问题驱动下高中物理“教—学—评”一体化实施路径

摘 要：问题驱动式一体化教学强调以问题为核心，通过“教—学—评”一体化教学设计促进学生主动学习，包括创设情境提出问题、分析问题和解决问题、总结反思和评价等三个阶段，旨在通过理论与实践相结合，为教育工作者提供问题驱动式“教—学—评”一体化教学的有效参考。

关键词：高中物理；问题链；“教—学—评”一体化；教学路径

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）35-0132-04

作者简介：莫海松，1968年生，广西博白人，高级教师，主要研究方向为高中物理教育教学。

在科学探究的框架下，问题扮演着核心角色：学生需借助物理观念来识别问题，运用科学思维剖析问题，在细致的观察和实验中探究问题，直至得出结论。因此，在高中物理课堂上，问题构成了教学内容的关键要素。一节物理课通常会涉及多个问题，而解决这些问题的过程正是学生获取知识的重要途径。但是如果忽视了问题之间的内在联系，学生的学习体验可能会变得碎片化，进而阻碍其思维能力的全面发展。为了有效应对这一挑战，问题驱动教学法应运而生。在此教学模式下，教师应预先进行周密的分析与设计，将问题依据其内在逻辑进行串联，形成一条连贯的问题链，以此优化教学流程，提升学生解决问题的能力。

一、问题驱动式“教—学—评”一体化教学的内涵

问题教学法，源自苏联教育心理学家马丘什金与马赫穆托夫等人的发展性教学理论和教学方法，其思想根源可追溯至古希腊哲学家苏格拉底的对话式教育传统。在这一教学模式中，教师精心构建问题情境，以此为驱动，引导学生在探索解决问题的路径中自然而然地习得新知。这一过程涉及学生思维递进的五个阶段：起始于问题情境的设定与问题的明确提出；继而是选择并运用问题解决策略；随后是探索并确定解决方案；紧接着是实施解决方案及其基本原则；最后是对提出的解决方案进行验证与反思。问题教学法的精髓，在于其鼓励学生在教师的悉心指导下，自主探索如何高效解决对他们而言全然陌生的问题。在此过程中，学生不仅将以往所学的知识进行独立迁移，用以探索新知和从事创造性活动；而且通过亲身实践，直接积累学习活动的宝贵经验。这种方法不仅强化了知识的应用能力与实践能力，而且促进了学生独立思考能力、问题解决能力及创新能力的发展。

问题驱动式“教—学—评”一体化物理教学以问题为核心，将物理知识与实际问题紧密结合，通过情境化、生活化的教学设计，引发学生的好奇心和求知欲，激发学生思考和探索的欲望。在这种教学模式下，学生不再是被动地接受知识，而是积极主动地探索问题、分析问题、解决问题，从而更深入地理解和掌握物理知识。该教学模式强调问题的连贯性和整体性，通过构建问题链条，将分散的知识点串联起来，形成系统的知识体系。这有助于避免知识的碎片化，促进学生思维的连贯性和系统性发展。同时，问题驱动式教学模式注重学生的实践操作和团队合作，通过小组讨论、实验探究等方式，增强学生的实践能力和团队协作能力。

二、问题驱动式“教—学—评”一体化教学的实施路径

（一）创设情境提出问题

问题教学法的核心在于精心创设问题情境。通过设定情境与任务，可以激发学生的思维活动，完美契合了学生的心理认知发展路径，为学习之旅奠定了坚实的基础。在创设问题情境时，教师要紧密围绕既定的教学目标，同时考虑学生已有的知识框架和学习任务的难易程度，灵活调整情境的引入方式。教师可以采用意外、冲突、反驳等多样化手段构建问题情境，设计实践导向或与学科相关的课题任务。

例如，在教学“机械能守恒定律”时，教师可以创设真实的情境或模拟情境，引发学生思考。这些情境既可以是贴近生活的具体场景（如过山车行驶、儿童滑滑梯），又可以是精心设计的模拟实验（如小球在斜面上的滚动实验）等。在这些生动的情境中，教师巧妙地抛出一个或多个与机械能守恒定律息息相关的问题，以此激发学生的好奇心，点燃他们探索未知的欲望。此外，在必要时，教师可以将一个复杂的问题任务巧妙地拆解为几个连续的、递进的小问题，以降低学生学习的难度，引导学生逐层深入探索解决问题的方法。

（二）分析问题和解决问题

在成功构建问题情境之后，教师随即引导学生借助讨论、实验操作、细致观察等手段，深入探索问题的答案。在这一探索过程中，教师鼓励学生勇于提出个人假设，然后自主设计实验流程，精心收集并分析数据，最终提炼出科学结论。以探究机械能守恒定律的概念为例，它不仅深刻揭示了自然界能量转换与守恒的普遍法则，而且为学生后续探索动量守恒定律、能量守恒定律等高级物理定律奠定了坚实的基础。

