張瑜

摘 ? 要：義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)要求物理課程教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為課程目標(biāo)。問題導(dǎo)向下的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)具有顯著的效果。問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)以問題情境的形式啟發(fā)學(xué)生自主思考或引起學(xué)生認(rèn)知矛盾，在解決問題過程中逐步建構(gòu)課程知識(shí)，對(duì)教學(xué)課程的設(shè)計(jì)、分析、交流和討論有助于提高教師的教育教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；創(chuàng)設(shè)情境；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)探討

引言

隨著新一輪課程改革的深入，社會(huì)對(duì)新型人才的需求不斷加強(qiáng)。為了更好地指導(dǎo)教育工作者培養(yǎng)國家和社會(huì)需要的人才，教育部制定了《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》。該標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，物理課程要以學(xué)生的發(fā)展為本，以提升全體學(xué)生的核心素養(yǎng)為宗旨，培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力[ 1 ]。新理念下為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)養(yǎng)成，物理課堂教學(xué)中涌現(xiàn)出許多新的理論和創(chuàng)新的教法，現(xiàn)嘗試將問題導(dǎo)向式教學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用于課堂教學(xué)。

1 ?問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)簡介

問題導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)是以問題情境為依托的教學(xué)設(shè)計(jì)。問題情境主要包含了真實(shí)情境、實(shí)驗(yàn)情境、活動(dòng)情境，其具有指向性、情境性、聯(lián)系性、交互性、預(yù)設(shè)性和生成性的特點(diǎn)[ 2 ]。問題導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)是依據(jù)創(chuàng)設(shè)或探討能引起學(xué)生自主思考或認(rèn)知沖突的情境，從而激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。問題情境的設(shè)計(jì)應(yīng)具有啟發(fā)性、漸進(jìn)性，能引起學(xué)生不斷探索，逐步生成課堂知識(shí)，建構(gòu)課程結(jié)構(gòu)。下面以“科學(xué)探究：摩擦力”為例作具體分析。

2 ?問題導(dǎo)向下“科學(xué)探究：摩擦力”的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 ?“科學(xué)探究：摩擦力”教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)概述

“科學(xué)探究：摩擦力”是滬科版初中物理八年級(jí)全一冊(cè)第六章第五節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)是通過問題情境的觀察體驗(yàn)逐漸建立滑動(dòng)摩擦力概念，通過實(shí)驗(yàn)探究“影響滑動(dòng)摩擦力的因素”實(shí)驗(yàn)掌握必備的知識(shí)和能力。本節(jié)課設(shè)計(jì)除了要關(guān)注核心素養(yǎng)概念目標(biāo)中物理觀念的形成和科學(xué)思維方法的養(yǎng)成外，還要培養(yǎng)學(xué)生在問題解決和實(shí)驗(yàn)探究的過程中保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、持之以恒遵守科學(xué)倫理的社會(huì)責(zé)任感。表格1所示為本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.2 ?課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與分析

2.2.1 創(chuàng)設(shè)情境 體驗(yàn)?zāi)Σ亮?/p>

情境一：教師手里拿著一個(gè)塑料杯，杯子里裝滿了米，教師在米中插入一根筷子，要求只提筷子能將米和杯子一起提起來，誰能幫助教師做到呢？

學(xué)生：（課堂演示）根據(jù)嘗試和日常生活經(jīng)驗(yàn)我們將米在筷子周圍壓緊，再提起筷子時(shí)發(fā)現(xiàn)可以將杯子和米一起提起來。

問題導(dǎo)向：米為什么能被提起來，受什么力作用？

學(xué)生：米受到重力和摩擦力作用。

情境二：觀察生活中常見情境。（圖片展示杯子沒有掉下來；物體隨傳送帶上升；推箱子沒有推動(dòng)）

情境三：（課堂活動(dòng)）體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ拇嬖凇?/p>

手按在桌面并用力向前用力（使手相對(duì)桌面靜止）。

手按在桌面并用力向前用力（使手相對(duì)桌面滑動(dòng)）。

問題導(dǎo)向：兩種情況下手有什么感覺？請(qǐng)同學(xué)們說說感受？

學(xué)生：手感覺到阻礙：后者受到摩擦力作用。

設(shè)計(jì)分析：通過演示筷子提米活動(dòng)導(dǎo)入新課教學(xué)，讓學(xué)生觀察感受摩擦力的存在和作用。對(duì)“筷子提米實(shí)驗(yàn)”和真實(shí)的生活情境的觀察，以及課堂感受摩擦力的活動(dòng)，面向全體學(xué)生，使所有學(xué)生都能感受摩擦力。通過學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力的感受和思考，逐步理解阻礙的內(nèi)涵，使抽象的摩擦力具象化。

