指向核心素養(yǎng)的初中物理問(wèn)題鏈及其設(shè)計(jì)

在初中物理教學(xué)中，問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處熞龑?dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行思考的“問(wèn)題組”。教師合理設(shè)置問(wèn)題鏈和建構(gòu)以問(wèn)題為中心的物理課堂，可以培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力。在問(wèn)題鏈中不同問(wèn)題有不同功能，對(duì)促進(jìn)學(xué)生深思及提升學(xué)生學(xué)科知識(shí)、能力均具有重大意義。文章以“浮力”為例，進(jìn)一步指向核心素養(yǎng)，通過(guò)探討如何設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識(shí)，進(jìn)而有效地提高初中物理教學(xué)質(zhì)量。一、基于問(wèn)題鏈，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣導(dǎo)入式問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處煘閷?dǎo)入將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容而設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題，有效的導(dǎo)入性問(wèn)題鏈能激發(fā)學(xué)生的思維熱情，讓其全身心地投入物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中，為學(xué)生探索新物理知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，在教學(xué)“浮力”內(nèi)容時(shí)，教師可以在教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)情境，基于情境提出問(wèn)題鏈，如把乒乓球放在水箱里，這樣就能加深學(xué)生對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)。接著，教師設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，組成問(wèn)題鏈。師：把乒乓球按進(jìn)水里，然后松開手，會(huì)發(fā)生什么情況？為什么？師：浮在水上的乒乓球有哪些力的作用？師：當(dāng)乒乓球浮在水面上時(shí)，可不可以運(yùn)用平衡力的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對(duì)其受力情況進(jìn)行分析？師：按下乒乓球使其完全進(jìn)入水中，然后釋放，隨之乒乓球會(huì)漂浮上來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中受力的主體對(duì)象是誰(shuí)？施加力的方向是什么？在本次授課中，“浮力”知識(shí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。在引入課程階段，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境來(lái)展示這一現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思考。教師逐步提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(jié)合他們的日常經(jīng)驗(yàn)，探討乒乓球在被釋放后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、上下運(yùn)動(dòng)的原因、漂浮在水面上所受到的力以及可能的變化。這種問(wèn)題鏈的教學(xué)方法有助于學(xué)生深入理解浮力的方向和作用，促進(jìn)他們更全面地理解物體在液體中的運(yùn)動(dòng)和受力情況。然而，由于一部分學(xué)生的思維方式和理解能力有限，他們可能會(huì)在這個(gè)過(guò)程中遇到問(wèn)題，如浮力是不是都是向上的？針對(duì)該狀況，教師可以策劃實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，組織學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而驗(yàn)證浮力的方向，這樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為課堂教學(xué)提供了一個(gè)很好的起點(diǎn)。二、基于問(wèn)題鏈探究，加強(qiáng)浮力認(rèn)知教師可以引入生活中的例子或使用生活中常見的小工具來(lái)做實(shí)驗(yàn)。如教師將木塊、粉筆、乒乓球、玻璃石塊、鐵塊呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生按順序放入水箱里，觀察沉浮情況，并做好記錄。同時(shí)，教師設(shè)計(jì)如下問(wèn)題鏈：師：把東西都放在水箱里，是不是都受到浮力？（學(xué)生思考并與其他同伴討論）師：怎么才能測(cè)量出物體受到的浮力呢？師：你是如何感覺(jué)到浮力的？你能演示浮力的存在嗎？浮力是朝哪個(gè)方向的？產(chǎn)生浮力的原因是什么？學(xué)生應(yīng)掌握“測(cè)力儀”“測(cè)壓法”“壓差測(cè)力法”“浮力方向”等重要教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生掌握浮力的大小、方向，并能自己動(dòng)手驗(yàn)證，通過(guò)力學(xué)分析，提高學(xué)生的建模能力，提升思維能力。