“问题导向”驱动 促进观念建构

摘   要：实验复习教学要依托教材，整合教材，活化教材，积极创设问题链，建构驱动导向网络，着力培养学生物理观念，落实物理学科核心素养的培养。以多用电表原理的复习教学为例，探讨实验复习课如何创设问题情境递进驱动，引发学生深度学习，培养学生物理观念。

关键词：问题驱动；深度学习；观念建构

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）11-0013-6

新一轮课程改革正轰轰烈烈地实施推进，但笔者观察到，落实到课堂教学中的“模式化”“程序化”倾向仍比较严重，“形式化”“浅表化”“碎片化”问题仍较为突出。重知识传授、轻能力培养的状态仍没有从根本上得到改观，学生作为学习者的主体地位仍未能得到真正意义上的尊重[1]。可见，教师教育教学观念的更新和改变依然任重道远。

笔者以多用电表（直流电流电压挡和电阻挡）原理的复习教学为例，整合教材、活化教材，探讨在实验复习课中如何创设问题情境，并以此为驱动导向牵引，引发学生深度学习，培养学生物理观念，推进学科核心素养的培育，以期对高中物理教师开展实验复习教学有所启发。

1    基于深度学习的教学逻辑

深度学习反对碎片化、割裂式的知识获取方式，强调高级思维能力的培养，强调多种知识和信息间的联接，包括多学科知识融合及新旧知识的联系，指向知识的结构化和系统化。笔者在多用电表原理的复习教学中，整合人教版《普通高中课程标准实验教科书·物理》选修3-1[2]和选修3-2[3]的教学内容，融合相关的教材资源，创设一系列问题，其目的在于引导学生深入认识磁电式电流表的基本结构和功能，为后面的继续学习作铺垫。图1是教学的基本思路。其中，磁电式电流表的原理是问题导向的逻辑起点，电流表功能的变化拓展是问题导向的中心，“电阻”观念是问题导向的焦点。

2    “问题导向”驱动下的教学实施要素探析

深度学习与机械学习的不同之处是，即使是低水平的认知过程（如科学概念的记忆与再认），也需要将其融入到更为真实、复杂的任务背景中，而不仅是回忆抽象的概念本身。“问题导向”驱动下的教学实施，注重在真实情境下引导学生回归问题的本质、本原，通过多维度的结构化情境，由一个问题中心进行发散、延展、迁移、聚合，从而帮助学生进入到知识“内部”，对知识进行重认和结构化组织，最终形成个性化的认知系统。

2.1    追本溯源，再识电表

对电流表原理的重认与深化，需要创设真实的任务背景，从不同维度的“是什么”“为什么”“怎么样”出发，引导学生再次感悟知识的来龙去脉。其教学过程如下：

2.1.1    再识磁电式电流表的结构

展示并演示G表，拆去后盖，实物投影配合图2介绍永久磁铁、极靴、铁质圆柱、线圈（绕在铝框上）、转轴、螺旋弹簧、刻度盘、指针、平衡锤、接线柱等。

2.1.2    问题导向驱动

问题1：磁电式电流表的物理学原理是什么？为什么指针偏转角度的大小可以反映通过电表电流的大小？体现什么思想方法？

学生通过新课学习基本原理：通电线圈在磁场中受安培力F作用发生转动，F=nBIL（n为线圈匝数，B⊥I）。引导学生观察其基本构造，领悟线圈无电流通过时，螺旋弹簧处于自然状态，线圈处于水平位置，指针指向零刻度；线圈通入电流时，线圈两对边的安培力使其绕中心轴转动，螺旋弹簧产生扭转阻力，当其与安培力作用效果相当时，线圈停在某一位置，指针指示相应电流大小。学生经历指针转动原理的深度“扫描”，自然体会到指针偏转角度的大小可反映通过电流的大小，体现转换的思想方法。

问题2：如图3所示，为什么两极靴与铁质圆柱间的磁场要这样设计？图中虚线圆周各处磁感应强度大小和方向怎样？

引导学生理解均匀辐射分布的功能：使磁场大小处处相等，方向沿半径方向。

问题3：两极靴间磁场是否如图4所示，为什么？……

引导学生通过磁感线不能相交简单判断。这部分为大学物理知识预留思维空间。

问题4：请在图5中两个不同位置画出线圈受到安培力的示意图，你有什么收获或体会？

教师提问并实物投影，指正。引导学生领悟线圈一对边在不同位置所受安培力大小相等、方向垂直于半径，安培力大小与半径的乘积不变，即线圈转动过程安培力的作用效果总是相同；再引导学生观察分析：线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈两对边受到大小相等、方向相反的一对安培力作用，表盘的刻度均匀。

问题5：螺旋弹簧有什么主要作用？线圈为什么需要绕在铝框上？

列举推拉“弹簧门”让学生类比后明白：线圈通电后绕轴转动，螺旋弹簧产生扭转阻力，使线圈停在某一位置；线圈断电时，螺旋弹簧恢复原状使线圈回到水平位置。再通过一空粉笔盒缠上导线模拟线圈转动，引导学生观察线圈转动过程中铝框和线圈中的磁通量一直在改变，铝框内和线圈中会产生感应电流，磁场对感应电流有安培力作用，阻碍铝框和线圈的转动，产生电磁阻尼保护指针不被打坏。

