，也没有接通电源。不过老师把音箱的两根线和这个“线圈”的两个线头相连，再用一个U型磁铁，接下来老师将用这些装置做个实验，请大家静静地听。有什么声音？

生：有“呲呲”的声音。

师：根据教室音箱的现象，没有电就不会发声，而老师这个音箱有声音，说明了什么？

生：有电。

师：有电？没有接电源，怎么会有电呢？（板书：电从哪里来？）

或者说，实验中产生电流的条件是什么？

此情境中音箱在没有接电源的情况下发出了声音，这与学生的原有认知“音箱没有电不能发声”相关甚大，使学生的认知产生冲突，从而激发学生的好奇心和求知欲。而课前“拔出电源，放音乐”的环节设置，更有助于唤醒学生心中的原有认知，使认知冲突更加明显。此时，在学生心中已经暗暗地产生了“没有电源，哪来的电？”的疑问。而追问“怎么会有电？”使学生心中的疑问提升到研究的层面，实现探究问题由学生提出的目的。

2.基于学生思维，设计“引导链”，助推探究进程

进入问题情境后，学生将一步一步推进探究进程，以找出最终的答案。此时，需要老师的合理引导。设计“引导链”，可以促进学生探究活动的进行，明确探究方法，渗透过程与方法目标，突出理性思维的价值，把握思维方向，使学生成为“探索”的主体。

教学设计片断：

问题1：实验中产生电流的条件是什么？

生：（思考，未能回答。）

问题2：问题转换一下，刚才这个实验中，产生电需要哪些器材？

生：磁铁、线圈。

问题3：有了磁铁、线圈就一定能产生电流吗？

生：（小组讨论，后代表回答，上台演示，提出要求：需要能够测试是否有电的仪器。）

师：（给出“灵敏电流计”，并提供说明书，帮助学生连接电路。）

生：（继续演示实验，结果仍然没有电产生。此时教师上台以正确的方法操作，却能使灵敏电流计指针偏转。）

问题4：老师的做法与他有什么不同？

生：磁铁与线圈相对运动方式不同。

提问5：怎样运动才能产生电？

生：（思考，无法回答。）

师：（降低难度，出示PPT）以下几种运动方式，哪些能产生电？用你手上的器材，四人一小组做做看。

生：（小组活动，展示成果。）

问题6：同样是运动，左右运动产生电，上下，前后运动不能产生电，这是什么原因？

生：（思考，无法回答。）

问题7：问题转换，不同的运动方式，结果不同，你觉得是这些器材里的哪一个什么起了影响作用？

此教学片断中，每一个问题都是以学生的思维为依据，而每一个问题又影响了学生的思维。例如，提出问题1时，难度已经超过了学生的能力范围，学生无法回答，则设计问题2，以降低难度。问题和思维相互作用，如同发生了化学反应，结果有很奇妙的助推效果。

3.基于学生基础，设计“引申链”，解决探究疑难

自然状态下的科学探究是没有明确方向的，科学探究在摸索中前进。大多数探究往往是因为一个现象提出问题，进而进行探索研究。至少在探究完成之前，我们并不确定探索道路上会遇到哪些困难，所以只能在遇到困难后，通过文献查阅、向他人请教、理论推理等方法解决相应问题，使探究得以继续。缺少困难的科学探究不是真正的探究。对于教学中的科学探究，遇到困难更是在所难免，这就要求教师针对学生遇到的困难，根据学生的原有认知，结合學生的最近发展区，设计“引申链”，为学生补充相应的知识基础，协助学生架设必要的支架，消除探究道路上的荆棘。

