问题链教学促进核心素养提升

【摘要】在人工智能迅猛发展的时代背景下，学科核心素养的培养已成为物理教学的核心目标.本文在问题链教学理论的基础上，结合物理教学，提炼出促进核心素养提升的问题链物理教学模式的一般流程，并指出其核心——问题链设计应遵循最近发展区理论.并以“静电的防止与利用”为例，立足学生实际学情，以聚焦性、递进性、逻辑性、系统性的问题链为教学支架，驱动学生深度思维，同时完成教学目标，进而有效地促进学生物理核心素养的提升.

【关键词】核心素养；高中物理；问题链教学

1 引言

在人工智能迅猛发展的今天，培养学生的核心素养已成为全球教育改革的共识.为促进核心素养的提升，要求教学从关注“知识型”走向关注“思维型”，从关注教师“教”走向学生“学”.问题链教学内涵与其很好契合.

问题链教学是一种以问题为纽带、以知识形成发展和培养学生思维能力为主线的教学模式.通过逻辑关联、层次递进的问题的设计与提出，引导学生深度思考，经历发现问题、提出问题、分析问题、评估交流，从而最终解决问题的过程，积极建构物理知识和规律，有效提升物理核心素养.问题链教学模式一般流程图如图1所示.

问题链教学的有效性关键在于结构性问题链的设计.教育部制订的《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中明确指出：“课堂问答应在学生原有基础与课堂学习的目标之间搭起桥梁，帮助学生克服学习障碍，纠正原有的错误观点或模糊认识，达到新的思维高度和探究水平.”可见问题链的设计应该遵循以下原则：立足学生的学情（现有发展水平），通过问题链驱动，在学生最近发展区搭建教学支架，实现教学目标（学生可能发展水平）的达成.问题链为思维路径，搭建教学支架渡过最近发展区2示意如图2.

2 促进核心素养提升的问题链设计

本文以人教版高中物理必修三第九章第四节“静电的防止与利用”为例，具体阐述如何立足学生实际学情，基于最近发展区理论，设计聚焦性、递进性、逻辑性、系统性的问题链，驱动学生深度思维进而完成教学目标，整个过程中有效地促进学生物理核心素养的提升.

2.1 基于情境激发思考，唤起学生学习兴趣

物理源于生活.关于静电学生在生活中有很多体会和认识，笔者选择了央视《加油！向未来》节目中特别震撼的“闪电秀”引入新课.

创设情境1 在特斯拉线圈产生的高压电场中，实验员身穿“特殊”服装，表演“闪电”秀.

问题1 实验员能将闪电玩弄于股掌之间依靠什么？

问题2 你觉得这套特殊的衣服是什么材质做的？

问题3 金属是导体，为什么实验员穿上“金属衣”后反而不怕电呢？这种“超能力”背后有什么物理规律呢？

设计意图 问题1引导学生观察实验细节；问题2在细致观察实验的基础上，各抒己见，提出自己的观点和理由；在此基础上，学生自发提出问题3就水到渠成了.这个环节的设计通过震撼人心的实验，引发学生认知冲突，唤起学生学习兴趣，让学生整堂新课学习都处于主动的积极思维中.

2.2 应用迁移已有知识，自主生成新课知识

引导学生通过简化、抽象等方式将真实情境建构成物理情境，通过问题导向，驱动学生主动迁移应用已有的静电感应等静电场相关知识，有层次地建构静电平衡这一重要的物理模型.

建构模型1 对于穿着金属网衣的人在特斯拉线圈产生的高压电场中这一真实情境，忽略次要因素，抓住主要矛盾，简化抽象成金属块处于最简单的匀强电场的物理情境.然后通过问题链，层层驱动，引导学生应用迁移已有知识，自主建构静电平衡模型，生成新知识.

问题1 金属的微观结构模型如何？

问题2 在静电场中，金属中的自由电子怎样定向移动？

问题3 自由电子会在哪里聚集？

问题4 电子的聚集会出现怎样的结果？

问题5 导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？

问题6 导体达到静电平衡时有怎样的特点？

设计意图 问题1、2、3是引导学生迁移已有知识来解决新问题，用已学过的静电感应的知识就能轻松解决.然后立足在学生知识的最近发展区，设计问题4、5作为通向新知识的脚手架，递进式推动学生的思维，从而建立静电平衡这个模型，知悉其特点就水到渠成了.

2.3 引发新旧认知冲突，推进物理观念建构

在静电平衡模型基础上，笔者选择有趣、神秘、现场效果好的隔空取电魔术，唤醒学生探究新知识的内驱力，并结合问题导向，促进学生在掌握静电屏蔽知识的同时，建模、推理、论证和质疑等核心素养有效提升.

创设情境2 在一个黑箱边上，表演者手持一个节能灯，并将其由远及近靠近黑箱，节能灯竟然变亮了.给节能灯套上一个金属网罩，节能灯熄灭；给节能灯套上一个透明塑料罩，节能灯仍旧保持亮度.器材如图3所示.

