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        初中物理問題鏈的設計與應用策略

        2023-03-23 03:47:09趙東明
        基礎教育論壇·上旬 2023年3期
        關鍵詞:問題鏈初中物理

        趙東明

        摘? 要:問題鏈是教師為引導學生思考而設計的問題組。文章基于初中物理教學內容,分別論述了教師在導入、講解和練習環(huán)節(jié)可以設計的問題鏈類型,力圖培養(yǎng)學生對物理知識的思考和認知能力,提高初中物理教學質量。

        關鍵詞:初中物理;問題鏈;思維引導

        學貴知疑,大疑大進,小疑小進。學生在教學過程中產(chǎn)生的疑問是教師教學的導向,更是學生進步的方向。初中物理教師要了解學生的學情,以學生的問題為中心開展課堂教學。問題鏈是建構以問題為中心的課堂教學的法寶,指將學科知識設計為一個或多個問題組,讓學生在思考和解決問題的過程中發(fā)展問題意識、建構新知并提高問題解決能力。問題鏈的類型多樣,如引入性問題鏈、探究性問題鏈、遞進式問題鏈、轉換性問題鏈、遷移性問題鏈等。不同的問題鏈具有不同的作用。據(jù)此,教師可以將教學內容與學生學情相結合,在不同的教學環(huán)節(jié),根據(jù)教學目標設計多樣化的問題鏈,引導學生思考并解決問題,建構物理新知,提高初中物理教學質量。

        一、導入環(huán)節(jié):設計引入性問題鏈

        引入性問題鏈指教師為引入教學內容設計的一組問題。有效的引入性問題鏈可以調動學生思考的積極性,使其全神貫注于物理知識的學習,為深入探究物理新知奠定基礎。

        例如,在教學人教版《義務教育教科書·物理》八年級下冊(以下統(tǒng)稱“教材”)“浮力”這節(jié)課時,為了使學生理解“浮力的方向”相關的問題,教師可以先在教學導入環(huán)節(jié)創(chuàng)設實驗情境:將一個乒乓球放入玻璃水缸中。然后設計引入性問題鏈。

        問題1:將乒乓球壓入水中,再放手,會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象?為什么?

        問題2:漂浮在水面上的乒乓球受到了幾個力的作用?

        問題3:平衡力相關的知識可以分析水面上乒乓球的受力情況嗎?

        問題4:在這個過程中(將乒乓球壓入水中,再放手,乒乓球漂浮在水面上),施力物體是誰?力的方向是怎樣的?

        浮力的方向是本節(jié)課的難點。在導入環(huán)節(jié),教師創(chuàng)設實驗情境,展示直觀現(xiàn)象,并就此提出問題。在問題鏈的作用下,學生審視實驗現(xiàn)象,并遷移生活經(jīng)驗,分析放手后乒乓球的運動情況、乒乓球向上或向下運動的原因、浮在水面的乒乓球的受力情況、施力物體和力的方向。學生從宏觀到微觀,從現(xiàn)象到本質,逐漸認知浮力的方向。部分學生可能由于片面性思考而產(chǎn)生問題:浮力的方向都是向上的嗎?對此,教師可以組織實驗探究活動,引導學生通過實驗操作,驗證浮力的方向,借此推動課堂教學發(fā)展。

        二、講解環(huán)節(jié):設計多樣化問題鏈

        1. 探究性問題鏈

        探究性問題鏈指教師設計的培養(yǎng)學生探究性學習能力的一組問題。科學探究過程大致包括提出問題,建立猜想,設計方案,獲取事實與證據(jù),得出結論,交流和評價??茖W探究是學生學習物理的重要方式,亦是發(fā)展學生物理核心素養(yǎng)的重要途徑,在物理教學中起著重要作用。教師應當結合物理教學內容與科學探究過程設計探究性問題鏈,講解物理問題,使學生建構全面、系統(tǒng)的物理知識體系。

        例如,在教學教材“壓強”這節(jié)課時,教師展示圖片:茫茫雪地中的兩個人,對雪地的壓力是差不多的,但是站在雪地上的人陷到雪地里了,站在滑板上的卻沒有。基于此,教師結合影響壓力作用效果的因素與科學探究過程,設計探究性問題鏈。

        問題1:從圖片中可以看出,壓力的作用效果與哪些因素有關?

        在此問題的作用下,學生審視圖片,提出猜想,如壓力的作用效果可能不只與壓力大小有關。

        問題2:從剛才的圖片中大家有哪些發(fā)現(xiàn)?