问题6：磁电式电流表的内阻Rg是指哪个基本构件的电阻？满偏电流Ig本质上是什么？

2.1.3    物理观念培育

通过创设递进式的问题情境，引发学生深度学习，引导学生“有血有肉”地认识磁电式电表的基本结构和功能，体验类比和转换等科学方法的应用，引导学生在原来认知的基础上认识到G表实质上是一个可测小电流和小电压的“特殊电阻”，帮助学生形成“电阻”观念，这是一种认识上的提炼和升华，是对“电流表”知识的重构和再组织；同时，通过问题情境的“立体”激趣，增强学生的求知欲望，在问题的解决中让学生充分体会物理知识在生活中的应用，养成勤于思考的习惯，培养学生分析综合、推理论证等能力。

2.2    量程扩大，思维进阶

教学中，教师需引导帮助学生对学习内容进行重新建构，赋予其与自己的经验和认知相容的特殊意义，实现意义关联。深度学习重视知识的理解、迁移运用和问题解决，学习情境必须和学习者的感官形式（表达、倾听、交换）联结在一起，才能引发个体的深层兴趣，将学习重点导向根本性问题。教学中，教师以G表为基本点，指出其基本特点是灵敏度高，但量程又很小，若要用它测量较大的电流，该如何改装，以满足要求？

2.2.1    问题驱动导向

2.2.2    物理观念培育

通过创设递进式的问题情境，引导学生经历电流表、电压表扩大量程原理图的设计过程，在系列的“设计”中自主建构串、并联电路和欧姆定律等必备知识，让学生充分体会磁电式电表量程扩大过程本质上是一个特殊“可变电阻”的确立过程，培养学生物理观念。同时，学生在问题解决过程中，对设计原理图进行交流反思改进，不但有效增强学生解决实际问题的能力，而且能引发学生思维进阶，培养分析综合、推理论证、质疑创新等关键能力，落实学科核心素养的培育。

2.3    功能拓展，思维发散

迁移与应用是深度学习的特征之一，也是培养学生综合能力、创新意识的重要途径。学生前面已经经历了G表结构的深度再认识、G表量程扩大等知识内容的内化学习，头脑中对G表的本质有了清晰的了解，从G表测量功能拓展的维度考量，教学中启发学生：能否用G表测量电阻？

2.3.1    问题驱动导向

2.3.2    物理观念培育

通过一个闭合电路来创设问题情境，引导学生利用闭合电路欧姆定律等知识解决“问题”，体验知识转化迁移，帮助学生在解决问题中充分领悟到测量电阻本质上也是测量电流，促进学生物理观念的建构。同时，教学中知识的呈现不是简单直接“推送”，而是充分创设真实问题解决的结构化情境，引导学生在“问题”解决中重历知识生发的过程，增强实践应用的意识，引发学生思维拓展进阶，促进学生分析综合、推理论证、质疑创新等关键能力的培养和提升。

2.4    功能整合，思维聚合

2.4.1    问题驱动导向

通过电流表、电压表、欧姆表的示意图来创设问题情境驱动导向，引导学生对“示意图”进阶设计，引发学生深度学习、思维进阶，培养学生初步的迁移能力以及合作交流和评估反思的能力，帮助学生形成物理观念，并引导学生多角度、多维度思考问题，鼓励学生大胆质疑，树立批判性思维的意识，从而促进科学思维的发展。

最后，把整个教学过程梳理为图23所示的闭环结构，帮助学生把学习内容系统化、结构化。闭环中G表（测小电流小电压的“特殊电阻”）既是闭环的起点，也是终点，学生只要形成“电阻”观念，就不难明白电流表、电压表仅是G表电阻“变小”“变大”的道理。而多用电表不外乎是若干个“特殊电阻”聚合在一起的和谐“大家庭”。

3    结  语

综上实验复习案例可以看出，实验课复习教学不能亦步亦趋跟着教辅资料走，不能被其程序化的APP课件牵着“鼻子”走，不能充当知识的“搬运工”或“推送员”，不能停留在有教无学的“浅层学习”上；而是要依托教材、整合教材，复活教材、活化教材，要把“静态教材”转化为“活性学习”，要着力于从“教”的设计转向“学”的设计，通过积极创设问题情境精准驱动，引导学生领悟知识的“来世今生”，重历知识的生发过程，以“问题”的解决导向科学思维的“浸润”体验，引发学生深度学习，促进学生物理观念建构，用心、用力、用情落实学科核心素养的培育。

参考文献：

［1］刘月霞，郭华.深度学习：走向核心素养（理论普及读本）［M］.北京：教育科学出版社，2018.

［2］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010.

［3］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2（第3版）［M］.北京：人民教育出版社，2010.

［4］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

（栏目编辑    赵保钢）