问题1 家里的节能灯需要电源点亮，魔术中使得节能灯亮的“电源”在哪里？

问题2 为什么塑料罩不能熄灭节能灯，而金属网可以？说说你的猜想.

问题3 闪电秀中的实验员、魔术中的节能灯，都是穿了金属服从而被“与电隔绝”，我们如何建立模研究？

建构模型2 在模型1的基础上，根据需要，将金属块进一步细化为中空的金属壳，使其置于最简单的匀强电场中.设计有层次的问题链，引导学生在分析静电平衡的过程中自然而然地生成新知识、构建新模型——静电屏蔽.

问题4 根据金属的微观结构，在静电场中，金属壳中的自由电子怎样定向移动？

问题5 金属壳内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限增加吗？

问题6 金属壳达到静电平衡时有怎样的特点？

问题7 什么是静电屏蔽？其实质是什么？

设计意图 通过不可思议的隔空取电魔术，引发学生认知冲突.问题1引导学生将魔术现象和生活常见经验联系起来，培养学生透过现象抓事物本质的素养.问题2对比魔术现象，引导学生提出自己的观点，并交流、质疑.在此基础上，问题3推进学生迁移静电平衡模型建构的过程，水到渠成地通过问题4，5，6，7让学生自主建构了静电屏蔽模型，并掌握了静电屏蔽的相关知识.这个环节针对不可思议的魔术，设计引发学生认知的冲突的问题链，唤醒学生学习新知识内驱力，通过模型再建构、推理、论证等思维过程促进学生物理核心素养的发展.

2.4 依据反馈及时诊断，促进批判思维培养

问题链不仅是全盘预设，更要在实施过程中根据学生的真实反馈再作即时调整和补充.问题链也不仅是教师对学生的单向问话，在课堂中问题也能激发学生生成问题，形成师生之间问答的闭环.在情境3的教学中，根据学生的反馈，笔者对问题进行了如下的补充和调整.

创设情境3 “电风”吹蜡烛的实验.

问题1 根据电荷分布特点，解释为什么会形成电风.

补充1 请描述你听到、看到的物理现象.

补充2 静电平衡时，导体的尖端表面电荷如何分布？

学生（质疑提问） 会不会是风吹动蜡烛？

问题2 什么是尖端放电？生活中有哪些应用？

设计意图 因为学生已经了解了导体表面电荷分布的特点，对“电风”吹蜡烛的实验，笔者一开始预设了问题1.但实际课堂上学生回答很费劲，不少学生甚至不知道实验要关注什么.所以，在课堂上调整了课堂节奏，补充了两个问题作铺垫，学生解决问题就顺畅多了.听到的啪啪声，看到烛焰被吹动，增强学生的具身体验，并和脱毛衣等放电现象联系起来.由表及里，通过补充问题层层深入思考，自然收获尖端放电的知识.学生提出的质疑，要肯定，并乘势引导学生思考解决疑问的方案，如通过对比试验解决，通过提问、讨论、论证、实验和解决问题，培养学生的批判性思维.

2.5 历经实际问题解决，促进探究能力培养

创设情境4 冬天我们常常受到雾霾天的困扰，生产生活中常常用到除尘装置.

问题1 学习了静电吸附的相关知识，我们能不能用提供的铜丝、1.25升可乐瓶、高压发生器制作一个静电除尘器.

问题2 如何在可乐瓶子空间内产生一个可控的电场？

问题3 如何让电中性的烟尘带上电？

问题4 瓶壁作为集尘极，应该与电源的哪一极相连？

设计意图 学生发现问题，提出问题.问题1驱动学生积极思考，通过交流、论证.如果学生不得要领，可通过问题2，3将问题分割、细化，经历分析问题、评估交流从而一步步致力问题的解决，有效促进学生物理核心素养提升.学生最终成果如图4所示.

3 结语

本文依据新课标，基于最近发展区理论，以“静电的防止与利用”为例，立足学生实际学情，设计聚焦性、递进性、逻辑性、系统性的问题链，驱动学生深度思维，从而有效地促进学生物理核心素养的提升.问题链教学能有效促进学生深度学习和提升学生的物理核心素养，符合时代和新课标的需求而被广泛应用.根据问题链教学理论，结合教学实践提炼出的问题链教学模式的一般流程，其核心在于如何有效设计问题链.

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[s].北京：人民教育出版社，2020.

[2]张飞.问题驱动：通往物理深度学习的动力引擎[J].福建基础教育研究，2023（10）：100-105+131.

[3]杨旭峰，梁旭.核心素养视域下“相对论时空观和牛顿力学的局限性”教学策略[J].物理教师，2024，45（04）：25-29.

[4]徐文杰.基于情境问题解决培养模型建构能力——以“弹簧振子和单摆”为例[J].物理教师，2024，45（03）：11-16.