基于问题链促进核心素养的教学探讨

摘   要：最新版课标指出物理课程旨在促进学生核心素养的养成和发展，突出问题导向。以苏科版“浮力”一节部分教学活动为例，从“问题链”的设计流程、设计意图以及内在逻辑关系，对以问题链促进学生核心素养的培养进行了一些探讨。

关键词：问题链；核心素养；情境

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）1-0008-4

“问题链”教学模式是一种以学生为主体、问题为主线的教学模式［１］，与课程标准中提出的育人目标、指导思想以及教学建议高度一致，因此在物理教学中得到了广泛应用。课堂中教师结合具体情境提出聚焦性、层次性、系统性的问题，驱动学生主动思考，使学生经历发现问题、提出问题、分析问题、评估交流并最终解决问题的过程，以此来培养学生的物理核心素养。问题链式教学设计一般包括以下步骤：前期准备确定教学目标、设计相应问题链、课堂实施、反思与评价，流程图如图１所示［２］。

“问题链”教学模式能有效实施的关键在于问题链的设计，问题链作为一种教学手段，其设计一般包含以下几个步骤：首先教师以课程标准、学生学情为依据确定教学目标，再依据教学目标创设情境，并结合最近发展区的理论设计相应的问题链，最终建立一个方便学生获取知识的教学支架，驱动学生渡过最近发展区，突破现有发展水平，完成教学目标。图２为以问题链搭建教学支架渡过最近发展区的图解。

物理学科要培养的核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任［２］。基于核心素养的问题链的设计要求教师以教学目标为根本依据，利用物理规律之间的逻辑关系和学生的认知规律创设问题链，驱动学生自主思考，引导学生构建知识体系，促进物理核心素养的养成和发展。

本文以“浮力”一节的部分教学活动为例，从问题链的前期准备、设计意图以及内在逻辑关系等角度，基于最近发展区理论，探讨如何以“问题链”促进物理核心素养的培养。

１    前期准备

１．１    课程教材分析

浮力是由于浸入液体中的物体受到液体向上、向下的压强差导致的压力差产生的，苏科版教材中浮力安排在液体压强之后，便于学生将两者联系起来，构建较完整的知识体系，同时也为物体的浮沉条件的学习奠定基础。

１．２    学生学情分析

学生已经能认识到力的作用效果，了解重力、弹力和摩擦力，会用弹簧测力计测力，能用力的示意图描述力。知道二力平衡条件，能由物体的运动状态分析物体的受力情况，或者由物体的受力情况分析物体的运动状态，并且能对同一直线上的力进行合成与分析。在日常生活中学生知道浮力的存在，但存在一些错误的前概念，如下沉的物体不受浮力、浮力的大小与物体在液体中的深度有关等。

２    指向物理核心素养的问题链设计

２．１    基于情境启发思考，激发学生学习兴趣

认识浮力并构建浮力的概念是物理观念维度的教学目标之一。本文创设趣味实验情境，设计引入性问题链，生成问题，引导学生分析情境中所含的物理知识，激发学生的求知欲，驱动学生主动学习，自主构建物理概念。

创设情境  实验一：请学生将空饮料瓶缓慢压入水中（图３），感受浮力的存在，将饮料瓶压入水中后，迅速将手撤离，观察现象。

问题１：你感受到了什么？观察到了什么？

问题２：产生这些现象的原因是什么力？

问题３：这个力的施力物体是什么？

问题４：这个力的方向是什么？

设计意图：问题１引导学生观察感受实验现象；问题２引导学生思考；问题３和问题４分别从两个角度初步建立对浮力的认识，学生自主构建浮力概念。学生在日常生活经验中已经知道了浮力的存在，利用趣味实验，观察并感受浮力，松手后饮料瓶“腾空而起”的视觉冲击更是激发了他们的探索欲，同时初步建立浮力的概念，实现从生活情境到物理概念的转化。

２．２    多角度迁移应用原有知识，自主生成新知识

为完成认识浮力方向这一目标，以人浮在死海上的图片为情境，设计问题链引导学生分别从受力分析的角度分析浮力的方向，以及类比分析探究重力方向的角度形象化浮力方向。

问题１：浮力的方向是？请说出你的依据？

问题２：对于浮力方向的描述能不能更精确？能从二力平衡的角度分析吗？

问题３：参照判断重力方向的实验，你能设计实验证明浮力的方向吗？

问题４：为了更加方便地观察，你能不能改进实验？

问题５：能否找到参照物？水平或者竖直方向？

问题６：实验现象还存在什么问题吗？

设计意图：问题１提出核心问题引发思考；问题２驱动学生迁移应用原有知识分析新的物理情境；问题３为问题２的平行问题，从另一个角度分析物理问题；问题４、问题５是对问题３的递进式思考，引导学生类比原有知识以及实验方法（转换法）设计如图４所示实验（此自制实验教具，教师课前已经制作完成，为便于观察可使用红色细线，同时使用方形容器，避免圆柱形容器产生视觉偏差）；问题６旨在引导学生对结论进行质疑和批判，物理规律不是偶然的，是基于大量证据得到的。以问题链引导学生从多角度迁移应用原有知识经验，驱动学生自主内化生成新知识。