在深入探究问题阶段，教师应成为引领学生深刻理解机械能守恒定律的向导，并培养他们运用这一定律解决相对复杂的物理问题的能力。为此，教师设计一系列与机械能守恒定律紧密相连的应用题，让学生在实践中灵活运用所学知识，巩固理解。此外，教师还可以鼓励学生将机械能守恒定律与其他物理定律，如动量守恒定律和能量守恒定律等进行综合应用，以培养学生的学科整合能力。以创设过山车行驶的情境为例，教师可以巧妙地设置问题：“为何过山车在到达最高点时不会坠落？其能量在这一过程中是如何转换和保持守恒的？”设计这样的问题，不仅促使学生聚焦于过山车运动中的能量转换与守恒机制，而且为他们后续学习更高级的物理概念奠定了坚实的基础。通过这样的实践活动，学生既能够加深对机械能守恒定律的理解，又能在实践中提升问题解决能力和创新思维，为未来能够成为具有跨学科视野的物理学家打下坚实的基础。

（三）总结反思和评价手段

在问题驱动式情境教学的最后阶段，教师应引导学生进行反思和评价。反思可以帮助学生总结学习过程中的得失，进而提炼出有效的学习思路和学习方法；评价则是对学生学习成果的检验和反馈，有助于教师了解学生的学习情况，并根据学生的实际情况适时调整教学策略。例如，在探究过山车能量变化的过程中，学生可以通过设计实验来测量过山车在不同位置的速度和高度，计算动能和势能，观察它们之间的转换关系。通过实验数据的分析和讨论，学生可以总结出机械能守恒定律的结论。

反思和评价可以包括以下四个方面：一是学生对机械能守恒定律的理解程度，二是学生在探究问题过程中的表现（如假设的提出、实验的设计、数据的收集和分析等），三是学生在运用机械能守恒定律解决实际问题时的能力，四是学生对学习过程的满意度和收获感。

三、问题驱动式“教—学—评”一体化教学案例设计

下面以部编版高中物理必修二“机械能守恒定律”为例详细论述问题驱动式“教—学—评”一体化的具体实施。

（一）情境介入厘清抽象概念

学生在初中阶段已经接触了机械能的基本概念，并且在本章的前半段也深入学习了重力势能与动能，对功能关系有了较为深刻的理解，同时还具备了较强的运动分析能力与受力分析能力。基于此，本节内容教学旨在进一步提升学生的物理思维能力。然而，鉴于能量概念的抽象性以及规律总结与理解的复杂性，设计本节的问题链时，教师要充分考虑学生在可能尚未完全掌握能量概念的情况下进行学习的实际情况。

情境一：过山车行驶情境下的运动方式探究

教师创设一个过山车行驶情境，展示过山车在轨道上运动的过程，并引导学生对比过山车与“伽利略斜面实验”的关系。在将具象化的过山车行驶情境抽象为伽利略斜面实验模型的过程中，教师设计如下问题链，引导学生初步思考机械能。

核心问题1：过山车运动过程中是否存在着一个不变的量？

子问题1-1：过山车的运动轨迹是怎样的？

子问题1-2：过山车最终为什么会停止运动？

子问题1-3：如果没有外力干涉，过山车最终的运动形态是怎样的？

子问题1-4：从上述问题的思考中，是否能够验证过山车运动过程中存在一个不变的量？

此部分的核心在于构建抽象思维拓展结构层次，提炼出能量概念。具体而言，它解释了过山车在顶端而不坠落的原因——即其拥有的势能；当过山车自顶端滑落，这种势能便转化为动能。此问题序列依托伽利略斜面实验，深入剖析小球在斜面上运动状态的变化，并设想在理想条件下小球的运动模式。通过斜面与小球模拟过山车的动态过程，可以测量小球在不同位置的速度与高度，进而计算出其动能与势能。学生通过对小球在不同位置的速度与高度数据的对比分析，揭示了一个关键发现：在运动过程中，小球的机械能（动能与势能之和）维持恒定，这有力地证实了机械能守恒定律的准确性。借助这一连串逐步深入的问题，学生得以领悟能量这一抽象概念，并解决了核心问题——伽利略斜面实验中是否存在一个守恒的量。

（二）灵活探究剖析内在要素

在上一环节的学习中，学生理解了过山车在不同受力情况下的运动状态，此时教师可以进一步抛出问题，将学生的思考方向从表征化的运动过程逐步引入剖析内在运动要素的能量转化方面。

