核心素养视角下初中物理课堂中的“好问题”

摘要：在初中物理课堂教学中，以何种教学方式来提高学生的物理学科核心素养是教师需要面对的问题。教师可以将教与学碰撞中出现的“好问题”作为提升学生物理学科核心素养的有效教学方式。核心素养视角下初中物理教学中的“好问题”有两种：一是在“教”中提高学生物理学科核心素养的“阶梯”，二是在“学”中落实物理学科核心素养的载体。教师在课堂教学中要突出问题导向，充分利用教与学中的“好问题”，在问题解决中促进学生主动学习、综合学习、深度学习，提高学生的物理学科核心素养。

关键词：物理学科核心素养;教与学;“好问题”

随着基础教育新课程改革的不断推进，发展学生的物理学科核心素养逐渐被教师所重视。《义务教育物理课程标准（2022年版）》指出，核心素养是课程育人价值的集中体现，是学生通过课程学科学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力。物理课程要培养的学科核心素养，主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。如何在课堂教学活动中提高学生这四个维度的素养，是初中物理教师需要面对的问题。作为一名物理学科的教研员，在日常的听课过程中我发现，教师可以将教与学碰撞中出现的“好问题”作为提升学生物理学科核心素养的有效教学方式。从物理学科核心素养的视角，我认为初中物理教与学中的“好问题”应有以下两种。

一、“好问题”是在“教”中提高学生物理学科核心素养的“阶梯”

古人云：“学起于思，思源于疑。”教师应结合学情，有意识、有新意地创设质疑点，引发学生的思考，有目的、有指向地引导学生的思维发展，达到“为学生终身发展奠基”的教学目标。在课堂教学过程中，“好问题”应是在“教”中提高学生物理学科核心素养的“阶梯”。当然，这样的“好问题”需要教师有目的地进行预设。

初中物理教师要从“简单的事”入手。“簡单”的标准是什么？我认为，它应该是易于被学生接受，且符合初中物理教学和学科核心素养的要求。在实际的课堂中，教师可以尝试通过“原始物理问题”，设置符合新课改要求的“好问题”。“原始物理问题”指的是自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的典型物理现象和事实。下面以人教版《义务教育教科书·物理》九年级第十八章第二节“电功率”一课为例，阐述在“教”中什么样的是“好问题”。

教师利用“某地区在把机械电表更换成智能电表之后，用电费用变化情况”这一具体的生活情境进行了如下的教学设计：

1.提出问题——还原事件背景（播放PPT）

某地区把机械电表更换成智能电表之后，用电户的应缴电费相应有所增加。有的用电户在使用机械电表时，一个月用电200度，电费100元;在使用智能电表后，一个月用电变为260度，电费130元。这其中的原因是什么？请带着这个问题，用本节课所学的知识观看视频。

2.猜想取证——电力部门真实调查（播放视频）

部分用电户向电力部门进行用电反馈：更换了智能电表之后，用电器没有变化，用电时间也没有变化，但电费却增长了，是电表不准吗？将电表拿到质检部门，质检部门检测结果电表没问题。那问题在哪儿？

电力部门通过组织专家认真调查发现，其中的一个可能原因是智能电表的灵敏度高了。例如，手机充电时电流很小，原来的机械电表是测不到的，现在智能电表灵敏了，手机充电的电能就能够测量到了，因此电费会增加。

电力部门又回访用电户，一位用电户表示，原来他们家每月的电费只有100元，现增加至130元。用电户通过自己测量，发现家中的供电电压过高，电力部门工作人员现场测量的电压是246V，这是耗电增加的原因吗？

3.讨论交流——分组验证猜想（合作学习）

基于上述视频，对提出的两个原因，将学生分成两个小组进行课堂讨论。

（1）猜想一：智能电表灵敏度高了，所以费电。

教师给出讨论问题：某款华为手机锂电池容量为 3000 mAh，充电电压5 V，假设从0 到充满需要用一个小时，所需要的电能是多少？

小组通过运算得出结论：W=UIt=5 V×3 A×3600 s=54000 J，54000 J 换算后是0.015度电，以每天充电一次，一个月按30天计算，月耗电是0.45度。