在這次的問(wèn)題鏈情境導(dǎo)入過(guò)程中，教師讓學(xué)生對(duì)浮力有了直觀認(rèn)知，通過(guò)問(wèn)題鏈提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深其對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的印象。三、基于問(wèn)題鏈思考，分析影響因素探究式問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處煘榕囵B(yǎng)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題，在初中物理教學(xué)中，科學(xué)探究是一種很有意義的活動(dòng)。教師將物理教學(xué)內(nèi)容和科學(xué)探究過(guò)程相結(jié)合設(shè)計(jì)探究式問(wèn)題鏈，對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行解釋，可讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)有全面、系統(tǒng)的認(rèn)知。教師拿出一個(gè)鴨蛋、一個(gè)大杯子、一個(gè)空瓶子、一個(gè)大臉盆，讓學(xué)生進(jìn)行思維活動(dòng)。師：鴨蛋在清澈的水中會(huì)下沉，有沒(méi)有人能幫它浮起來(lái)呢？師：擰緊塑料瓶蓋，然后用手壓住底部將其按壓進(jìn)水箱中，你是否感到手上有向上的浮力？師：浮力受哪些因素影響，怎樣論證？師：浮力與排出液體的重量有何聯(lián)系？學(xué)生對(duì)阿基米德定律和影響浮力的因素進(jìn)行探索。師：你認(rèn)為哪些因素影響了浮力的大??？請(qǐng)大家閱讀教材，結(jié)合自己的生活經(jīng)歷，談?wù)勛约旱牟聹y(cè)及依據(jù)。教師與學(xué)生互動(dòng)，學(xué)生提出猜想。在基于問(wèn)題鏈互動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，教師要對(duì)學(xué)生的猜測(cè)進(jìn)行分析，排除不合理的猜測(cè)。生1：浮力的大小和液體的密度有關(guān)系。生2：浮力的大小與浸入液體的深度有關(guān)系。生3：浮力的大小與浸入液體的體積有關(guān)系。生4：所述浮力的大小與所述物體浸入所述液體中的所述物質(zhì)的密度相關(guān)。師：大家應(yīng)該用什么樣的研究方式來(lái)證明以上的猜想？生1：我們可以用控制變量的方法。在此基礎(chǔ)上，教師設(shè)計(jì)一種新教學(xué)方法，并對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行討論。在活動(dòng)中，學(xué)生按照自己小組要探索的猜測(cè)，將實(shí)驗(yàn)步驟和資料詳細(xì)地記錄下來(lái)，并進(jìn)行實(shí)際的探索。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行總結(jié)。每組選出一位代表，報(bào)告自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和研究結(jié)果。在活動(dòng)中，教師要做好巡視工作，對(duì)學(xué)生合作探索做出有針對(duì)性的評(píng)價(jià)，與學(xué)生一起進(jìn)行歸納和總結(jié)，最后得出結(jié)論，即一個(gè)物體在液體中受到的浮力與其浸入液體的深度沒(méi)有關(guān)系，而是與其浸入液體的體積、密度成正比。教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)其探究能力，并提升實(shí)驗(yàn)技能。例如，在研究浮力大小的過(guò)程中，教師可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究“浮力與排出液體的重量”之間的關(guān)系，探討液體排出的質(zhì)量是否能夠反映浮力的大小。在進(jìn)行塑料瓶浸水實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)研究水下物品的體積變化，學(xué)生可以突破對(duì)阿基米德定律的認(rèn)知限制，拓展思維的廣度、深度和角度。這種探究式學(xué)習(xí)方法有助于學(xué)生理解概念、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能以及提高解決問(wèn)題的能力。四、基于問(wèn)題鏈實(shí)驗(yàn)，鞏固物理概念初中物理只要求研究靜止液體中物體的浮力，浮力方向是一種抽象概念，在新課上學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，得出“浮力的方向向上”這一結(jié)論，但對(duì)于“豎直向上”這一概念，大部分學(xué)生都是從二力平衡狀態(tài)中推導(dǎo)出來(lái)的，沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所以對(duì)浮力的方向的概念，學(xué)生仍然處于識(shí)記水平。師：浮力是什么方向的？生：豎直向上。師：如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明？教師拿出圖1中的甲實(shí)驗(yàn)設(shè)備，解釋乒乓球、繩子受到的重力是可以忽略的原因。師：什么力能使乒乓球靜止在水中？它們有什么關(guān)系？生：受浮力的影響，也受拉力的影響，這兩個(gè)力成了一對(duì)平衡力。