        受到問題的驅動,學生觀看圖片,發(fā)現(xiàn):直接站在雪地上的人,腳與雪地面的接觸面較小,很容易陷入雪中;滑板與雪地面的接觸面較大,人站在滑板上不容易陷入雪中。

        問題3:在探究兩個不同因素對壓力作用效果的影響時,可以使用什么樣的方法?

        在問題的驅動下,學生遷移物理認知,聯(lián)想到控制變量法。

        問題4:可以用什么來反映壓力的作用效果?

        部分學生聯(lián)系本節(jié)課內容,試著作答——物體的變形程度。

        問題5:根據(jù)猜想,大家可以設計什么實驗方案?選用什么實驗材料?如何操作?

        借助問題,學生遷移實驗經(jīng)驗與小組成員交流,確定實驗器材,如壓力小桌、砝碼、海綿等。同時,學生積極討論,探尋實驗方案。實驗1:將壓力小桌放在海綿上(桌腿壓在海綿上);實驗2:在實驗1的基礎上,將砝碼放到壓力小桌上;實驗3:將壓力小桌倒放在海綿上(桌面壓在海綿上),并將砝碼放在壓力小桌上。在不同情況下,觀察海綿的變形情況。

        問題6:通過實驗,大家可以得出什么結論?

        學生與小組成員合作交流,發(fā)現(xiàn)實驗2中海綿的變形效果比實驗1明顯。實驗1中海綿的變形效果比實驗3明顯。由此得出結論:影響壓力作用效果的因素有壓力和受力面積。

        在解決問題的過程中,學生自覺進行了科學探究,積極思考,產(chǎn)生各種觀點,并與他人交流,深化觀點,逐漸解決問題,掌握本節(jié)課知識,鍛煉了學生的思維能力、實驗操作能力和科學探究能力等。

        2. 遞進式問題鏈

        遞進式問題鏈是以知識間的邏輯關系為基礎,按照從特殊到一般的原則設定的一組問題。遞進式問題契合學生的認知規(guī)律和思維情況,便于學生發(fā)揮自主性,逐漸解決問題,掌握知識。因此,教師可以依據(jù)知識間的聯(lián)系及學生的認知情況,遵循由特殊到一般的原則,分解某個知識點,設計出有聯(lián)系的問題鏈,借此降低學習難度,促使學生積極探究。

        例如,在教學教材“力”這節(jié)課時,教師通過分析教材,確定“力的概念”是本節(jié)課的重點內容。力的概念是具有抽象性的內容。學生在形象思維的影響下,往往通過與直觀事物互動逐步建構認知。立足于此,教師設計遞進式問題鏈。之后,在新知講解環(huán)節(jié),教師依據(jù)教學需要,在交互式電子白板上展現(xiàn)馬拉車的畫面,并用生動的語言進行描述,將學生帶入直觀場景中。在此之際,教師設計如下問題鏈。

        問題1:在此畫面中,馬在做什么?

        在視覺作用下,學生很容易給出答案:馬在拉車。

        問題2:馬在拉車時用了力。在生活中,大家見過哪些與之類似的現(xiàn)象?

        學生紛紛遷移生活經(jīng)驗,描述各種事例,如拉著行李箱前進、抬起課桌等。

        問題3:這些事例有哪些共同之處?

        在問題的驅動下,學生回顧所有事例,并有針對性地進行分析,有所發(fā)現(xiàn):所有事例中都是物體A作用于物體B;物體B的運動狀態(tài)發(fā)生變化。

        問題4:物理上的力是什么?

        學生進行思考,從物理的角度分析和歸納物理上的力的特點,試著總結力的概念,即力是使物體改變運動狀態(tài)的外因。

        在學生自覺表述力的概念后,教師結合物理教材內容,用規(guī)范的語言描述力的概念。

        由此可見,教師設計、應用遞進式問題鏈,可以使學生獲得研究問題的經(jīng)驗,透過直觀的生活現(xiàn)象逐漸得出物理結論,理解物理概念,由此建構深刻認知。在解決問題的過程中,學生積極思考,鍛煉了思維能力和歸納總結能力等。

        3. 轉換性問題鏈

        轉換性問題鏈指教師聯(lián)系學生已有經(jīng)驗,轉換設問的方向或提問的方式,設計有助于學生突破思維瓶頸的一組問題。學生在思考物理問題時經(jīng)常會遇到瓶頸,教師可以設計轉換性問題鏈,將陌生的問題轉化為熟悉的問題,從而降低問題解決難度,促使學生遷移解決問題的經(jīng)驗,逐漸了解問題的本質,升華物理知識認知。

        例如,在教學教材“動能和勢能”這節(jié)課時,許多學生在探究“動能大小的影響因素”時陷入如“無法表示出小球的動能大小”的困境。在此前的教學中,學生已經(jīng)掌握了“物體可以對外做功,則物體存在能量”的知識點。據(jù)此,教師可以循序漸進地設計轉換性問題。

        問題1:動能是什么?動能和能量有怎樣的關系?

