基于核心素養的高中物理問題鏈教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A

問題鏈教學模式是一種以問題為驅動的教學策略，通過設計環環相扣的問題，激發學生的學習主動性，旨在培養學生的問題解決能力與自主學習能力[1-2]。在高中物理課程中，部分抽象概念（如磁通量變化）易使學生產生畏難心理，進而導致學生學習主動性不足。因此，眾多研究者采用問題鏈教學模式來激活學生的學習積極性[3-4]。本文以“電磁感應現象\"教學為例，發揮問題鏈教學模式的優勢，創設真實的物理情境，規劃了包含“猜想一驗證—修正\"探究循環的教學設計。教學流程采用“情境激趣一科學探究一歸納推理一得出規律一應用遷移”的閉環設計，通過分組實驗、動態示意圖分析及創意教具的運用，引導學生從“導體切割磁感線產生感應電流”的初步認識提升到“閉合回路中磁通量變化時會產生感應電流\"的深刻認識。

1 問題鏈教學模式教學過程的構建

本文將闡釋運用問題鏈教學模式的教學設計思想、教學流程、效果檢驗等核心要素，并以具體案例輔助說明。

1.1 問題鏈教學模式的設計思想

1.1.1 以學生為中心

通過問題驅動學習，激發學生主動探究，實現從“知識傳授”向“思維建構”的轉變。

其目的是讓學生在解決問題的過程中自主地學習知識，而非被動接受結論，進而提升物理學科核心素養。例如，借助“猜想一驗證一修正”的探究循環，引導學生自主設計實驗方案，教師應輔以一定的啟發與引導。

1.1.2 考慮設計的邏輯性與遞進性

問題鏈的設計要遵循教育心理學中的認知發展規律，按照“基礎問題一進階問題一綜合問題\"的梯度結構，由淺入深地設計問題。同時，各問題之間應具備內在邏輯關聯，形成“鏈式反應”，促進學生科學思維的發展

1.1.3 注意情境化與開放性

問題鏈的設計素材應源于學生的生活體驗或真實的科學問題。通過引導學生從多角度思考問題，避免答案的單一性，進而培養學生的批判性思維。

1.1.4 圍繞物理學科核心素養設計問題

在21世紀的教育體系中，學科核心素養是各學科基于學科本質凝練而成的，體現了學科育人的核心價值、必備品格與關鍵能力。物理學科核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任四個方面[5]

1.2 問題鏈教學模式的教學流程

問題鏈教學模式是一種以問題為驅動的教學模式，通過設計一系列相互聯系、逐步深入的問題，引導學生主動思考、積極探究，從而實現學生對物理觀念的自主建構和深度理解[6]。下文將從課前預習、課堂教學兩個環節進行闡述。

1.2.1 課前預習

教師在運用“問題鏈”教學模式時，需要遵循“以學生為主體\"的教育理念。針對探究性問題，教師應組織學生進行分組探討。為保證教學流程的順暢和課堂討論的實效性，教師需在課前為學生分配預習任務，并提供相應的預習材料，幫助學生對新授課內容形成初步認知。

1.2.2 課堂教學

問題鏈教學模式在課堂教學中的主要流程（圖1）：首先，創設一個與生產生活相關的真實物理情境引入課題，激發學生的學習興趣，使其產生進一步探究的欲望；接著，根據具體的物理情境，結合學生的前認知，提出由淺入深、環環相扣的問題；然后，組織學生以小組為單位，針對上述問題進行思考與討論，在此期間，教師需要觀察學生的表現并給予適當的指導與點撥；最后，對問題的答案進行歸納總結與梳理，得出物理概念或物理規律，進而運用知識解決實際問題。此外，可在“問題的延伸\"環節增加案例說明，例如通過電磁感應在無線充電中的應用，引導學生將知識遷移到真實情境中。

2 問題鏈教學模式實例—“電磁感應現象及應用”的教學設計

本案例選取普通高中物理必修3模塊中的“電磁感應現象及應用\"章節，在分析教材和學情的基礎上，運用問題鏈教學模式進行教學設計，旨在通過該教學模式使學生充分參與課堂，養成自主探究的良好習慣

2.1 教學內容分析

“電磁感應現象及應用\"是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱\"課標\"）必修3模塊“電磁場與電磁波初步\"章節下的內容[5]。課標的具體要求為：知道磁通量；通過實驗，了解電磁感應現象，了解產生感應電流的條件；知道電磁感應現象的應用及其對現代社會的影響[5]。教材中，該章節分為三個主要部分：劃時代的發現、產生感應電流的條件以及電磁感應現象的應用[7]。