由此得出结论：猜想一不成立。也就是说，电力部门调查的智能电表灵敏度变高不是电费增加的主要原因，因为手机充电所耗费的电量对电费的影响微乎其微。

（2）猜想二：供电电压过高，耗电增加，所以费电。

教师给出讨论问题：供电电压是220 V时每个月电费100元，假设用电时间不变、用电器电阻不变，现供电电压变为 246 V 时，每月电费应该是多少？

小组通过分析运算得出结论： 246 V/ 220 V = 1.12，即电压变为原来的1.12 倍，电阻不变，电流变为原来的1.12 倍。因此，所消耗的电能应该是原来的1.12 ×1.12 倍，约为 1.25 倍。所以，合理的电费应该是约125元。

由此得出结论：猜想二成立。也就是说，供电电压变高，耗电增加，是电费增加的主要原因。

4.深入讨论——强化科学方法（教师引领）

通过学生的验证，用电户的供电电压变高，是电费增加的主要原因。教师继续提出问题：这说明智能电表有什么优点？电力部门应该怎么做？

此时，教师引导学生回到问题的起点，用电户原来每月的电费只有100元，现增加至130元，通过前面讨论学生可知，用电户的供电电压变高是电费增加的主要原因。这也说明，相对于机械电表，新的智能电表灵敏度更高了，测量更准确，能有效避免电力资源损失。同时，电力部门也重视用电户的反馈，通过检修线路，控制输出电压的强度，精确检测电力设备等方式，改进了服务质量。

通过以上的教学案例可知，教师以真实的事件为素材（原始物理问题）进行巧妙设计，让问题环环相扣，层层递进，在学生全身心地投入学习中的同时，既落实了教学的知识目标，又有效提升了学生解决问题的能力。如果从核心素养的视角审视教师设计的“电费增加”这个“好问题”，我们不难发现，教师以“好问题”为导向，不断提高学生的物理学科核心素养。

其一，“物理观念”的形成。“物理观念”指的是学生从物理视角形成关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在学生头脑中的提炼与升华;是学生从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。

在“电费增加”这个“好问题”中所涉及的物质观念和能量观念，要通过电功、电功率等初中物理概念的理解来形成，要让学生体会概念认知的建构过程。这个过程是通过教师创设情境，学生获得感知，并通过自身的思维加工才能形成的。然后，学生通过练习，熟知概念的内涵，进而形成联系实际解决问题的能力。教师依据学生生活实际中存在的問题创设情境，是为了更好地让学生认识概念，并通过思维加工理解概念，从中抽象出概念的共同属性和本质特征。

其二，“科学思维”的训练。“科学思维”指的是从物理视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。它包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。

在“电费增加”这个“好问题”中，教师针对额定电压与额定功率概念的真实问题引发学生的探究欲望，根据已掌握的知识和物理事实、条件，通过科学推理对实际的物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论（猜想一不是主要原因，而猜想二是主要原因）。然后，再回到问题的起点，打破学生原有的思维定式、思维习惯，使学生大胆质疑，从不同角度思考问题，从而了解问题的真正实质。这样，通过不同角度、不同思维方式的训练，发展了学生的“科学思维”。

其三，“科学探究”能力的提升。“科学探究”指的是基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。

在“电费增加”这个“好问题”中，教师鼓励学生在日常生活中发现问题、提出相应的猜测与假设，帮助学生设计探究方案，收集信息和获取证据，然后对信息进行处理，在合作与交流中准确表述、评估和反思探究过程与结果。在引导学生验证猜想后，教师通过质疑这个内驱力，进一步强化了探究过程中“控制变量法”的作用。在整个探究活动的设问过程中，教师将探究水平的能力等级从一级能力水平的理解级（再现、区分与解释）无痕地过渡到了二级能力水平的应用级（分析与推理、综合与论证）。

其四，“科学态度与责任”的培养。“科学态度与责任”指的是在认识科学本质的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及保护环境并推动可持续发展的责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

“电费增加”这个“好问题”基于“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，不仅反映了“学有所用、学以致用”的思想，而且关注了学生由知识学习向价值认同、行动自觉的转化，引导学生关注生活，形成“将科学服务于人类”的意识。此外，教师还通过华为手机的优越性能增加学生对国家的认同感与自豪感，并以所学知识明晰供电部门要采取的措施，既践行了社会主义核心价值观，又体现了应有的社会责任感。