教学设计片断：

问题A：不同的运动方式，结果不同，你觉得是这些器材里的哪一个什么起了影响作用？

生：磁铁……

问题B：对于磁你了解它的哪些知识呢？

生：同极相斥，异极相吸。

师：（实验：“隔着书本吸引铁钉”。）

问题C：磁铁为何可以不接触而吸引铁钉？

生：（未得出答案。）

师：关于磁，同学们的了解并不丰富，不过老师可以帮助大家。

生：磁场！（未等老师把话说完，有个别学生便喊出答案。）

师：那请这位同学帮老师说说看。

学生介绍磁场，教师补充说明。

师：同学们所说的磁场真实存在，上述实验中就是磁场在发挥作用。（实验：“U形磁铁磁感线”。）

问题D：你能分析铁屑的分布特点吗？

生：看似一条条线。

师：这就是科学中的“磁感线”，它可用来描绘磁场的分布。其实U型磁铁周围的磁感线分布是这样的。而老师把本实验中相应的磁感线画了出来。

问题E：请你结合以上信息，找出三种运动的不同之处。

生：左右运动时，线圈需把磁感线割断，而其他两种运动不用。

之后，生生、师生共同探讨、补充、修正，生成“切割磁感线运动”的表述。

在此教学片断中，学生探究遇到了本节课中最大的困难，那就是尚不知何为“磁场”“磁感线”，因而不知道为何会产生电流。而此时教师将问题内容加以引申，引导学生补充未知知识，以分析电磁感应中磁铁与线圈的相对运动方式， 继续推进探究进程。教学中问题1至问题5组成了一个“问题链”，它的作用是在学生探究中遇到疑难时，一步步引导学生通过合作学习、 向老师求助、查阅资料等手段，获得必要的知识基础，排除阻碍，使探究活动顺利进行。

4.基于学生评价，设计“拓展链”，生成新探究新资源

在探究活动之后，评价是必不可少的环节。而对学生评价的结果又可作为设计下一教学内容的依据。问题“拓展链”的设计与引入，可实现教学评价，并促进新探究资源的生成。

教学片断：

师：本节课已经接近尾声了，最后，请一位同学在学完“电磁感应”知识之后，再上台来为大家演示电磁感应现象。

生：（上台演示，成功发电。）

师：大家有没有看到，这位同学演示的过程中，灵敏电流计的指针有时向左偏转有时向右偏转。

问题1：你知道指针偏转的方向不同意味着什么吗？

生1：正负极不同。

生2：电流方向不同。

问题2：那你知道电流方向与哪些因素有关吗？

生：（思考，但无法回答。）

师：这个问题就留给同学们课后探究，不过大家要记住，在探究过程中应该注意探究的方法，遇到困难可以查阅资料，也可向老师或同学求助。

此片断中，笔者特意设计了学生再次上台演示电磁感应实验的环节，意在对学生的学习效果进行评价的同时，又可以从学生演示的现象中提出新的探究资源， 使探究活动从课内延伸到课外，探究内容从“产生感应电流的条件”拓展到“电流方向的影响因素”，同时也可实现过程方法与情感目标 的渗透，可谓一举多得。而问题1、问题2的设置，就构成了“拓展链”，在这一目的达成的过程中起到关键作用。

鉴于科学探究在科学课程中的重要地位，笔者认为，如何去伪存真，使科学探究教学摆脱现有的误区，实现以学生为主体的真探究，尤为重要。笔者以教学实践为依托，以学生的兴趣、思维活动、知识基础及评价结果为依据，进行了针对性的“链式问题”设计教学探索，力求培养学生的科学精神，提升学生的关键能力和高阶思维，进而提升学生的核心素养，效果较为显著。当然，实践中笔者也发现，科学探究中“问题链”设计的整体性、问题与问题之间的逻辑顺序等问题，将直接影响教学效果，这也是笔者进一步探索的方向。

参考文献：

[1]胡先锦，贾彩燕.问题链教学模式在高中化学基本理论复习中的应用[J].中学化学教与学，2014，37（2）：15 19.

[2]王文清，郭玉英，贾永.促进科学认知发展的高中物理探究教學模型[J].中学物理教与学，2014，36（1）：31 34.