创设问题解决情境 提升“科学思维”素养

郑金山 陈金贵

摘   要：问题解决情境的教学，是以问题解决为导向来展现物理课堂教学师生双边教与学的互动过程，充分体现学生在教与学中的主体地位。创设问题解决情境的教学，找寻问题解决的途径，可以提高自主探究学习的水平，培养学生解决问题的综合能力，并内化为物理学科特性的品质，发展科学思维和培养创新能力，提升物理学科核心素养。

关键词：问题解决;创设情境;科学思维

问题解决是以培养学生问题解决能力的学习活动。即在不同的物理情境中，以有效的方法处理问题，以合适的策略解决问题，发展学生科学思维品质。物理教师必须以核心素养为导向，重视培养学生科学思维，重视培养学生基于问题解决的学习力。为了实现课堂教学低起点高落点，通过问题解决的教学促进核心素养的达成，有效的方法是创设问题解决情境，找寻问题解决的途径。那么，物理教学该如何创设问题解决情境，提升物理“科学思维”素养呢？

1  创设逻辑性问题解决情境，提升学生的理解力

逻辑思维能力是指正确、合理思考的能力。创设逻辑性问题解决情境，采用科学的逻辑方法，通过科学思维的推理，从而准确表达自己思维过程的能力[ 1 ]。因此，通过创设逻辑性问题解决情境，传授物理研究方法，训练创新的科学思维，提升学生的理解力。

物理教学中，教师要创设逻辑性问题解决情境，将实际问题中的对象和过程转化成所学的物理模型，在新情境中引导学生综合应用所学物理知识灵活解决实际问题，提高理解能力。

2  创设类比性问题解决情境，提升学生的迁移力

类比是重要的思维形式，也是一种特殊的证明方法。在解决问题的过程中，把一些较为典型、学生熟悉的物理过程或系统与比较直观的物理模型进行类比。借助已知物理模型的规律和性质，结合物理过程进行类比，推出与之相应的未知规律和性质 [ 2 ]。所以，通过类比引入概念，创设类比性问题解决情境，可以将对较为熟悉的具体的概念理解迁移到陌生的抽象的概念学习中，提升学生的迁移力。

在物理教学中，像这样创设类比性问题解决情境，简化物理情境，使问题的解决变得简捷，从而更好地理解物理概念，以達到举一反三，触类旁通的效果。有利于建立起知识之间的横向和纵向的联系，有利于提出新的思考问题，提高学生的迁移能力。

3  创设假设性问题解决情境，提升学生的想象力

假设性问题解决情境，是科学研究中常用的一种思维方法，也是物理学中一个重要思想。采用假设法来分析推理，把思维的触角尽量向各个方向延伸，往往能够突破思维障碍，找出新的解题途径[ 2 ]。在高中物理教学中，为了启迪学生思维，创设假设性问题解决情境，启发学生思考并对所学知识加以理解，培养其发散性思维能力，促进学生深度学习。

如在“超重与失重”的教学中，教师让学生做体验性实验：“竖直提拉挂有钩码的纸带，让纸带断裂。”咦，纸带是能够承受两个钩码的重力呀！在提拉一个钩码的运动过程中，纸带为什么就断掉呢？学生的疑问油然而生，继而引发学生提出猜想假设“在提升过程中，是不是砝码对纸带的拉力发生变化了呢？”接着用DIS力传感器来提拉钩码做实验，由此得到弹力随时间变化F-t图象。通过实验明白了刚才实验纸带断裂的原因，建立超重或失重的概念，同时又引发新的探究问题“什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？”根据DIS实验获得的F-t图象进行分析，为猜想假设出产生超重或失重的条件提供了事实依据，最后引导学生来制定和设计验证“超重或失重产生的条件”的实验方案[ 4 ]。所以，创设假设性问题解决情境，通过假设、验证，再假设、再验证……不断地将探究延续和深入下去，提高学生的想象能力，凸显探究成效。

另外，创设假设性问题解决情境，往往在物理解题中尤为重要。有等效假设、极端假设和反面假设的运用策略;有现象假设、参量假设和过程假设等内容要素[ 2 ]。通过这些情境的设置，启迪思维，在论证“假设”的过程中获得成就感，在问题解决的潜移默化中感悟科学方法，科学态度和科学精神，进而强化课堂教学效果。

4  创设设计性问题解决情境，提升学生的创造力

探究设计实质上是一个问题求解的过程。它就是在发现问题提出设计要求的基础上，进行设计分析，制定探究方案，制定实验、评估、优化的过程。探究设计本身也是一个问题情境，让学生在问题解决的过程中，逐步实现提升学生的创造力。

如在“传感器及其应用”教学中，引导学生提出问题“白天忘了关灯，电灯不会自动关闭，怎么办？”通过学习，学生设计了如图2所示的“声控灯系统”。学生对自己的设计感到满意，提出了许多优点：（1）方便。走在楼道上的人如果发出一定量的声响，就会自动点亮电灯，可以不要刻意去找墙上的开关。（2）节电。延续一会儿时间，电灯又会自动熄灭，不会出现长明灯而耗能。在此基础上，教师适时追问学生：“声控灯”还存在哪些问题？学生经过探索发现：（1）如果在白天发出声响时灯也会应声而亮，那么你有什么办法解决？（2）如果晚上无人走动时，楼上隔壁有人大声说话或者有意外声响时，高灵敏的声控灯也会应声而亮。假如要避免这一情况的发生，你有什么好方法？就这样创设问题情境，学生很感兴趣，顺势在课堂上就提出了几许办法，并使问题得以解决，创新思维源源不断。如：（1）增加一个光控开关串联在电路里，白天光控开关断开，声音再大灯也不会亮。（2）把声控灯传感器的灵敏度调得低一些。

创设设计性问题解决情境，与生活实际相联系，激发探究的兴趣。引导学生自主探索并解决问题，提升科学思维素养，培养了问题解决的能力，创新源泉得以激发，创造力得到培养和提升。

总之，培养学生解决问题的综合能力，是基于问题探究的科学思维，它是物理的核心素养之一。探索问题解决情境化教学模式，可以让学生在自主、合作的探究过程中构建知识体系，训练基本技能，掌握科学方法，升华情感体验，构建物理教学高效课堂。

参考文献：

[1] 360百科.逻辑思维能力[EB/OL].https：//baike.so.com/doc/547494-579573.html.

[2]尹雄杰.高中物理解题方法与技巧[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2017.

[3]陆小勇.基于模型类比的高中物理教学探索[D].南京：南京师范大学，2010.

[4]金松.以探究为导向的物理实验设计的实践与思考[J].物理教师，2016（9）：55-57.