此設(shè)計(jì)有意識(shí)訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維以及對(duì)簡單實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析的能力[ 3 ]。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)日常生活場景的思考，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的問題，體現(xiàn)了從生活到物理的新課程理念。“筷子提米實(shí)驗(yàn)”中米受到重力和摩擦力，從而由上一節(jié)重力過渡到摩擦力知識(shí)的學(xué)習(xí)。

2.2.2 問題導(dǎo)向 突破難點(diǎn)

情境一：

（1）在一個(gè)長木板鋪成的斜面上放上木塊，木塊靜止；

（2）在木板上灑水，木塊逐漸下滑；

（3）將（1）中的木塊換成等質(zhì)量的木球，發(fā)現(xiàn)球也能滾下。

問題導(dǎo)向：通過以上情境，摩擦力可以分為幾類？

學(xué)生：可分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力。

追問：（1）和（2）說明什么問題？

學(xué)生：（1）中木塊雖然靜止但有向下運(yùn)動(dòng)趨勢。

情境二：用手在桌子上往右推動(dòng)刷子滑動(dòng)或者不滑動(dòng)（多媒體放大刷子形變）。

問題導(dǎo)向：毛刷發(fā)生彎曲說明什么，毛刷往什么方向彎曲？

學(xué)生：受到摩擦力，往左。

問題導(dǎo)向：運(yùn)動(dòng)方向（運(yùn)動(dòng)趨勢方向）與毛刷彎曲方向相反說明什么問題？

追問：什么是滑動(dòng)摩擦力？

設(shè)計(jì)分析：情境一的設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，學(xué)生能根據(jù)三個(gè)演示情境對(duì)比得出摩擦力分類：靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力。通過（1）（2）實(shí)驗(yàn)對(duì)比理解即使木塊靜止在斜面上，依然有相對(duì)斜面下滑的趨勢，實(shí)驗(yàn)情境很好地突破了“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢”這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。

情境二利用多媒體實(shí)現(xiàn)毛刷形變的放大，使現(xiàn)象更清晰、更直觀，使抽象的摩擦力以具體現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，根據(jù)教師問題的引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)毛刷不同狀態(tài)下和摩擦力方向的思考發(fā)現(xiàn)，不管是靜摩擦還是滑動(dòng)摩擦，摩擦力的方向總是與運(yùn)動(dòng)方向（運(yùn)動(dòng)趨勢方向）相反。此時(shí)學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力的內(nèi)涵更清晰了，再由學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成。

2.2.3 ?喚起認(rèn)知 啟發(fā)思考

情境一：展示班級(jí)不同學(xué)生擦黑板圖片。

問題導(dǎo)向：為什么有人黑板擦得干凈？

學(xué)生：有的同學(xué)擦得很用力。

追問：（讓學(xué)生上臺(tái)擦黑板演示）我們觀察到手拿黑板擦沿不同方向用力時(shí)，擦黑板效果不同。怎么擦才能擦干凈？

學(xué)生：只有用力壓著黑板擦?xí)r，黑板才能擦得干凈。

情境二：女生和男生利用一個(gè)不銹鋼管（一端抹了洗手液）舉行拔河比賽。（結(jié)果：女生獲勝）請(qǐng)男生說說失敗的原因。

學(xué)生：發(fā)現(xiàn)手很滑，握也握不住。

問題導(dǎo)向：滑動(dòng)摩擦力的大小可能跟什么因素有關(guān)系？

學(xué)生：跟壓力有關(guān)；跟接觸面粗糙程度有關(guān)；還可能跟滑動(dòng)時(shí)速度大小有關(guān)；跟接觸面大小有關(guān)。

設(shè)計(jì)分析：情境一是日常生活中的真實(shí)情境，常常會(huì)有學(xué)生黑板擦不干凈，但是并沒有很多學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，更談不上去思考為什么黑板擦不干凈。用生活中的情境為例，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提高分析問題的能力。

情境二中，力氣大的男同學(xué)拔河比賽反而輸了，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。學(xué)生對(duì)“哪些因素可能影響滑動(dòng)摩擦力大小”做出合理的猜想，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己猜想的愿望更強(qiáng)烈。此部分問題情境的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究過程中發(fā)現(xiàn)“抹了洗手液一端手很滑”的問題和對(duì)影響摩擦力因素做出合理猜想和假設(shè)的環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了核心素養(yǎng)目標(biāo)中科學(xué)探究關(guān)鍵能力。

2.2.4 借助問題脈絡(luò) 建構(gòu)課程知識(shí)

