核心素养视野下运用问题教学法优化高中物理教学的策略探究

王 惠，张金良，金年庆

1.扬州大学物理科学与技术学院，江苏 扬州225000

2.江苏省扬州中学，江苏 扬州 225000

《普通高中物理课程标准 （2017年版）》（以下简称新课标）将物理学科的核心素养划分为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度[1]。作为基础教育的重要学科，将核心素养的培养在课堂教学中加以落实是当前物理教育发展的迫切需要。

问题教学法是教师根据教学目标创设一定的问题情境，引导学生去发现问题、探究问题，并为学生提供一个交流、合作的平台，让学生经历解决问题的思维过程，掌握知识、学会学习、发展能力的一种教学方法。随着新课改的深入和物理教育培养要求的提高，问题教学法的优势愈加显著。本文秉持培养学生核心素养的理念，深入探究问题教学法在高中物理课堂教学中的应用，为高中物理教师在核心素养理念下实施问题教学法提供一定的思路。

1 问题教学法与物理核心素养的联系

1.1 问题教学法与物理观念的联系

在物理观念素养中，新课标要求学生形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等，能用其解释自然现象和解决实际问题[1]。新课标之所以特别强调学生运用这些物理观念去解决实际问题，是因为核心素养是在解决实际问题时才能表现出来的。问题教学法的关键要素是创设真实的问题情境，需要学生在物理情境中发现问题并探究问题，将所学的物理概念和规律在其头脑中内化成物理观念。因此，在物理教学中运用问题教学法对学生物理观念的形成具有促进作用。

1.2 问题教学法与科学思维的联系

物理学的研究对象大到宇宙天体，小到基本粒子，十分广泛且极其复杂，通过科学思维能够揭示事物的本质特征和内在规律[2]。问题教学法以问题为引领，重视在创设的问题情境中激发学生的问题意识和探究欲望，在问题解决的活动中发展其科学思维，在交流与讨论的环节强化和深化其科学思维。因此，问题教学法是学生科学思维素养培养的重要手段。

1.3 问题教学法与科学探究的联系

科学探究素养是一种内化素养，包括动手操作、合作交流等能力，还有分析、归纳、演绎、逻辑推理等抽象思维能力[3]。在科学探究过程中，要求教师鼓励学生发挥主观能动性，引导学生体验科学探究过程，最终使问题得以解决，达成探究目标。问题教学法注重培养学生科学探究的主动性，要求学生能够发现问题，自主探究问题，从而提高分析、解决问题的能力。因此，问题教学法与科学探究素养的培养目标是一致的。

1.4 问题教学法与科学态度与责任的联系

科学态度与责任包含认知、情感和行为意向三个方面。在认知方面要求学生具有实事求是的科学态度；在情感方面要求学生有强烈的学习动机，有合作的意愿，有解决困难的信心；在行为意向方面要求学生积极且努力地进行物理实践活动，会应用物理知识去解决生活中的实际问题[4]。在问题教学法教学下，通过真实的问题情境，能够激发学生的学习热情，学生在教师的引导下能够积极主动地去解决问题，最终完成新知识与头脑中原有知识的重组。学生在真实情境的刺激下会产生一种迫切想要解决问题的冲动，但实际上在问题解决的过程中可能会遇到困难，教师可以提供适当的帮助，鼓励他们克服困难，获得成功的体验并增强自信。因此，问题教学法可以为学生营造和谐的学习氛围，让学生在良好的氛围中从认知、情感、行为意向等方面提升其科学态度与责任。

2 核心素养视野下问题教学法的一般教学流程

笔者在前人对问题教学法一般教学流程研究的基础上，结合核心素养的培养要求，把各个模式的优点整合，并兼顾物理学科和问题教学法的特点，建构了问题教学法在高中物理教学中的一般流程（图1）。该流程首先明确核心素养教学目标；接着设置了五个教学环节：一是结合教学内容创设问题情境，提出本节课的核心问题，激发学生的学习动机。二是以问题为导向，分析解决途径，重点培养学生的科学思维。三是以问题为引领，经历实验探究，重点培养学生的科学探究能力。四是以问题为中心，组织学生合作交流，分享学习成果，在此环节着重培养学生的科学态度与责任。五是以问题为载体，应用物理知识形成结论，巩固加深学生的物理观念。

图1 核心素养视野下问题教学法的一般教学流程

3 核心素养视野下问题教学法的课堂教学策略

依据问题教学法在高中物理教学中的一般流程，笔者以人教版高中物理必修二第六章第四节“生活中的圆周运动”一课为例，对在核心素养视野下运用问题教学法优化高中物理课堂教学的策略作如下探究。

3.1 明确核心素养教学目标

在进行问题教学法教学之前，教师应当根据物理课程标准的要求，认真梳理本节课有关物理核心素养四个维度相应的培养目标，清楚地知道通过本节课学生可以学到哪些知识，提高哪些能力，制定出教学目标并促使学生在课堂学习过程中努力达成这些目标。