２．３    引发认知冲突，推进物理概念构建

物理与日常生活息息相关，而生活经验往往使学生有一些错误的认知，如只有在液体中上浮或漂浮的物体才受到浮力，下沉的物体是不受浮力的。为纠正错误的前概念，本文创设两个对比实验，引发认知冲突，基于物理知识的内在逻辑，层层引导，逐渐深入，逐步解决问题，以问题链促进有意义的深度学习。

创设情境  实验二：向刚才的饮料瓶中加入铁屑（加入足量的铁屑使饮料瓶能在水中下沉），再次重复刚才的实验，将饮料瓶压入水中，感受手受到力的变化，压入水中后迅速将手撤离，观察现象。

实验三：用一根细绳吊住装有铁屑的饮料瓶，用手拉着细绳将饮料瓶缓慢放入水中，感受饮料瓶入水前后拉力的大小变化。

问题１：实验二中观察到了什么现象？此时饮料瓶受到浮力的作用吗？

问题２：实验三中饮料瓶入水前后，感受到拉力的大小如何变化？请猜测产生这一现象的原因是什么。

问题３：大家有不同的猜想，如何探究你们的猜想呢？下沉的物体受到浮力吗？

问题４：提供弹簧测力计，能证明你的猜想吗？能设计探究实验方案吗？

问题５：实验探究过程中你发现了什么？

问题６：实验数据分析得到的实验结论是什么？

问题７：除了发现下沉的物体也受到浮力之外，你还有其他发现吗？

问题８：实验二中的饮料瓶受到浮力，为什么还会下沉呢？

设计意图：问题１呈现学生的错误前概念，不要急于纠正；问题２引发学生认知冲突，引导学生进一步思考，提出质疑；问题３是基于问题１、问题２提出的核心问题；问题４—问题６是问题３的解决路径；问题７是对问题３的补充，拓展思维，得到下沉物体也受到浮力的结论，解决核心问题；问题６为问题８提供线索，问题８是迁移性问题，将新的知识应用于解决实际问题，从而定性得到浮力大小，突破现有知识水平，促进有意义的深度学习。实现由学生被动接受概念灌输到主动构建物理概念的转变。

２．４    沉浸式探究复杂问题，促进科学探究能力培养

本节课在核心素养的科学探究维度的教学目标为：以提出问题、形成猜想、实验收集证据、解释证据、合作评估交流的探究实验方式，探究浮力大小与哪些因素有关［１］。探究式问题链更具有开放性、综合性和实践性，通常用于实验探究的教学。现设计以下探究式问题链：

问题１：浮力大小的影响因素是什么？根据哪些生活经验提出的猜想？

问题２：要探究这些影响因素需要使用的科学方法是什么？

问题３：如何测浮力的大小？需要的器材有哪些？

问题４：需要设计哪些实验步骤？

问题５：需要记录哪些数据？

问题６：能依据实验证据验证你的猜想吗？

设计意图：问题１提出问题，复杂问题学生难以直接解决。问题２—问题６都是围绕问题１展开，问题２渗透科学思维控制变量法的应用，问题３引出实验原理，提供实验器材，问题４—问题６是开放性问题，由浅入深引导学生经历探究过程，并亲自动手实验验证自己的猜想。师生互动中，鼓励学生积极思考产生自己的想法，同时敢于质疑实验中的问题，培养学生科学探究能力。

２．５    依据反馈及时诊断，培养批判性思维

问题链在课堂实施过程中并不仅仅是教师提问学生回答的单向过程，教师要依据学生的反馈适时调整提问的梯度、方向及内容，以形成有效的多次的师生对话。在课堂实施过程中，有一组学生将金属块浸入液体后，迅速使物块下沉到容器底部，发现测力计示数变为零，数据记录为测力计示数一直变小，得到浮力与浸在液体中的深度有关。在得到学生的反馈后，笔者在课堂实施过程补充了以下诊断式问题链：

问题１：小组１的实验数据与其他小组不一致，导致结论不同，造成结论差异的原因是什么？

问题２：小组１最终测力计示数为什么为零？能通过受力分析解释吗？

问题３：我们应如何调整？

设计意图：问题１提出诊断式问题，鼓励学生大胆质疑；问题２引导学生解决问题；问题３是问题１的回答，纠正实验中的错误操作。学生通过问题链批判性地思考问题，有助于提升科学思维，培养学生实事求是的科学态度。

３    结  语

相比于将知识灌输给学生的传统教学理念，将课堂的主体归还给学生，使学生在“问题链”的引导下自主学习，更能促进学生物理核心素养的培养。在解决“问题链”的过程中，培养学生的科学思维，系统化构建物理观念，科学探究中培养学生的科学责任和态度，使学生在一次次主动学习中逐渐养成物理核心素养。

参考文献：

［１］李骄阳．“问题链”教学模式在中学物理电磁学教学中的应用［Ｄ］．北京：中央民族大学，２０２１.

［２］吕雨雨．“问题链”教学模式在高中物理课堂中的实践研究［Ｄ］．银川：宁夏大学，２０２２.

［３］中华人民共和国教育部．义务教育物理课程标准（２０２２年版）［S］．北京：北京师范大学出版社，２０２２.

（栏目编辑    赵保钢）

收稿日期：2023-08-15

作者简介：周凌燕（1989-），女，中学一级教师，主要从事初中物理教学研究