情境二：滑滑梯情境下的能量转化探究

教师创设了一个滑滑梯情境，展示了小球在滑梯上滚动的过程，并通过多媒体工具，逐步分解小球在滑梯滚动的不同阶段的运动过程。

核心问题2：动能与势能的相互转化能不能用量化关系进行表示？

子问题2-1：密度相同、大小不同的两个小球在从滑梯顶端滚落时，它们的重力势能相同吗？

子问题2-2：密度相同、大小不同的两个小球在滑梯滚落的过程中，它们的动能变化相同吗？

子问题2-3：伽利略斜面实验也存在着重力势能与动能的转化，为何与本次滑滑梯的转化量存在差异？

子问题2-4：在只考虑重力做功的情况下，斜面实验和滑滑梯两种场景下的重力势能能否完全转化为动能？

此部分的核心是抽象思维结构的拓展，提炼出机械能的概念。当小球在滑梯上滚动时，受重力影响，其势能逐渐向动能转化，导致小球的速度逐渐加快。这一过程促使学生探究动能与势能间转化的数量关系：首先审视势能的变化，随后分析动能的变化。教师利用斜面、小球及计时器等工具模拟滑梯的运动场景，精确测量小球在不同位置的速度和时间数据。在此基础上，教师进一步整合这些信息，探讨在运动过程中能量损失的去向，同时考虑理想状态下各种能量的变换方式，从而自然引出机械能的概念。通过深入分析自由落体运动模型中动能与重力势能的变换，最终解答了核心疑问：动能与势能之间的转化是否遵循一定的量的关系。

情境三：滑滑梯情境下的机械能守恒定律推导

核心问题3：机械能守恒定律如何推导？

子问题3-1：假定滑梯曲面光滑，质量为m的小球从滑梯顶端滑到滑梯底端的过程中，动能增加了吗？增加了多少？

子问题3-2：假定滑梯曲面光滑，质量为m的小球从滑梯顶端滑到滑梯底端的过程中，重力势能减少了吗？减少了多少？

子问题3-3：结合教材中的“弹簧振子”实验，在这一实验中，动能和弹性势能之间的转化是否也能用量化关系表示？

子问题3-4：从“功”的视角来看，上述两种能量转化过程有什么特点？

此部分的核心问题为抽象思维拓展结构，主要体现在理解机械能守恒定律这一思维过程上。通过对比小球在不同位置的速度和时间数据，学生能够发现小球的动能随势能的减少而增加，且机械能总量保持不变。此外，还进一步以弹簧振子为例，分析该模型下机械能的变化规律，最终结合上述分析抽象出机械能守恒定律，解决推导机械能守恒定律的核心问题。

（三）逐步归纳延伸应用拓展

问题驱动下的“教—学—评”一体化教学路径是以“提出问题——解决问题——应用延伸”为核心的教学方式。在完成机械能守恒定律的探究和推导后，教师要通过创设一些贴近学生生活的情境，进一步延伸教学，引导学生在知道了“机械能是什么”“机械能怎么来的”之后，还要明白“机械能守恒定律”怎么用。

情境四：绿皮火车进站坡度中的节能设计

教师播放一段老式绿皮火车进站和出站的视频，引导学生思考绿皮火车进站和出站的过程中的能量转化路径。

核心问题4：机械能守恒定律在现实中能发挥什么作用？

子问题4-1：机械能守恒定律是什么？

子问题4-2：机械能守恒定律的应用对象、对应问题是什么？

子问题4-3：机械能守恒有哪些条件？

子问题4-4：机械能守恒定律涵盖下的重力势能、弹性势能和动能之间的转化有哪些应用？

此部分的核心是指导学生概括机械能守恒定律的核心内容，并明确在运用此定律解决问题时应确定的研究主体。接着，在此基础上引导学生归纳出机械能守恒的具体条件。随后，从更为理论化和公式化的层面，介绍机械能守恒定律的不同表达式。在掌握了动能和势能计算的基础上，进一步加深学生对功能关系的理解，指导他们学会运用机械能守恒定律来求解做功问题。最后，通过结合动能和做功的公式，指导学生学会利用机械能守恒定律来求解速度和受力情况。

总之，问题教学法能够有效地激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度，促进学生的深度学习和深刻理解。通过创设真实或模拟的情境，以问题为导向，引导学生主动探索、思考和解决问题，不仅能够帮助学生掌握机械能守恒定律的核心概念和应用方法，而且能够培养学生的批判性思维、问题解决能力和综合应用能力。未来，教师可以进一步探索问题驱动式情境教学策略在高中物理教学中的其他应用领域，如动量守恒定律、能量守恒定律等。同时，教师也可以通过引入虚拟现实、增强现实等现代技术手段，进一步丰富情境的创设和问题的呈现方式，进而提高学生的学习效果，加深学生的学习体验。此外，教师还可以加强对学生学习过程的监测和评估，以便更好地了解学生的学习需求和学习困难，为教学提供更有针对性的支持。

注：本文系广西教育科学“十四五”规划2021年度专项课题“构建新高考背景下普通高中教育教学质量评价体系的实践与研究”（2021ZJY1746）的研究成果。

（责编 林 剑）