物理教学中的“问题链”设计

陆建忠 张胜阳

摘要：在研究和实践中发现，深入研究学情和教学内容，让教学目标情境化、情境问题化、问题链条化，通过设计一组以主问题为线索的高品质的“问题链”，能有序、有效地推进教学，助推知识建构和思维发展，培养学科核心素养，从而提升学科教学品质。物理教学中的“问题链”设计，应以学情为基础，以探究为路径，以素养为靶心。

关键词：问题链 初中物理 学情 探究 素养

我们在研究和实践中发现，深入研究学情和教学内容，让教学目标情境化、情境问题化、问题链条化，通过设计一组以主问题为线索的高品质的“问题链”，能有序、有效地推进教学，助推知识建构和思维发展，培养学科核心素养，从而提升学科教学品质。笔者认为，物理教学中的“问题链”设计，应以学情为基础，以探究为路径，以素养为靶心。

一、以学情为基础

“问题链”设计的前提就是充分研究不同层次学生的已有知识经验和认知体验，找到他们的“最近发展区”。基于学生学情，发现“问题源”，设计“问题链”，将生活中常见的现象、感性的情境引导到明确的体验方向上，那么，学生的思维也就有了明确方向，从而可以激发学生不断思考，发现新知的最佳生长点，感受到物理的魅力所在。

例如，教学“杠杆”时，通过以下“问题链”，帮助学生深度理解“力臂”概念。

问题1：在使用杠杆过程中，杠杆一般会受到几个力？试举例说明。

问题2：对于杠杆受到的这两个力，从杠杆转动的效果来看，怎么把它们分类？能否给它们命名？

问题3：要使杠杆转动，除了动力大小、阻力大小之外，还有什么相关因素？

问题4：如果你和爸爸一起玩跷跷板，小小的你能否把爸爸翘起来呢？怎么做？

问题5：杠杆的转动除了跟力的大小有关之外，还跟什么因素有关？

问题6：（小组讨论）是从哪里到哪里的距离？

问题7：在铁架台上支起一个杠杆（如图1），一端挂钩码，另一端用弹簧测力计拉。竖直向下拉和斜着拉，分别使杠杆静止在水平位置。比较两次弹簧测力计的示数，你有什么发现？

学生对杠杆的使用有一定的经验，对动力和阻力一般也都有体验，但对于“力臂”这一概念，学生的已有经验一般都是错误的：他们认为是支点到力的作用点的距离，而较难想到是到力的作用线的距离。因此，上述“问题链”包含了一个探究实验，通过对现象的观察与思考，既纠正学生的错误认知，也较顺利地引入“力臂”概念，突破难点。

二、以探究为路径

“问题链”应以学生的探究活动为路径，引领学生进行多角度的思考，在积极有效的师生、生生互动中展开探究，循序渐进、由此及彼地达成深度理解。

例如，在“重力大小与质量的关系”探究活动中，教师首先让学生初步感知小钩码和大钩码的重量，然后提出如下“问题链”——

问题1：根据生活经验猜想一下，物体受到的重力和哪些因素有关？请说出事实依据。

问题2：我们怎样探究重力大小与质量的关系？

问题3：（小组讨论）需要测量哪些物理量？需要哪些器材？实验步骤是怎样的？如何设计记录表格？

问题4：（小组讨论）怎样分析数据？你们得出了什么结论？

问题5：你现在会估算自己所受的重力大小吗？

问题6：（拓展延伸）请你破案。一位商人在荷兰买进了大量的鱼，用船从荷兰运往赤道附近的索马里首都摩加迪沙。船沿途没有靠过岸，船员也没有吃过鱼，可到了摩加迪沙，称得的鱼的重量比在荷兰称的少了3×105 N。鱼怎么变轻了？

在探究重力与质量的关系时，可以适当放开，以小组合作的形式引导学生体会探究的过程：提出问题—猜想假设—实验论证—得出结论。这样做的好处有两点：一是使全体学生都参与其中，自主地进行物理规律的探索，体现自主性原则;二是再次练习使用弹簧测力计测量力的大小，发现测量重力的注意事项，提高学生的动手能力。最后以“请你破案”的方式让学生阅读材料，知道重力大小还与纬度有关，既拓展了知识，也激发了后续学习物理的興趣，为高中进一步学习相关知识做了铺垫。