“劃時代的發現\"介紹了從奧斯特到法拉第發現電磁感應現象的過程，引導學生理解“磁生電”現象是在變化與運動的背景下顯現的效應，同時讓學生在潛移默化中接受科學思維與方法的熏陶。

在探究感應電流產生條件的環節，教材將“問題\"欄目中的實驗裝置圖轉化為示意圖，把導體切割磁感線的變化轉化為通過閉合回路磁通量的變化，進而引導學生思考磁通量的變化可能與感應電流的產生有關，并設計實驗進行驗證。這一處理方式有助于學生將注意力集中在現象分析與規律本質的提煉上，避免了復雜實驗電路可能帶來的困擾，使探究目標更為清晰。同時，該環節落實了課標的過程性要求，即通過實驗，了解電磁感應現象和產生感應電流的條件。

在闡述電磁感應現象的應用時，教材以法拉第圓盤發電機為起點，延伸至變壓器和電磁爐，展現了電磁感應現象從初步嘗試到廣泛應用的演變歷程。

本教學案例以學生已掌握的靜電場與磁場知識為基礎，進一步揭示電與磁之間的相互作用與轉化規律，不僅為電磁感應定律的實驗驗證奠定了基礎，也為后續電磁場理論和電磁波的學習搭建了橋梁。

2.2 學情分析

通過前兩節磁場知識的學習，學生已經熟悉磁通量的定義、物理意義及影響磁通量的各種因素。在初中階段，學生已初步認識了電與磁的相互作用，知道當閉合電路中的部分導體切割磁感線時，閉合回路會產生電流。然而，學生對于電磁感應背后的深層次原因尚缺乏科學認知，這需要在高中階段深入探究，從而揭示“磁生電\"的本質。

高中生天生具備對未知領域的好奇心與探索欲望，他們善于提出問題，并通過團隊協作與交流的方式進行探究學習。然而，他們在分析實驗現象、進行邏輯推理方面的能力有待提高，需要在不斷的探究實踐中得到鍛煉與提升。

2.3 教學目標

物理觀念：通過探究感應電流的產生條件，學生能夠進一步形成“電磁相互作用\"觀念，并學會運用這一觀念解釋和解決生產生活中的電磁感應現象。

科學思維：學生通過對感應電流產生條件的實驗探究，歸納并推導出感應電流產生的本質，進一步提升自身的模型建構能力和科學邏輯思維能力。

科學探究：學生通過小組合作完成問題任務，尋找不同類型實驗背后隱藏的物理規律，并嘗試利用這一規律解釋更多的實驗現象。

科學態度與責任：通過實際操作與體驗，學生能夠掌握生產活動中的電磁感應原理，認識到能源開發與應用對人類生產生活方式的影響，進而重視科技與生活、社會及環境之間的相互聯系，增強社會責任感，并激發愛國熱情

2.4 教學方法

采用問題鏈教學模式，通過實驗探究與小組學習將問題串聯，引導學生經過邏輯推理和歸納總結，認識感應電流產生的條件（圖2）。

2.5 教學重難點

重點：教師啟發引導學生觀察實驗現象，對現象進行歸納推理，并通過進一步的實驗驗證，得出感應電流的產生條件。

難點：對產生感應電流的實驗現象進行歸納總結，運用邏輯推理尋找隱藏的共同規律。

2.6 教學用具

1.自制電磁感應琴、隔空點燈裝置；

2.一對磁鐵、不同規格線圈（軟硬線圈），轉動支架；

3.大線圈（800匝）小線圈（200匝）靈敏電流計、干電池、開關、滑動變阻器 （10Ω） 、導線若干；

4.小型手搖發電機、小型風力發電機、無線充電器、無源話筒和擴音器。

圖2“電磁感應現象及應用”教學流程圖

2.7 教學過程

由圖2的教學流程圖可以看出，本教學設計通過8個層層銜接的問題串聯整個教學過程。下面，對教學過程進行具體闡述。

2.7.1 創設情境，激發動機

如圖3所示，展示自制電磁感應琴，撥動“琴弦”，音箱中傳來音樂。用導線將燈泡點亮。

問題1：電磁感應琴的原理是什么？

問題2：導體沒有做切割磁感線運動，燈泡怎么就亮了呢？

圖3引入實驗裝置

設計意圖：對學生曾使用過的裝置進行改裝，制作成可彈奏的樂器，從而激發學生的學習興趣與動機，喚醒學生的前概念。同時，讓學生深切體會物理與生活、藝術之間的緊密聯系，并借助創意實驗，進一步激發學生的探究欲望。

