聚焦“問題解決”的初中科學教學模式實踐探索

摘要：結合當前初中科學課堂教學效率不高，重講述輕建構的現狀，探究新的教學模式：通過聚焦真實的問題，激活學生已有知識，有意義地展示新知識，指導學生們應用新的知識，最后遷移解決生活中的新問題。目的是使學生實現深度學習，優化教學效能，為科學課堂教學和復習提供一些有益的啟示和借鑒。

關鍵詞：問題解決;教學模式;實踐探索

初中科學是一門綜合性很強的學科，實驗是學習科學的基本方法，也是科學課程內容教學的基本元素，自始至終地伴隨著整個教學過程。但教學效果卻不盡如人意，筆者通過查詢資料發現，在實際的課堂教學中存在很多問題，如圖所示：

從圖中不難發現教師課堂上重講述輕建構，缺少“問題設計、任務設置”的現象比較嚴重。導致課堂效率低。上一堂高效的課是科學教師普遍存在的難題，而上好一堂高效的實驗課更是難上加難。怎樣的教學原理和教學模式才能提高課堂的高效性？

筆者查閱大量的資料發現：很多的理論和模式都認為最有效的學習或環境是強調并聚焦問題為中心的教學——問題解決模式：一個中心，四個有效教學階段。一般包含以下幾個學習階段：①聚焦問題;②激活舊知;③示證新知;④應用新知;⑤在現實生活中能做到融會貫通。即整堂課的教學任務應該放置在實際的問題情境中，并循序漸進地解決。筆者以《杠桿平衡條件的運用》為例，探索采用：“聚焦問題解決”的教學模式來談談如何把課堂變成學生真正的“學堂”，提高科學課堂的教學效率。

一、 聚焦“問題解決”的初中科學教學模式的設計思路

教師根據課程目標，設計教學內容，創設合理的情境和要求，按照完整任務進行呈現。然后采用圖片、實驗、視頻等手段，引起學生的注意，并指導學生自覺地投入到新知識的學習。其次通過解釋、思辨等方式，讓學生應用新的知識，解決生活中的實際問題，從而獲得學習的自信。最后，在新的情境中，利用新知識遷移解決新的問題，獲得對學習的深度理解。框架如圖所示：

教學模式的基本思路：把學習置于復雜有意義的問題情境中，學生通過合作解決真實的問題，同時獲得問題背后隱含的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。

案例《杠桿平衡條件的運用》

設計思路：以桿秤為主線，從生活實際入手，以桿秤制作和使用過程中的問題為切入點，完成對杠桿平衡知識運用的復習，使學生既感受到了杠桿知識與生活的聯系，又在實際運用當中熟悉杠桿類題型的解題思路。

二、 聚焦“問題解決”的初中科學教學模式實踐策略

（一） 聚焦真實的問題解決任務

PBL即基于問題的學習，是當前新課改提倡的重要學習方式之一。什么是問題解決？安德森（Anderson，1980）把問題解決定義為：應用一定的操作使問題從初始狀態，一步步經過中間狀態達到目標狀態的過程。教師首先向學生提出本節課需要解決的真實問題，它是學生的非良構問題和核心問題，然后對核心問題進行分析，找出已知條件，確定解決策略。最終告知學生本堂課學完之后，在什么方面可以獲得提升。

案例：生活中，常常看到藥劑師用桿秤稱藥（以圖片引出杠桿），桿秤是生活中常見的杠桿，通過認識桿秤的結構，提出問題：它的工作原理是什么？引導學生分析杠桿的支點、作用點和阻力點三點的位置有什么不同？使用杠桿有什么優點？如何使用好杠桿？引出我們的活動任務——制作桿秤。

上述案例通過教師營造的創意氛圍，提出問題，激活學生原有的經驗，使該問題成為統攝本節課的中心問題。

（二） 激活學生已有的知識，引起興趣

在問題解決中，不同的學生遇到的困難也不同，此時教師不應該直接指出相關信息和解決方案，而應該提出相關問題引發學生的思維發散，具體做法：在教師的引導下，將學生大腦中存儲的長時記憶提取并激活、補充和完善舊知識，教師先讓學生回顧所學的相關知識，再利用先行策略，補充、添加相關的舊知識，最終，將學生大腦中的舊知識結構化和系統化，達到能夠同化和順應新知識的目的。

