聚焦“问题解决”的初中科学教学模式实践探索

摘要：结合当前初中科学课堂教学效率不高，重讲述轻建构的现状，探究新的教学模式：通过聚焦真实的问题，激活学生已有知识，有意义地展示新知识，指导学生们应用新的知识，最后迁移解决生活中的新问题。目的是使学生实现深度学习，优化教学效能，为科学课堂教学和复习提供一些有益的启示和借鉴。

关键词：问题解决;教学模式;实践探索

初中科学是一门综合性很强的学科，实验是学习科学的基本方法，也是科学课程内容教学的基本元素，自始至终地伴随着整个教学过程。但教学效果却不尽如人意，笔者通过查询资料发现，在实际的课堂教学中存在很多问题，如图所示：

从图中不难发现教师课堂上重讲述轻建构，缺少“问题设计、任务设置”的现象比较严重。导致课堂效率低。上一堂高效的课是科学教师普遍存在的难题，而上好一堂高效的实验课更是难上加难。怎样的教学原理和教学模式才能提高课堂的高效性？

笔者查阅大量的资料发现：很多的理论和模式都认为最有效的学习或环境是强调并聚焦问题为中心的教学——问题解决模式：一个中心，四个有效教学阶段。一般包含以下几个学习阶段：①聚焦问题;②激活旧知;③示证新知;④应用新知;⑤在现实生活中能做到融会贯通。即整堂课的教学任务应该放置在实际的问题情境中，并循序渐进地解决。笔者以《杠杆平衡条件的运用》为例，探索采用：“聚焦问题解决”的教学模式来谈谈如何把课堂变成学生真正的“学堂”，提高科学课堂的教学效率。

一、 聚焦“问题解决”的初中科学教学模式的设计思路

教师根据课程目标，设计教学内容，创设合理的情境和要求，按照完整任务进行呈现。然后采用图片、实验、视频等手段，引起学生的注意，并指导学生自觉地投入到新知识的学习。其次通过解释、思辨等方式，让学生应用新的知识，解决生活中的实际问题，从而获得学习的自信。最后，在新的情境中，利用新知识迁移解决新的问题，获得对学习的深度理解。框架如图所示：

教学模式的基本思路：把学习置于复杂有意义的问题情境中，学生通过合作解决真实的问题，同时获得问题背后隐含的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

案例《杠杆平衡条件的运用》

设计思路：以杆秤为主线，从生活实际入手，以杆秤制作和使用过程中的问题为切入点，完成对杠杆平衡知识运用的复习，使学生既感受到了杠杆知识与生活的联系，又在实际运用当中熟悉杠杆类题型的解题思路。

二、 聚焦“问题解决”的初中科学教学模式实践策略

（一） 聚焦真实的问题解决任务

PBL即基于问题的学习，是当前新课改提倡的重要学习方式之一。什么是问题解决？安德森（Anderson，1980）把问题解决定义为：应用一定的操作使问题从初始状态，一步步经过中间状态达到目标状态的过程。教师首先向学生提出本节课需要解决的真实问题，它是学生的非良构问题和核心问题，然后对核心问题进行分析，找出已知条件，确定解决策略。最终告知学生本堂课学完之后，在什么方面可以获得提升。

案例：生活中，常常看到药剂师用杆秤称药（以图片引出杠杆），杆秤是生活中常见的杠杆，通过认识杆秤的结构，提出问题：它的工作原理是什么？引导学生分析杠杆的支点、作用点和阻力点三点的位置有什么不同？使用杠杆有什么优点？如何使用好杠杆？引出我们的活动任务——制作杆秤。

上述案例通過教师营造的创意氛围，提出问题，激活学生原有的经验，使该问题成为统摄本节课的中心问题。

（二） 激活学生已有的知识，引起兴趣

在问题解决中，不同的学生遇到的困难也不同，此时教师不应该直接指出相关信息和解决方案，而应该提出相关问题引发学生的思维发散，具体做法：在教师的引导下，将学生大脑中存储的长时记忆提取并激活、补充和完善旧知识，教师先让学生回顾所学的相关知识，再利用先行策略，补充、添加相关的旧知识，最终，将学生大脑中的旧知识结构化和系统化，达到能够同化和顺应新知识的目的。

案例：制作杆秤时，教师提出的问题：1. 需要的器材有哪些？明确材料各自的作用是什么？实验原理是什么？学生：筷子——杠杆，塑料杯——秤盘，细线——杠杆的支点（提纽），硬币——秤砣，引导学生回忆杠杆的结构五要素;2.实验的原理：F1×L1=F2×L2，通过上述问题的解决，及时铺垫或补救学生所缺旧知识，充分体现首要教学的第二个阶段：激活了学生原有的知识，为下面的活动能够顺利地进行搭建了脚手架。

