高中物理教学中核心问题的设计策略——以《探究碰撞中的不变量》为例，本文主要内容关键词为：为例论文,变量论文,高中物理论文,核心论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
20世纪60年代中期，前苏联教学论专家马赫穆托夫创立了问题教学理论。这一理论提出后，国内外不少人对这个问题进行了进一步的理论研究和实践探索。
但是问题教学在实践中应用时，也存在一系列问题：例如，有的教师以问代讲，以问代学；在问题教学的实际操作过程中，不少教师却把问题教学等同于提问，有些简单提问甚至限制了学生的思维。存在这些问题的原因，在很大程度上是因为教学中教师缺少提问技巧，提出的问题缺少层次性，缺乏一个起引领作用的核心问题。
本文对核心问题与辅助性问题的意义、特点、设计方法与实施方法做了初步探讨。
一、核心问题与辅助性问题的含义
1.核心问题的含义与特点
物理教学中的核心问题是基于物理知识点而言的，重要物理概念、物理规律或物理实验的学习都是围绕某个重点开展科学研究，而这个重点转换成的恰当的、有效的问题即为核心问题。概念和规律的习得过程，即核心问题的解决过程。物理教学中的核心问题（Core Question）应该具备5个特点。
◆惟一性（Sinle）：以教材知识为出发点，一节课的核心问题应该是惟一的；
◆清晰性（Clear）：核心问题表述应该清楚、明确，让每一位学生都能理解；
◆核心性（Core）：核心问题是一节课的中心、焦点，应设计在重点知识、难点知识或科学探究等处；
◆开放性（Open）：核心问题应该是开放式的，允许有多种可能答案存在；
◆启发性（Enlighten）：核心问题应该具有启发性，有利于提高学生的思维能力。
【案例1】《探究碰撞中的不变量》一节课中的核心问题
碰撞过程中什么物理量是不变的。
该问题是惟一的，语意清楚，是本节课的核心，同时答案有较大的猜测空间，也就是开放的，具有一定的启发性，可以提高学生的发散思维能力和科学探究能力。
2.辅助性问题的含义
辅助性问题是为核心问题的提出和解决服务的问题。教学过程中，先于核心问题提出的起铺垫作用的问题，是辅助性问题；在不可直接探究的核心问题之后提出的帮助探究的问题，也是辅助性问题。辅助性问题应有以下特点：
◆紧密围绕核心问题，是核心问题的解释和延伸；
◆可以在核心问题提出之后，也可能是在提出核心问题之前，为核心问题的提出做铺垫；
◆在学生已有知识的基础上，通过交流和思维加工即可解决。
基于以上认识，本节课的辅助性问题为：
◆一维运动下碰撞过程中与物体运动状态有关的物理量有哪些？
◆怎样设计实验来验证猜想？
二、教学中核心问题设计策略——以《探究碰撞中的不变量》核心问题设计为例
1.以核心问题为主线实施教学的流程图
从核心问题的含义与特点可以看出，以核心问题为主线的教学过程与科学探究的要求是一致的，基于这样的认识我们可以设计出，以核心问题为主线的教学过程的流程图。
2.设计教学中核心问题的策略
（1）创设便于学生发现问题的情境
教师在讲授新课时，首先要创设恰当的情境，可以运用演示实验、生活中的实例等等，让学生从该情境中发现问题。
【案例2】《探究碰撞中的不变量》一节课中发现问题情境的创设
◆让学生列举在日常生活、生产中物体间相互碰撞的实例。
同学们可能举出多个物体的碰撞、斜碰。
教师播放动画：打台球时台球之间的碰撞。
教师说明：不仅在宏观物体的运动中有大量碰撞的例子，微观粒子之间也有大量碰撞的例子（同时播放动画）。碰撞不仅改变相互碰撞物体的运动状态，还可能使物体的性质发生变化。宏观物体的物理性质发生变化是常见的，微观物体之间的碰撞甚至改变物体的化学性质，例如，一种粒子转化为其他粒子或产生新粒子。
因此，研究碰撞过程中物体遵循的规律，具有重要意义。
◆演示实验
出示使用细线悬挂的质量相等的A、B两个钢球。让学生猜想：若使B球静止，拉起A球，放开后A将与B碰撞，可能会发生什么现象？B球运动到最高点会有什么现象发生？若B球运动到最高点后向回返，会有什么现象发生？
学生可能提出自己各种各样的猜想：
①A与B两个钢球碰撞后一起向右运动，A球被弹回、B球向右运动，A球静止、B球向右运动。