實(shí)驗(yàn)情境一：科學(xué)探究：影響滑動(dòng)摩擦力的因素。

問題導(dǎo)向：多因素可能影響到滑動(dòng)摩擦力的大小，應(yīng)該如何研究其中的某個(gè)因素跟滑動(dòng)摩擦力大小的關(guān)系？

學(xué)生：必須保持其他因素不變，只改變其中一個(gè)因素。

教師：其他物理量不變，僅改變一種因素，研究摩擦力這種方法就是控制變量法。

追問1：如何測摩擦力？

學(xué)生：彈簧測力計(jì)拖動(dòng)木塊在木板上滑動(dòng)，測力計(jì)的示數(shù)就是摩擦力大小。

教師：彈簧測力計(jì)直接測的是拉力，當(dāng)用彈簧測力計(jì)水平勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小剛好等于它受到的拉力。彈簧測量計(jì)測摩擦力就是間接測量法。

追問2：如何判斷勻速？

學(xué)生：測力計(jì)示數(shù)不變時(shí)。

追問3：如果要研究滑動(dòng)摩擦力和壓力的或接觸面粗糙程度關(guān)系時(shí)，應(yīng)該怎么做？

學(xué)生：其他條件不變，利用增減砝碼改變壓力大小。

其他條件不變，在接觸面上鋪設(shè)毛巾或者瓦楞紙改變接觸面粗糙程度。

追問4：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格？

學(xué)生設(shè)計(jì)并多媒體投影展示，教師請(qǐng)學(xué)生討論并評(píng)價(jià)，最后確定實(shí)驗(yàn)表格內(nèi)容。

追問5：同學(xué)說說實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是什么？

各組學(xué)生分享設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，全班討論步驟可行性，教師予以指導(dǎo)和補(bǔ)充。

分組實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析數(shù)據(jù)，并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

追問6：分析數(shù)據(jù)，影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素有哪些？

設(shè)計(jì)分析：此部分重視實(shí)驗(yàn)探究情境的設(shè)計(jì)，突出“問題導(dǎo)向教學(xué)”，在教學(xué)活動(dòng)中以問題為線索，通過鋪設(shè)問題臺(tái)階，讓學(xué)生在問題情境中，理解實(shí)驗(yàn)探究“控制變量法”“轉(zhuǎn)化法”的內(nèi)涵，并讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格和實(shí)驗(yàn)主要步驟，有意識(shí)訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

學(xué)生在合作完成實(shí)驗(yàn)探究過程中，經(jīng)歷了科學(xué)探究的全部過程，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)操作、獲取和處理實(shí)驗(yàn)信息的能力，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證據(jù)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。避免了在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師直接給出實(shí)驗(yàn)探究的方法、方案、步驟，學(xué)生只是根據(jù)教師的步驟被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)操作。

此部分問題情境設(shè)計(jì)能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)探究習(xí)慣，做到概念清晰、研究對(duì)象明確、思想有邏輯、設(shè)計(jì)有創(chuàng)新、結(jié)論有依據(jù)[ 1 ]。同時(shí)關(guān)注學(xué)生交流、評(píng)估、反思的能力，契合物理課程目標(biāo)中注重物理課程科學(xué)探究的過程。

2.2.5聯(lián)系實(shí)際 學(xué)以致用

情境一：（視頻播放、圖片展示）冬天北方的火車輪上裝上防滑鏈；自行車剎車時(shí)用力捏車閘；鞋底有花紋；自行車軸承裝有鋼珠；磁浮列車最高時(shí)速可達(dá)600 km/h；行李箱的底部裝滑輪。

問題導(dǎo)向：請(qǐng)同學(xué)們分析實(shí)例說說怎樣增大或者減小摩擦。

設(shè)計(jì)分析：此部分設(shè)計(jì)有的是身邊生活具體事實(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)，體現(xiàn)從生活走向物理。磁浮列車凸顯我國科技的成就，科技發(fā)展日新月異，增強(qiáng)學(xué)生國家民族自信心和自豪感，有助于樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。同時(shí)通過各個(gè)鮮活案例的分析學(xué)以致用，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，最后讓學(xué)生總結(jié)增大減小摩擦的方法，提高學(xué)生語言表達(dá)和歸納總計(jì)的能力。

3 ?問題導(dǎo)向下“科學(xué)探究：摩擦力”的教學(xué)設(shè)計(jì)分析

3.1 ?強(qiáng)化學(xué)生主體地位

問題導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生是具有豐富生活經(jīng)驗(yàn)和具備一定基礎(chǔ)知識(shí)的能動(dòng)的個(gè)體。問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮學(xué)生的前概念和最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計(jì)符合學(xué)生學(xué)情的問題情境。讓學(xué)生通過思考、思維風(fēng)暴、交流討論可以達(dá)到潛在發(fā)展區(qū)。問題情境下的教學(xué)應(yīng)該區(qū)別傳統(tǒng)教學(xué)教師課堂占用大量時(shí)間講授知識(shí)，應(yīng)該把課堂還給學(xué)生，為學(xué)生提供一個(gè)交流、合作、探索、發(fā)展的平臺(tái)，教師通過創(chuàng)設(shè)與摩擦力有關(guān)的生活情境或?qū)嶒?yàn)情境，發(fā)揮引導(dǎo)者、組織者作用，洞察、鼓勵(lì)、激發(fā)學(xué)生的想法，讓學(xué)生始終處于受啟發(fā)和思考的學(xué)習(xí)環(huán)境中。