2.7.2 科學探究，觀察現象

把學生分成四個小組，根據提供的實驗器材（如圖4所示，一對磁鐵、軟硬線圈、靈敏電流計、導線若干、轉動支架等），設計實驗并進行分組探究，豐富學生對電磁感應現象的認識。

問題3：如何利用提供的儀器探究感應電流的產生條件？

問題4：哪些實驗方法能產生感應電流，哪些實驗方法不能產生感應電流？

學生針對以上問題，進行分組探究實驗，并把實驗操作與實驗現象記錄在表1中。

設計意圖：本實驗環節設計精簡高效，豐富的實驗現象有助于學生更清晰地分析和理解感應電流的產生條件。在探究過程中，充分激發了學生的主動性。

表1探究實驗記錄表

2.7.3 現象分析，歸納推理

將各種電磁感應現象轉化為動態示意圖（圖5）進行對比分析：

（1）線圈進出磁場；

（2）線圈在磁場中轉動；

（3）改變線圈面積；

（4）改變兩磁鐵之間的距離。

圖5電磁感應現象動態示意圖

問題5：如何從眾多的實驗方法中總結出一個簡單的規律，概括到底滿足什么條件才能產生感應電流？

設計意圖：引導學生將實驗裝置與過程描繪為物理過程示意圖，在此基礎上進行分析推理。引導學生經歷從觀察實驗現象到揭示科學本質的歸納推理過程，培養其科學思維方式。

2.7.4 實驗驗證，得出規律

組織學生分成4個小組，利用配備的實驗儀器（大線圈、帶鐵芯的小線圈、靈敏電流計、開關、電源、滑動變阻器、導線等器材），自主進行實驗設計，如圖6所示，把實驗結果記錄在表2，驗證所得到的初步結論是否正確。

問題6：如何設計實驗來驗證初步結論：通過閉合回路的磁通量發生變化，回路中會產生感應電流。

設計意圖：在探究實驗中，猜想、驗證、修正是常用的探究方式。教師運用任務驅動教學模式，引導學生經歷科學探究的全過程，發展學生的科學探究能力。

2.7.5 強國有我，未來可期

通過PPT介紹我國三峽巨型水輪機組、達坂城風能矩陣、磁共振無線充電系統等技術的應用；通過《大國工匠》等紀錄片的沉浸式教學，引導學生也能像法拉第一樣，科研報國，為建設祖國發光發熱。

問題7：電磁感應在生產生活中有哪些應用？

設計意圖：引導學生體會科學技術的發展對人類文明的推動作用，進一步涵養學生的科學態度與責任素養，幫助學生樹立強國有我的堅定信念。

2.7.6 體會科技服務生活

通過小玩具，使學生體會電磁感應現象在生產生活以及科技中的應用，如圖7所示。

問題8：玩出了什么門道？在體驗電磁感應小玩具的同時，思考它的工作原理是什么？

設計意圖：通過以上電磁感應的小實驗，幫助學生進一步理解閉合回路中磁通量變化是產生感應電流的條件。引導學生將所學知識運用到實際問題中，培養其運用知識解決問題的能力。

圖7電磁感應現象應用小實驗

3結論

本文以高中物理必修三“電磁感應現象及應用\"章節為例，開展了以學生為主體的問題鏈教學設計。實踐表明，該設計凸顯了問題鏈教學模式在激發學生學習主動性、發展其科學思維中的獨特優勢，對以物理學科核心素養為導向的物理教學設計具有借鑒意義。展望未來，可以進一步探索該模式在不同課型中的可操作性，并考慮借助量化數據來評估該教學模式的長期教學效果。

參考文獻：

[1]李雪林.試論“問題鏈”在物理教學中的應用[J].物理教師，2012，33（12）：17-18，24.

[2]江旭霞.問題鏈在高中物理教學中的應用[J].高考，2025（4）：133-135.

[3]朱玉坤.高中物理教學中巧用“問題鏈”激活課堂的思考[J].高考，2025（10）：115-117.

[4]蔡玲玲.問題鏈在高中物理教學中的應用[J].高考，2025（12）：102-104.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[6]李嬌陽.“問題鏈”教學模式在中學物理電磁學教學中的應用[D].北京：中央民族大學，2021.

[7]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書物理必修第三冊[M].北京：人民教育出版社，2020.

（欄目編輯 賈偉堯）