三、以素养为靶心

（一）感受科学思想

“授之以渔”的目标不仅在于学生学会一种“捕鱼”的本领，更在于学生掌握生存的技能和发展的理念。从这一方面说，物理学习的核心在于科学思想的渗透与感悟直至灵活运用。

例如，教学《力的示意图》一课时，立足学生建模思想的感悟和渗透培养，设计了如下“问题链”——

问题1：若地面有一个物体所受的重力为10N，我们怎样简单直观地来表示这个力？

问题2：要把一个力表示出来，要表示出这个力的哪些方面？

问题3：我们如何用一根带箭头的直线来表示一个力的三要素？

问题4：如果此物体还受到一个20N且与水平方向成30°角的向右上方的拉力，怎样来表示这个力？画力的示意图要注意什么？

问题1、问题2旨在引导学生在尝试进行力的表示的过程中，总结力的要素。问题3、问题4是通过与光线类比，引导学生将力的要素进行物理抽象，建立力的表示的物理模型。

（二）锻炼关键能力

学习的过程是一个不断地发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。通过“问题链”，引领学生由浅入深地进行分析、类比、推理、思辨、归纳等活动，让学生在逐步解决问题过程中实现能力的发展。

例如，探究“影响压力作用效果的因素”时，设计如下“问题链”——

问题1：（小组实验）如图2所示，两根手指分别抵住铅笔的头和尾，稍用力些，感觉哪根手指更疼？

问题2：两根手指受力大小一样吗？

问题3：如图3所示，用一只手的掌心和另一只手的一根手指压气球，观察掌心、手指表面和气球两侧的形变情况，你有什么发现？逐渐增大压力，有什么变化？

问题4：（小组讨论并实验）针对上述现象，你能提出什么有价值的、可探究的问题？

问题5：探究影响压力作用效果的因素，设计实验时要用到什么实验方法？如何改变要探究的影响因素？如何比较压力的作用效果？

问题6：（小组讨论并实验）从下页图4中选择合适的器材设计实验，来验证你们的猜想。 比一比哪个小组的方法多。

问题7：运用探究的结论来解决问题。

（1）一块砖重10 N，分别平放、侧放、竖放在沙土上，沙土凹陷的程度一样吗？

（2）两块砖并排竖放和一块砖竖放在沙土上，哪种放法沙土的凹陷程度大？

问题8：两块砖重20 N ，叠着平放，受力面积为0.02 m2;一块砖重10 N，竖放，受力面积为0.005 m2。哪种放法沙土的凹陷程度大？

问题9：如何科学地、定量地比较压力的作用效果？

前三个问题由生活中的现象引出，低起点，以激发学生的学习兴趣。问题4逐渐走向深入，引发学生深层次思考并提出问题，这是探究的开始。问题5运用控制变量法来设计实验，并运用转换法来比较;因为有了前面问题的铺垫，学生比较容易想到。问题6为开放性实验设计问题，可激发学生的积极性和创造性。问题7引导学生踊跃展示、规范表达，旨在培养学生的分析能力、归纳能力、语言表达能力和小组合作精神，让他们学以致用，获得利用探究结论解决问题的成就感。问题8属于迁移性问题，在学习速度、密度时，学生已经解决过此类两个变量均不同的问题;这里引导学生用相同的方法与技巧解决不同的问题，让学生领悟到解决物理问题的一般方法，在知识和方法的迁移与应用中深化思维。问题9引导学生感悟：从感性到理性、从生活中常见现象的观察到物理概念和规律的建立，其实是有方法的。

参考文献：

[1] 夏良英.从知识重现到知识重演促进学生科学思维发展[J].物理教学探讨，2017（10）.

[2] 曹键粮，彭朝阳.巧设物理“问题链”发展学生的高阶思维能力[J].物理教学探讨，2018（2）.