②B球到达最右边后返回，与A球碰撞。
③B与A两个钢球碰撞后一起向左运动，B球被弹回、A球向左运动，B球静止、A球向左运动。
教师肯定学生的大胆猜想能力。
教师将A球释放，让学生注意观察碰撞前后两球运动的变化，看哪个猜想是对的。
创设情境的方法很多，此处用的是通过让学生观察演示实验，面临需要加以解释的现象或事实，激发学生去解释这些现象、事实以及它们之间的联系。此种情境是马赫穆托夫的第4种分类：学生意识到原有的知识不足以解释新的事实。
（2）引导学生将发现的问题转化为可以探究的核心问题
发现的问题可能有各种情况，有的不一定适合在课堂教学中探究，有的对于探究要达到的目标不清晰，需要经过一个转化的过程，才能得到适合进行科学探究或研究的问题。
【案例3】《探究碰撞中的不变量》一节课中发现问题的转化
引导学生分析观察到的演示现象：两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，当A球碰到与之质量相等的B球时，A球由运动变为静止，B球由静止开始运动，这说明：在两球碰撞的过程中，A球把某一个物理量传递给了B球；B球运动的最大角度与A球被拉起的角度相等，这说明：A球在把这个物理量传递给B球的过程中，这个量不变。
在B球返回与A球相碰撞后，B球静止而A球运动，这说明：在两球碰撞的过程中，B球又把某一个物理量传递给了A球；两球的摆幅依然对称，说明：在B球又把这个物理量传递给A球的过程中，这个量仍然保持不变。
学生容易发现问题：在碰撞过程中，两球之间是把一种描述运动的物理量传递给了对方，并且在碰撞过程中，这个物理量保持不变。这就将发现的问题转变成了核心问题。
（3）引导学生正确的表述核心问题
知道了要研究的核心问题，按照核心问题的特点把它表述出来还是需要一个过程的。
碰撞过程中什么物理量是不变的。
追求守恒量是一种重要的物理思想，是很多科学家孜孜以求的。核心问题设计在这种思想之上可以使学生受到科学思想和科学方法教育。
只有学生主动参与探究的全过程，成为学习的主体，才能激发学习的欲望。在探究活动开始时，教师给学生创设一些问题情境，引导学生去发现问题，使学生产生探究的动机，在此基础上教师抓住时机提出本节课的核心问题，本节课的任务不必得出动量守恒定律，让学生通过自主探究，协作学习，使学生获得一定的感性认识，为以后的学习打好基础。
3.设计教学中辅助性问题的策略
【案例4】《探究碰撞中的不变量》一节课中辅助性问题1的设计
我们先研究最简单的情况：一维碰撞——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
提出辅助性问题1：一维运动下碰撞过程中与物体运动状态有关的物理量有哪些？
教师举例：生活中，一颗子弹从枪口发出，我们会很害怕，但是如果有人用手把一颗子弹扔给我们，大家都不会怕。
引导学生得出结论：描述物体运动的量与速度有关。
教师举例：一粒沙子从空中落下，我们不会采取任何避让措施，但如果一块石头以同样的速度从空中落下，我们就会立即采取避让措施。
引导学生得出结论：描述物体运动的量与物体质量有关。
分析上面的实验：质量和速度是一维运动下碰撞过程中与物体运动状态有关的物理量。
【案例5】《探究碰撞中的不变量》一节课中辅助性问题2的设计
学生通过对碰撞中的不变量进行猜想与假设，需要设计实验方案进行验证，这时提出辅助性问题2：怎样设计实验来验证猜想？即：
◆如何保证碰撞是一维的？
使得碰撞前后物体的运动是在一条直线上。
◆我们知道质量可以用天平进行测量，那么怎样测两个物体在碰撞前后的速度？
◆碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。因此本实验需要设计多种碰撞情况。
三、研究结论
从上述对物理教学过程中核心问题的设计可以看出，在我们设计的教学过程中，教师是一个平等、开放的问题情境的营造者，教学过程中问题的激发者，问题探究合作关系的构建者，问题发展、迁移的引导者，引导学生交流讨论和实践，鼓励学生的创新精神，充分重视在学生的探究过程中情感、态度与价值观的培养，重视学生能力的培养。