3.2 ?注重多媒體的使用

問題情境的設(shè)計(jì)，常常要借助多媒體圖片和視頻展示。多媒體設(shè)備在教師演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)可以將實(shí)驗(yàn)的過程和細(xì)節(jié)進(jìn)行放大或者強(qiáng)化處理。例如本節(jié)課中課堂演示實(shí)驗(yàn)“男生女生拔河活動(dòng)”男生輸了比賽，在學(xué)生疑惑時(shí)，放大鋼管的一端，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)男生握住的一端涂抹了洗手液。探究實(shí)驗(yàn)學(xué)生操作過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤或者沒有控制實(shí)驗(yàn)變量時(shí)，可以實(shí)時(shí)放大播放學(xué)生的操作過程，讓學(xué)生找找問題，提出建議，這樣對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣皶r(shí)有效的進(jìn)行指導(dǎo)和糾錯(cuò)。因此多媒體的應(yīng)用能對(duì)問題情境下的教學(xué)提供十分有力的幫助，讓教學(xué)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

3.3 ?注重實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)和改進(jìn)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，因此實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)在物理課程教學(xué)中占有主要的地位。實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往又具有一定的難度，受不同地區(qū)發(fā)展水平和校際差距的條件限制。在問題情境教學(xué)中要盡可能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合理的情境教學(xué)，比如演示“筷子提米”實(shí)驗(yàn)中，教師可以用自己家里一次性杯子提供實(shí)驗(yàn)器材?！鞍魏颖荣惖摹睂?shí)驗(yàn)過程中的鋼棒也可以用木棍替代，洗手液也可以用家里食用油替代，課堂演示實(shí)驗(yàn)中的木球從斜面滾下還可以用乒乓球、鉛球替代。

創(chuàng)設(shè)問題情境的教學(xué)器材實(shí)驗(yàn)不具備時(shí)可以利用生活中的工具，可以是教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)。例如探究“影響滑動(dòng)摩擦力影響”因素實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室只有長木板，可以對(duì)木板進(jìn)行改造，在木板端頭固定一塊木板，將長木板制作成L型的教具。這樣端頭增加的木板固定一個(gè)掛鉤，用來固定彈簧測力計(jì)，測力計(jì)另外一端拉住木塊。這時(shí)只要拉動(dòng)木塊底下的木板，彈簧測力計(jì)示數(shù)就能準(zhǔn)確測出滑動(dòng)摩擦力大小，避免實(shí)驗(yàn)過程中要一邊勻速拉動(dòng)一邊讀數(shù)的困難操作。

條件允許的學(xué)校還可以利用數(shù)字傳感器測量摩擦力的大小，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)。在木塊的上表面連接壓力傳感器，用拉力傳感器代替彈簧測力計(jì)，同時(shí)將兩個(gè)傳感器接入電腦的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這樣實(shí)驗(yàn)操作過程壓力大小和滑動(dòng)摩擦力的大小數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)被采集，同時(shí)電腦還可以生成滑動(dòng)摩擦力大小隨壓力大小變化的圖像。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)避免學(xué)生讀數(shù)誤差，數(shù)據(jù)信息量成倍增加，滑動(dòng)摩擦力與壓力的定量關(guān)系，通過圖像分析學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)其成正比例關(guān)系，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，更直觀更充分，更讓人信服。作為物理教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更好的學(xué)習(xí)情境，是每個(gè)物理教師應(yīng)有的教學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

4 ?結(jié)語

問題導(dǎo)向下教學(xué)設(shè)計(jì)能改變傳統(tǒng)枯燥的教學(xué)氛圍，活躍課堂，提高課堂教學(xué)效果和效率。問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)，運(yùn)用真實(shí)的情境，促進(jìn)形象思維到抽象思維的發(fā)展。思維的產(chǎn)生不是自然發(fā)生的，是通過情境、認(rèn)知沖突引起，由內(nèi)部驅(qū)動(dòng)探索解惑，擴(kuò)展原有基礎(chǔ)概念，建構(gòu)出新的知識(shí)體系，在此過程中逐步養(yǎng)成的思維方法。因此問題導(dǎo)向下的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有顯著作用。教學(xué)設(shè)計(jì)的理論和方法有很多，還需要廣大一線教師不斷探索、實(shí)踐、創(chuàng)新、才能更好地為課堂服務(wù)，為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

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