師：這兩個(gè)作用力的方向是什么？請(qǐng)說(shuō)明你的判斷依據(jù)。生：由于細(xì)繩在伸直時(shí)是豎直的，可以推斷出細(xì)繩的拉力是豎直向下的。由二力平衡條件可以看出，乒乓球受到水的浮力的方向是豎直向上的。師：你能做一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明當(dāng)細(xì)線伸直時(shí)，它是豎直的嗎？生：我們可以使用重力鉛垂線。師：有沒(méi)有學(xué)生做一條垂直線？學(xué)生上臺(tái)，選擇教師提供的設(shè)備，做一個(gè)像圖1中的乙實(shí)驗(yàn)設(shè)備所示的重力鉛垂線，并進(jìn)行示范，驗(yàn)證這個(gè)實(shí)驗(yàn)。生：由于重力鉛垂線是豎直的，可以看出拉動(dòng)乒乓球的細(xì)繩子和鉛垂線平行。因此，拉動(dòng)乒乓球的細(xì)繩子也是豎直的。師：浮力是否始終是豎直向上的？能不能做個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)？在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)小組合作進(jìn)行演示操作，主要演示圖1中的丙實(shí)驗(yàn)設(shè)備。生：不管燒杯怎么傾斜，在不動(dòng)的情況下，拖著乒乓球的細(xì)繩子始終和鉛垂線平行，這就證明了浮力始終是豎直向上的。五、基于問(wèn)題鏈計(jì)算，提升學(xué)習(xí)效果問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處煾鶕?jù)學(xué)生已有理論知識(shí)為讓學(xué)生了解實(shí)際的應(yīng)用情況而設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題，基于問(wèn)題鏈能讓學(xué)生找到與問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，并能熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，基于問(wèn)題鏈計(jì)算能提升學(xué)習(xí)效果。師：如一個(gè)重量為5N的木塊，在河里所受的浮力有多大？生：木塊靜止不動(dòng)，承受的向上力和向下力必然相互平衡。向下作用力僅有一種重力，即5N，那向上作用力又會(huì)如何？物體僅接觸到水面，受到的向上作用力僅為水中對(duì)物體的浮力，浮力與重力相互抵消，同樣為5N。師：如果這塊木頭隨河水漂到海里，還能浮在水面上，那它在海里的浮力有多大？生：物體在豎直方向上還是靜止不動(dòng)，受到豎直向下的重力不變，豎直方向的力依然是重力和浮力，重力依然是5N，所以浮力還是5N。師：難道海水密度不比河水大嗎？生：在上面分析中，密度不存在。事實(shí)上，不管是在水里，還是在海里、在酒精里、在煤油里、在水面上，都有5N的浮力。如果你把這塊木頭從液體里取出來(lái)，放在桌上、沙發(fā)上、巖石上、沙子上、地上，那這塊木頭向上的支持力依舊是5N。師：這不是說(shuō)浮力嗎？為什么會(huì)變成支持力？大家還可以思考一下，木頭之所以能浮在水面上，就是因?yàn)樗爸С帧敝绢^，就好像桌子和沙發(fā)能支撐木頭。師：這就是重力和浮力之間的平衡，當(dāng)重力和浮力不相等時(shí)，又有一個(gè)豎直方向的力加入時(shí)，這幾個(gè)力就會(huì)讓這個(gè)物體靜止不動(dòng)，當(dāng)這個(gè)物體在豎直向上和向下的力大小相等時(shí)，就可以通過(guò)二力平衡知識(shí)計(jì)算出浮力。六、基于問(wèn)題鏈延伸，促進(jìn)師生互動(dòng)在課堂教學(xué)中，教師可以根據(jù)課程要求積極地進(jìn)行物理活動(dòng)，基于問(wèn)題鏈延伸教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。以物理理論為中心的活動(dòng)方案很難適應(yīng)學(xué)生的實(shí)際需求，通過(guò)問(wèn)題鏈對(duì)活動(dòng)方案進(jìn)行調(diào)整，可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生探索的積極性，使其能更好地適應(yīng)物理學(xué)習(xí)需求。如在“浮力”一課中，通過(guò)探討“液體的密度影響浮力的大小”這個(gè)問(wèn)題，教師就可以用鐵板和密度大小不同的液體來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。在問(wèn)題鏈的幫助下，學(xué)生可以自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。師：世界上有一個(gè)被稱為“死?！钡膬?nèi)陸湖泊，它含有非常高的鹽分，即使是不會(huì)游泳的人，也能漂浮起來(lái)，但如果是正常的湖水，人為什么會(huì)沉沒(méi)？師：是什么因素影響浮力？請(qǐng)你結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行描述。生：可能是液體密度。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外物理實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生準(zhǔn)備好自來(lái)水、鹽水、酒精等原料，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前要明確各項(xiàng)物質(zhì)的用量和測(cè)定液體的密度。在初中物理教學(xué)過(guò)程中，教師運(yùn)用問(wèn)題鏈來(lái)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)