二、“好问题”是在“学”中落实物理学科核心素养的载体

教师除了应具有必备的物理学科知识外，还应掌握一定的学科教学方法和相应的心理学知识。在课堂教学中，教师在面对学生的疑问时，要有能力将物理学科核心素养内容与教学内容相结合，找到适应此要求的教学方法，将学生的疑问变成在“学”中落实物理学科核心素养的载体，多角度地对学生施加有效影响。

下面以教科版《义务教育教科书·物理》八年级下册第七章第一节“力”一课为例，阐述在“学”中什么样的问题是“好问题”。教师先用生活中的大量事例说明“力的作用是相互的，一个物体在施力的同时也会受到力”，然后进一步引申到“他们是一对大小相等、方向相反、在一条直线上、分别作用在两个不同物体上的作用力与反作用力”。最后，师生之间产生了如下对话。

生：我在家里做炒鸡蛋的时候，把鸡蛋磕在碗边磕破，倒出蛋液。这时，鸡蛋磕碗的力和碗给鸡蛋的力是不是作用力与反作用力？

师：是（教师未认识到该处内容隐含的问题）。

生：那这两个力的大小也相等了？

师：对。

生：那为什么鸡蛋破了而碗没破？

师：因为鸡蛋的皮儿薄，皮儿薄当然容易破。这个力的大小可以让“薄”的鸡蛋破，但不会让“厚”的碗破。

生：好吧（从学生“无可奈何”地应答中可以看出他对教师的解释并不满意）。

在以上教学案例中，我们姑且不谈教师的教学定位与教学行为，只从学生提出的“鸡蛋磕碗时，鸡蛋给碗的力等于碗给鸡蛋的力，为什么鸡蛋破了而碗没破”这个问题出发，分析它为什么是能促进物理学科核心素养中“物理观念”落地的“好问题”。

其一，这个问题的学科知识定位是什么？初中物理课程是帮助学生从物理学视角认识自然、解决实际问题，初步形成科学自然观的一门学科。通过物理学习，可使学生通过对自然现象的感性认识，进一步进行严谨的逻辑思维分析，最终形成一定的理性思维体系。从初中物理知识的角度分析，“鸡蛋磕碗”这个问题中所涵盖的物理知识有两个，即力的相互作用和力的效果。因此，教师在课堂教学过程中，应引导学生基于大量的、身边的或可以接受的自然现象，通过对现象的分析，提炼出共性的、可供分析的信息。学生在分析信息后，可以运用物理学科内在的逻辑关系，形成物理知识的理解与问题解释。特别需要指出的是，对于新授课而言，每一个现象的分析必须是具有相同逻辑的，要指向同样的知识内容，而不是跳跃、发散的。只有这样，学生才能听懂教师在教什么，自己要学什么。在不断的强化中，教师要让学生的理性思维形成一定的“自然记忆”，并在此基础上应对后面的变化与扩展。

其二，学生产生该问题的思维“卡点”在哪里？我们知道，物理思维是在逻辑思维基础上的“层次分析”。基于一定的逻辑关系（或数学逻辑）从不同角度或不同层面分析同一现象，往往得到不同结论，这也正是初中物理难学的原因之一。对于刚正式接触物理学习不久的八年级学生而言，让他们直接从小学科学的现象解读过渡到初中物理中对一个现象的多角度、多层面分析理解是需要时间的。在“鸡蛋磕碗”这个问题上，学生的疑问是：老师刚刚讲过“力的作用是相互的，相互作用的两个力是大小相等的”，那为什么同样大小的力作用下，只有一个物体（鸡蛋）破了？也就是说，学生产生该问题的思维“卡点”在于他的思考过程中，还不能将“力的相互作用和力的效果”这两个物理知识内容同时对一个现象进行解释，在他们的思维中还停留在一个知识内容解释一个现象（情境）的“单一逻辑”关系上。面对这样的“学情”，恰恰是教師教学的着力点，也就是我们常说的，教学不仅仅要考虑“教什么知识，更多的是要考虑利用知识教什么”的问题。

其三，该问题的解决是否能够促进学生物理学科核心素养（或核心素养某一方面）的落地？“鸡蛋磕碗”的问题解释涉及物理学科核心素养“物理观念”方面的素养内容，对该问题的恰当处理正是帮助学生形成并落地“物理观念”素养中“运动与相互作用观念”的最佳时机。实际上，学生对“鸡蛋磕碗时，鸡蛋给碗的力等于碗给鸡蛋的力，为什么鸡蛋破了而碗没破”的疑问，正是其物理学习内驱力形成的重要体现。在“鸡蛋磕碗”这个问题上，教师的教学应以促进学生“运动与相互作用观念”的形成为出发点，帮助学生理解力和运动的多样性、自然界的统一性;要让学生在面对生活实践中的类似情境时，会自然地联想到与此相关的物理概念和规律，升华这些物理概念和规律，最终达到使“物理观念”落地的目的。