        在此問題的驅動下,學生轉換思路,思考動能與能量的關系。

        問題2:一個物體能夠做的功越多,表示這個物體的能量越大。那么我們要如何判斷小球的動能大???

        借此問題,教師引導學生思考實驗“小球推動木塊”,讓學生觀察、分析木塊被推出的距離,以判斷小球的動能大小。

        問題3:在現(xiàn)實生活中,哪些現(xiàn)象可以說明具有動能的物體可以對外做功?

        學生可能聯(lián)想到:風力吹動帆船前進,急速的水流沖擊發(fā)電機的旋葉,等等。

        問題4:在“小球推動木塊”的實驗中,實驗現(xiàn)象越明顯越有利于觀察。那么,運動的小球對什么物體的做功現(xiàn)象會比較明顯?當木塊被推得遠時,表示小球的動能是越大?還是越小?

        學生觀察木塊移動的距離,發(fā)現(xiàn)木塊移動得越遠,表示小球做的功越多,這說明小球具有很大的動能。

        通過應用轉換性問題鏈,學生及時轉換探究思路,遷移已有認知,著力探究物理新知,借此實現(xiàn)了意義建構,同時發(fā)展了思維能力和問題解決能力,有利于提高物理學習水平。

        三、練習環(huán)節(jié):設計遷移性問題鏈

        練習環(huán)節(jié)是學生遷移課堂認知于新情境解決問題的活動。通過練習,學生可以學以致用,增強對所學知識的理解。遷移性問題鏈指教師以學生所學的理論知識為基礎,為使學生理解理論知識的現(xiàn)實應用情境而設計的一組問題。有效的遷移性問題鏈可以使學生發(fā)現(xiàn)問題情境的聯(lián)系,融會貫通,應用所學知識。

        例如,在教學教材“杠桿”這節(jié)課后,學生學習了杠桿的五要素及其尋找方法?,F(xiàn)實生活中有許多與杠桿有關的現(xiàn)象,教師可以將其與學情相結合,先展示空調外機示意圖(如圖1),再設計遷移性問題。

        [室

        機][圖1]

        問題1:按照圖1的方式將空調外機懸掛在室外墻壁上,為什么空調外機掉不下來?

        面對此問題,大部分學生無法直接解決。于是,教師提出第二個問題。

        問題2:圖中的三角形支架,相當于我們學過的哪個物理模型?

        通過這兩個問題,學生遷移物理認知容易聯(lián)想到杠桿,教師再繼續(xù)提問。

        問題3:怎樣看出是杠桿?

        在問題的作用下,學生試著作圖,畫出力和力臂,借此在真實情境中識別杠桿。同時,學生借助圖形,找尋支點和力臂,感受杠桿模型的本質。

        問題4:杠桿有五要素。圖中杠桿的五要素在什么位置?

        綜合如上問題,學生在圖中標注支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。

        教師設計遷移性問題鏈不僅使學生及時應用了課堂所學,解決了生活中的物理問題,還使學生積累了生活經(jīng)驗,發(fā)展了物理應用能力和問題解決能力,有利于提高課堂學習質量。

        總之,有效的問題鏈,貫穿物理課堂教學始終,推動物理課堂教學發(fā)展,有利于學生體驗多樣活動,不斷解決問題,掌握物理知識,發(fā)展物理核心素養(yǎng)。對此,在實施初中物理教學時,教師要立足問題之于思維的重要性,聯(lián)系教學內容與學情,有策略地設計不同類型的問題鏈。通過引入性問題鏈調動學生學習興趣,使其進入物理課堂,為進行深入探究做好準備;通過探究性問題鏈驅動學生經(jīng)歷科學探究過程,借助實驗現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)物理結論;通過遞進性問題鏈促使學生審視、分析生活現(xiàn)象,扎實掌握物理概念;通過轉換性問題鏈幫助學生突破思維障礙,順利地進行探究,解決物理問題,建構良好認知;通過遷移性問題鏈促使學生靈活應用物理所學,解決實際問題,加深對知識的理解。此外,在解決不同問題之際,學生會發(fā)揮科學思維、科學探究的作用,便于在掌握知識的同時,發(fā)展物理核心素養(yǎng),切實增強物理學習效果。

        參考文獻:

        [1]李璐璐. 基于科學思維的初中物理教學問題鏈設計策略研究[D]. 蘭州:西北師范大學,2021.

        [2]陶根來. 巧用問題鏈激活提高初中物理課堂效率[J]. 數(shù)理化解題研究,2020(35).

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