例如，“生活中的圆周运动”的教学目标可以这样制定：（1）物理观念目标：会在实际问题中分析向心力的来源；掌握用牛顿运动定律解决问题的方法；深化运动与相互作用的物理观念。（2）科学思维目标：通过分析火车路基倾斜设计、汽车过桥问题，提高科学思维能力。（3）科学探究目标：通过实验探究过程促进同学间的交流合作，提高团队意识和科学探究能力。（4）科学态度与责任目标：能从物理视角解释生活中的圆周运动现象，形成将物理知识应用于生活实际的科学态度。

3.2 创设问题情境，提出核心问题

创设问题情境是问题教学法的关键要素。创设一个有效的问题情境首先需要教师充分了解学生已有的认知结构。然后，结合教学内容，给学生提供与他们的生活经验相一致的真实情境，提出本节课的核心问题，让学生在问题情境的刺激下，产生强烈的学习动机。

例如，在“生活中的圆周运动”教学中，利用多媒体展示：游乐场里的摩天轮、过山车、杂技演员表演的水流星、火车拐弯等真实情境，激发学生的学习兴趣。让学生观察，思考此类物体运动有什么共同的特点？通过这一核心问题进入本节课的学习。

3.3 以问题为导向，分析解决途径

明确核心问题之后，教师要以问题为导向，鼓励学生积极思考，分析解决问题的途径。如果核心问题难度太大，教师可以将问题分解成一连串的具有逻辑性的小问题，就好像在楼层之间搭建一个个小台阶，让学生通过这些“台阶”最终达成学习目标。这一环节是培养学生科学思维的大好时机，学生可能会有很多五花八门的思路，教师不要立刻否定，要引导学生抓住问题的主要因素，忽略次要因素，修正自己的想法，最后确定切实可行的解决方案。

例如，在“生活中的圆周运动”新课教学环节，为了解释上面的核心问题，教师可以向学生展示水平路基上火车车轮的图片，再次提问并让学生思考：火车拐弯时所需的向心力由什么力提供？然后教师介绍火车轮缘的结构，带领学生进行受力分析，得出结论，列出向心力的公式。通过这样的思考和分析，让学生形象地感知轮缘与外轨间存在着巨大的弹力后，进一步抛出问题：如何避免长时间挤压对铁轨和车轮带来的损害？鼓励学生思考并提出解决方案，由此引出路基倾斜的设计。带领学生进行受力分析，继续提问：若轨道对轮缘无挤压作用，对车速有何要求？让学生思考由重力与支持力合力提供向心力，由此得出临界速度。紧接着，继续追问：若火车速度大于或小于临界速度时，轨道对轮缘是否有挤压？由此层层深入分析问题，激活学生的思维。

3.4 以问题为引领，经历实验探究

物理是一门实验科学，问题教学法教学在解决问题的过程中要以问题为引领，引导学生进行实验探究。在指导学生实验探究环节，教师应引导学生基于实验观察，收集实验数据，培养学生在观察中发现问题、获取证据以及处理信息等科学探究能力。

如在“生活中的圆周运动”这节课中，当讨论完火车和汽车在水平面内的圆周运动后，再次提出问题：为什么生活中拱桥比凹桥多？从而引出汽车在竖直面内的圆周运动。为了让学生能直观地感知车速对桥面压力的影响，教师可以让学生进行玩具小汽车过桥的模拟实验，引导学生观察玩具小汽车静止在拱桥顶端和有速度经过拱桥顶端这两种情况下，桥面形变的较大差异，从中发现并提出问题：为什么速度的大小会对桥面带来如此影响？

3.5 以问题为中心，组织交流合作

学生的科学态度与责任不是靠教师灌输就能获得的，而是通过问题解决过程中的相互合作，讨论交流，有时甚至是争论或辩论中才能得到培养。对物理课堂教学来说，应坚持以问题为中心，适当增加课堂讨论交流的机会。

又如，在前面的模拟实验之后，教师可通过对玩具小汽车的受力分析，列出牛顿动力学方程，组织学生讨论小汽车速度不同时对桥面压力的影响。进而又抛出问题“若支持力为0，车速应为多大”，由此得出竖直面内圆周运动的临界速度，启发学生探究速度大于临界值时的情况，并留下思考问题“若拱桥半径等于地球半径，车速也大于临界值会怎样”，为后面天体运动的学习做好铺垫。

3.6 以问题为载体，应用物理知识

在交流讨论之后，教师要以问题为载体，引导学生对生活中的物理学现象追根溯源，师生共同总结，发现问题的本质。最后，可以创设新的问题情境，让学生在理解了基本物理概念、定律和原理之后，能够应用这些知识解决现实生活中遇到的问题，进一步巩固并加深物理观念。

再如，在“生活中的圆周运动”这节课最后的知识应用巩固环节，教师可以精选一些生活中的问题或习题组织教学。

4 小结

问题教学法顺应新时代教育发展的主题，并且与物理核心素养的培养要求具有适切性。运用问题教学法进行高中物理教学的五个教学环节环环相扣，整个教学过程以培养学生的物理核心素养为目标，以问题的提出和问题的解决为主要方式，教师以引导者的身份起帮助、组织和指导的作用，让学生经历科学探究、合作、交流等多种活动形式，引导学生学习物理知识，发现物理规律，形成物理观念，发展科学思维，提升科学态度与责任，从而优化高中物理教学。