以上过程都是教师逐渐帮助学生梳理的解题思路。引导解题的方法，进一步激发了学生学习的兴趣。

（三） 指导学生自觉地投入到新知识的学习中

本阶段是将本节课需要讲授的知识，向学生进行展示，并做出推理。先找到知识之间的逻辑关系，层层展开，步步建构。逐步加以说明。然后在知识建构的过程中，围绕有意义的学习要求，搭建积极的心理意向，构建出完整的知识体系。

案例：制作杆秤时，问题1：将秤盘固定在秤杆的一端，我们想让零刻度和提纽的位置重合，那提纽该固定在何处呢？——物体的重心。教师设计以上问题的意图：为了避免后续杠杆问题分析过程中有三个力出现，让问题简单化。问题2：秤杆上的刻度如何确定？请用杠杆平衡知识来分析一下杆秤的刻度是否均匀？要求画图分析（学生独立分析，教师适当指导，展示学生的分析，让学生评价）。问题的设计帮助学生构建了“杠杆”的模型，用画图的方法巩固了杠杆的五要素，理解了杠杆平衡的原理，此过程进入到首要教学原理的第三个阶段：展示新知，通过定性的观察和定量的测量，确定杆秤上的刻度是均匀的，学生的杆秤就是一个杠杆，不管秤杆粗细是否均匀，重心位置是固定的，对支点产生的力矩就是固定不变的，所称物体的质量和秤砣力臂之间是线性关系，所以刻度都是均匀的。

（四） 应用新知解决实际问题

在问题解决教学的后阶段，教师需要根据本节课的核心知识点，开展有梯度的练习。不仅层次上有梯度，还必须进行必要的变式练习，这也是衡量学生是否掌握新知识的必要手段，在这个过程中，学生需要在教师不断地减少支架辅助的基础上，开展相关的学习活动。

案例：问题1：若杆秤没有标记刻度，只知道秤砣的质量为M1，请选择合适的工具测出该杆秤的最大称量。学生讨论分析：用刻度尺测出秤砣到提纽（支点）的距离，然后再测出支点到杆秤的最大距离，根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2，就可以求出F2，再根据F=G=mg，即可求出。问题2：如果秤砣有缺损时，商家和顾客谁占了便宜？根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2，F1和L1的乘积偏小，L2不变，计算出来的F2是偏小的，所以商家占便宜。

首要教学原理中的第四个阶段“尝试应用练习”，要求教师在知识编码整合，建立模型的基础上，尝试让学生应用模型，去解决实际生活中的问题——即本堂课的中心问题，通过相应问题的分析进一步巩固所学知识的运用。

（五） 知识迁移解决生活中新问题

首要教学原理中的第五个阶段是“融会贯通”，设计问题，是让学生把所学的新知识结构化，近迁移或远迁移到实际生活中，使学生顺利解决生活中的新问题，同时知识和技能得到巩固和提升，也真正地让科学服务生活，这也是首要教学原理提倡的“聚焦解决问题”的宗旨，在实际的问题情境中完成教学任务，最后解决现实问题。体现科学为人类服务，人类通过科学改变生活。

案例应用拓展：老师家里有一辆汽车，车子有问题，找了师傅修理，我看到师傅用双手竖直将引擎盖微微抬起（如图1所示），请思考师傅一直用双手竖直向上匀速抬起引擎蓋的过程中，他施加给引擎盖的力如何变化呢？图2是引擎盖的模型。

分析：师傅用双手竖直向上匀速抬起引擎盖，盖的重力不变，动力臂和阻力臂的比值不变，所以F不变。

教学的目的是为了让学生思考，深化对所学知识的认识，培养学生的思维能力，养成良好的思维习惯，从而提高学生的科学素养。探究新的教学模式：通过聚焦真实的问题，激活学生的已有知识，有意义地展示新知识，指导学生能应用新的知识，最后迁移解决生活中的新问题。最终目的是使学生达到深度学习，优化教学效能，为今后科学课堂教学和复习提供一些有益的启示和借鉴。在建立和使用的过程中还有许多值得探讨的地方，只有不断实践，摸索才能提高自己的教学水平。

参考文献：

[1]曾强.基于对话教学理念的课堂问答分析[J].基础教育，2019（1）.

[2]陈锋.初中科学概念教学范式的创新研究[M].上海：上海教育出版社，2017.

[3][美]吉姆·奈特.高效教学：框架、策略与实践计[M].上海：华东师范大学出版社，2017.

作者简介：王伟静，浙江省杭州市，浙江省杭州市余杭区仁和中学。