案例：制作桿秤時，教師提出的問題：1. 需要的器材有哪些？明確材料各自的作用是什么？實驗原理是什么？學生：筷子——杠桿，塑料杯——秤盤，細線——杠桿的支點（提紐），硬幣——秤砣，引導學生回憶杠桿的結構五要素;2.實驗的原理：F1×L1=F2×L2，通過上述問題的解決，及時鋪墊或補救學生所缺舊知識，充分體現首要教學的第二個階段：激活了學生原有的知識，為下面的活動能夠順利地進行搭建了腳手架。

以上過程都是教師逐漸幫助學生梳理的解題思路。引導解題的方法，進一步激發了學生學習的興趣。

（三） 指導學生自覺地投入到新知識的學習中

本階段是將本節課需要講授的知識，向學生進行展示，并做出推理。先找到知識之間的邏輯關系，層層展開，步步建構。逐步加以說明。然后在知識建構的過程中，圍繞有意義的學習要求，搭建積極的心理意向，構建出完整的知識體系。

案例：制作桿秤時，問題1：將秤盤固定在秤桿的一端，我們想讓零刻度和提紐的位置重合，那提紐該固定在何處呢？——物體的重心。教師設計以上問題的意圖：為了避免后續杠桿問題分析過程中有三個力出現，讓問題簡單化。問題2：秤桿上的刻度如何確定？請用杠桿平衡知識來分析一下桿秤的刻度是否均勻？要求畫圖分析（學生獨立分析，教師適當指導，展示學生的分析，讓學生評價）。問題的設計幫助學生構建了“杠桿”的模型，用畫圖的方法鞏固了杠桿的五要素，理解了杠桿平衡的原理，此過程進入到首要教學原理的第三個階段：展示新知，通過定性的觀察和定量的測量，確定桿秤上的刻度是均勻的，學生的桿秤就是一個杠桿，不管秤桿粗細是否均勻，重心位置是固定的，對支點產生的力矩就是固定不變的，所稱物體的質量和秤砣力臂之間是線性關系，所以刻度都是均勻的。

（四） 應用新知解決實際問題

在問題解決教學的后階段，教師需要根據本節課的核心知識點，開展有梯度的練習。不僅層次上有梯度，還必須進行必要的變式練習，這也是衡量學生是否掌握新知識的必要手段，在這個過程中，學生需要在教師不斷地減少支架輔助的基礎上，開展相關的學習活動。

案例：問題1：若桿秤沒有標記刻度，只知道秤砣的質量為M1，請選擇合適的工具測出該桿秤的最大稱量。學生討論分析：用刻度尺測出秤砣到提紐（支點）的距離，然后再測出支點到桿秤的最大距離，根據杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，就可以求出F2，再根據F=G=mg，即可求出。問題2：如果秤砣有缺損時，商家和顧客誰占了便宜？根據杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，F1和L1的乘積偏小，L2不變，計算出來的F2是偏小的，所以商家占便宜。

首要教學原理中的第四個階段“嘗試應用練習”，要求教師在知識編碼整合，建立模型的基礎上，嘗試讓學生應用模型，去解決實際生活中的問題——即本堂課的中心問題，通過相應問題的分析進一步鞏固所學知識的運用。

（五） 知識遷移解決生活中新問題

首要教學原理中的第五個階段是“融會貫通”，設計問題，是讓學生把所學的新知識結構化，近遷移或遠遷移到實際生活中，使學生順利解決生活中的新問題，同時知識和技能得到鞏固和提升，也真正地讓科學服務生活，這也是首要教學原理提倡的“聚焦解決問題”的宗旨，在實際的問題情境中完成教學任務，最后解決現實問題。體現科學為人類服務，人類通過科學改變生活。

案例應用拓展：老師家里有一輛汽車，車子有問題，找了師傅修理，我看到師傅用雙手豎直將引擎蓋微微抬起（如圖1所示），請思考師傅一直用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋的過程中，他施加給引擎蓋的力如何變化呢？圖2是引擎蓋的模型。

分析：師傅用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋，蓋的重力不變，動力臂和阻力臂的比值不變，所以F不變。

教學的目的是為了讓學生思考，深化對所學知識的認識，培養學生的思維能力，養成良好的思維習慣，從而提高學生的科學素養。探究新的教學模式：通過聚焦真實的問題，激活學生的已有知識，有意義地展示新知識，指導學生能應用新的知識，最后遷移解決生活中的新問題。最終目的是使學生達到深度學習，優化教學效能，為今后科學課堂教學和復習提供一些有益的啟示和借鑒。在建立和使用的過程中還有許多值得探討的地方，只有不斷實踐，摸索才能提高自己的教學水平。

參考文獻：

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作者簡介：王偉靜，浙江省杭州市，浙江省杭州市余杭區仁和中學。