从核心素养的视角审视“鸡蛋磕碗”的问题，它是初中物理教与学过程中的一个“好问题”。因为该问题的解决成为“物理观念”这一物理学科核心素养中“运动与相互作用观念”形成与落地的有效载体。

通过上述分析，教师需要基于核心素养的要求，在课堂教学中抓住学生“鸡蛋磕碗”这个“好问题”，将其视为促进“运动与相互作用观念”落地的有效载体，引导并提升学生基于逻辑的“层次思维”，克服“单一逻辑”思考问题的制约，突破思维“卡点”，实现有效的课堂教学生成，具体教学实施的建议如下。

生：我在家里做炒鸡蛋的时候，把鸡蛋在碗边磕破，倒出蛋液。这时，鸡蛋磕碗的力和碗给鸡蛋的力是一对相互作用的力，这两个力的大小是相等的吗？

师：是的。

生：那为什么鸡蛋破了而碗没破？

师：你的想法很有价值，值得研究。但我要告诉你这是两个问题。前面我们讲过，一个力的存在离不开施力物体与受力物体，施力物体在施力的同时也会受力，这就是力的相互作用原理，且两个力大小是相等的，所以鸡蛋磕碗的力与碗给鸡蛋的力大小是相等的。（此时，教师应略有停顿，给学生思考的时间，他们会绞尽脑汁地思考“鸡蛋破、碗不破”的原因究竟是什么）

师：那为什么同样大小的力可以使鸡蛋破了而碗没有破呢？（学的思维“卡点”在于此，所以这里教师要自问自答，不需要给学生留下考虑的时间）

师：这是因为（可以再停顿1～2秒，吸引住学生的注意力），“鸡蛋和碗谁破”是力的效果决定的。之前我们讲过，力有两个效果，一个是改变物体的运动状态，一个是使物体发生形变。（这样既巩固落实了之前的学习内容，为思维体系形成铺垫了必要的知识储备，又引导学生的思考有了方向感，大部分学生会有问题解决的意向或答案）

师：同样大小的力可以使皮儿薄的鸡蛋发生明显的形变——“薄”的鸡蛋皮破了，而“厚”的碗也会发生形变，只是不明显、是微小形变，不易被肉眼观察到，我们虽然看到的是碗没有破，但碗也是有形变的。

师：通过这个问题，我发现同学们非常善于思考（及时的鼓励会有效增强学生的自信心），但随着我们物理知识的不断丰富，我们在分析自然现象或情境时，用一个知识内容就能解决问题的“单一逻辑”思维是不够的，应该学会多角度、多层面思考，这是物理学习的关键所在。（此时的小结是对该问题处理的关键，也是这个“好问题”的价值所在，是教学的升华点）

在实际的课堂教学过程中，往往不一定会按照教师预先设计的内容顺畅推进，学生会产生很多“好问题”，而这些“好问题”所生成的内容恰恰是学生内心对知识渴求的体现，是鲜活的、具有灵动性的“闪光点”。教师应及时捕捉这些“闪光点”，使预设与生成有效结合，使课堂教学更加真实，这也是教师物理学科教学能力的体现。

综上，教师在课堂教学中要突出问题导向，充分利用教与学中的“好问题”，在问题解决中促进学生主动学习、综合学习、深度学习，提高学生的物理学科核心素养。

参考文献：

[1] 邢红军.原始物理问题教学的研究及教学实践[J].物理通报，2016（9）.

[2]王言利.核心素养视角下浅谈实际物理问题对学生科学思维能力的培养[J].物理通报，2019（2）.

[3]廖伯琴.以学生发展为本改进普通高中物理课程——《普通高中物理课程标准（2017年版）》解读[J].人民教育，2018（10）.

（责任编辑：杨强）

作者简介：郜建辉，天津市红桥区教师发展中心正高级教师，特级教师。

课题项目：本文系天津市教育学会“十四五”教育科研规划课题“新时代中学物理教师学科教研的策略研究”研究成果之一。课题编号：KT-006-GH-213。