“问题教学”法发展学生物理核心素养

申庭庭

【摘   要】本文以“电场、电场强度”教学为例，就“问题教学”法对物理核心素养的培养进行了探讨，通过“问题教学”促成物理观念的形成，促进科学思维的发展，促使科学探究能力的提高，提升科学态度与责任的意识。

【关键词】问题教学;物理课堂;教学设计;物理核心素养

美国教育家杜威认为，学习思维是对“问题”进行反复思考和持续探究的过程，所谓“问题教学”，就是以问题为载体贯穿教学过程，使学生在设问和释问过程中萌生自主学习的动机和欲望，进而逐渐养成自主学习的习惯，并在实践中不断优化学习方法，提高自主学习能力的一种教学方法。那么，如何把“问题教学”贯彻到每一节课上，有效发展学生的物理核心素养呢？本文以“电场、电场强度”教学为例，就“问题教学”对物理核心素养的培养进行了探讨。

一、问题教学促成物理观念的形成

电场是物质的一种形态，但电场看不见摸不着，学生的日常生活中没有相关的感性认识，所以对这一物理概念的理解比较抽象。在此，可以依据问题设计铺设概念认识的阶梯，启发学生不断思考，沿着科学家对这一问题认识的足迹，帮助学生构建新的认知体系：

师：电荷之间为什么会产生相互作用？你有怎样的猜想？

师：科学家们对这个问题又曾有怎样的认识？

生：物理学史上曾存在两种观点：“超距作用论”和“媒介作用论”。

师：超距说认为电荷之间的力是跨越空间直接发生的，如何通过实验来检验？

师：演示范式起电机对带电小球的排斥作用。在范氏起电机与带电小球间插入一书本，张角变小，据此现象大家能作出怎样的判断？

生：带电体的作用力没有跨越空间，超距作用论不能成立，作用力需通过某种媒介传递。

师：相互作用依靠媒介来传递，这种即媒介法。拉第提出的电场，这个电场看不见、摸不着，却又客观存在，是一种特殊的物质，不同于原子、分子构成的实物。

如果直接告诉学生电场是一种特殊物质这一结论，学生很难理解。而在以上教学设计中，通过问题教学使学生先对电场的本质作出自己的猜想，然后了解历史上科学家对这一问题的看法，让学生认识到原来科学家也经历了和自己一样的认识历程，再经过简单的实验论证，使他们对电场的认识有一个循序渐进的过程，通过对一个个问题的思考、解决，逐步对看不见、摸不着的电场在头脑中形成了初步认识，即电场是一种特殊的物质。

二、问题教学促进科学思维的发展

电场强度的定义式的推导，是本节课的一个难点，依据合理的问题链设计，让学生沿着清晰的思维轨迹进行科学推理、科学论证，通过电场强度定义建立的过程，促进科学思维的发展，深刻理解了电场强度的物理意义。

师：为了研究电场的力的性质，我们需要在电场中放置用于观测的电荷，对这个电荷有什么要求？为什么有这些要求？

师：这样的电荷真实存在吗，是一种什么样的研究方法？

生：理想化的物理模型。

师：点电荷Q所产生的电场中有A、B两点，如何比较A、B两个位置电场的强弱？

师：在A、B两点放入的检验电荷，若电荷量相同，能否直接用FA与FB的大小来比这两点电场的强弱？

师：在A、B两点放入的检验电荷，若检验电荷量不同，如何比较两电场的强弱？

师：在电场中同一位置，放入不同的检验电荷，则比值F/q变化了吗？你能证明吗？

师：通过上述推理，你如何理解比值F/q的物理意義？

生：比值F/q，能反映电场强弱;比值F/q，不受检验电荷影响，能反映某静电场的本身属性。

师：所以物理学上将E=F/q定义为电场强度。

这一环节是教学难点，如果不能理解场强定义式的建立过程，就很难理解公式中每个物理量的含义，更谈不上公式应用了。笔者利用问题链的引导，先让学生体会建构点电荷这一物理模型的必要性，在构建过程中理解了点电荷模型的适应条件，并通过这一模型解决下面的问题，从而掌握理想化模型这一研究方法。在研究描述电场强弱的物理量时，重点通过科学推理的方式进行探究，在充分讨论了点电荷不同时，如何用其在电场中的受力比较不同位置的电场强度，得出了比值F/q可以体现电场的强弱，且这一比值与试探电荷受力及试探电荷电荷量无关，符合对电场中某一位置电场强弱描述的要求，从而引入了电场强度的定义。在此过程中，严密的推理、科学的论证，不仅习得了物理知识，更训练了科学思维。

三、问题教学促使科学探究能力的提高

电场强度的定义很难进行定量的实验研究，所以采取了科学推理、科学论证的方式，而电场强弱的定性研究，可以让学生依据以下问题引导，经历科学探究的过程形成相应的认识。

师：范式起电机周围存在电场，电场看不见、摸不着，如何验证电场的存在？（利用提供器材：起电机、通草球、绝缘细线、验电器等）

师：空间电场是否有大小方向之分？提出猜出并实验验证。

师：猜想电场的强弱可能与什么有关呢？提出猜想并试着设计实验验证。

师：利用现有器材无法定量测量时，能否变实验探究为理论探究？

通过问题的引导，学生用悬挂的通草球的偏移来研究场强大小和方向，基于实验观察，形成了电场不仅有强弱还有方向的认识。在解决问题的过程中往往蕴含着让学生难以认识到的新问题，值得一提的是，该实验无法通过定量测量点电荷的电荷量及其受力大小，那么就变实验探究为理论探究，使问题得以解决。因此在教学中，要把拓展问题作为教学的突破点，更好地培养学生的科学探究能力。

四、问题教学提升科学态度与责任的意识

科学态度与责任意识的培养不能靠强硬的规定和生硬的说教，最高境界是做到教育无痕、润物无声。在教学中通过问题的启发引导，可以将情感态度价值观的教育无声地渗入课堂，做到教育无痕情有痕。

师：关于电荷之间没有接触，是如何产生力的作用的？历史上曾有怎样的认识？（课前布置查阅）

师：你如何看待科学家们在追寻真理的道路上，体现出对真理执着的精神？

师：科学家们对待科学的态度对你有什么启发？

师：观察点电荷的电场分布，能否体会到物理的美？

科学态度和精神是科学研究的推动器与动力。以问题教学的方式在课堂中渗入科学态度的教育，比起枯燥地说教更利于学生接受，在思考中引发共鸣，激发学生的兴趣与热情，培养学生求实独立的精神，给予学生克服困难的勇气，有利于培养学生正确的人生观和价值观。

结语

问题教学是通过创设情境、问题的形式，及时唤起学生的注意，激发学生的思考，引导学生去探究，真正发挥教师的主导作用及学生的主体作用，创造积极热烈的课堂气氛。在这样的氛围中，在教师的引导下，学生积极参与到问题的突破中，使学生获得成功的愉悦，从而保持旺盛的求知欲。学生在解决问题的过程中，形成了正确的物理观念、训练了科学思维、培养了科学探究的能力、形成了科学的态度，使核心素养的发展落到了实处。