问题驱动下的大单元复习教学

摘要

思维始于问题，问题推动思维。以初中物理“压强”为例，阐述问题驱动下的大单元复习教学。研读《义务教育物理课程标准（2022年版）》（文中简称《新课标》）确定大单元复习的核心素养目标，并据此制订教学方案。以问题形式串联压强知识点，借解决不同类型的问题帮助学生深度学习，诱发其中阶思维，从而培养其解决实际问题的核心素养。问题驱动的教学实践方式有：以问题链促整合，突破压强物理意义的理解；以典型示范拓展思维，探究柱体压强规律；环环相扣，利用知识迁移培养逆向思维；以学生为主体，借助碰撞思维搭建知识体系。从教学视角观之，以问题驱动的大单元教学设计，更加关注学习的发生过程，目的是提升学生的思维品质，促进其能力与素养的全面发展。

Graphical abstract

关键词

问题驱动 / 大单元 / 科学思维 / 压强

问题驱动教学是以问题为线索，诱导思维的产生与发展，从而促进学生核心素养提升的一种教学方法。传统物理教学是围绕升学考试展开教学活动的，尤其是以升学为目的的复习教学，往往采取大量刷题的教学方式，简单粗暴，完全忽视思维训练与能力的培养。另外，复习课的知识点繁多、枯燥，如何高效有趣地复习，的确值得研究。毫无疑问，以学生为主体，以问题为核心，让学生围绕问题寻求解决方案，在解决问题的过程中促进认知结构的形成，把碎片化的知识点以问题的形式串起来，才是核心素养倡导的复习课。在这样的教学活动中，以问题为线索，让学生在问题情境中探索和发现知识，助其掌握技能，才能发展其创新思维。

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）明确指出，核心素养的内涵主要包括：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。《新课标》与2011年版课标的最大区别之一是凸显科学思维的价值，指明科学思维是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用。《新课标》不但突出问题导向，更在教学建议中强调要突出问题教学。问题教学能够为学生提供一个交流、合作、探索、发展的平台，促进其在问题解决过程中主动运用知识^［1］。《新课标》厘清了问题、思维、能力、素养之间的关系，便于师生理解问题驱动模式的大单元复习课堂的重要意义与实践价值。鉴于此，笔者以沪科版初中物理“压强”的教学为例，借此阐释基于问题驱动模式的大单元复习课堂的实施策略。

1 研读《新课标》，确定大单元复习的核心素养目标

《新课标》为教学指明了方向，故而只有研读好《新课标》，才能在实际教学中有的放矢。比较两版课标关于压强内容要求的描述不难发现，《新课标》更加注重物理知识在生产生活中的应用，将有争议的了解飞机升力的例子替换为铁路站台的安全线设置。同时，在活动建议中更是进行大替换，换成“了解高速列车的运行速度”“了解中国空间站在太空中的飞行速度”“了解‘奋斗者’号载人潜水器的深潜信息”“了解我国长江三峡水利枢纽工程的船闸连通器原理”等，均体现了物理与科技的应用，落实了培养有理想、有本领、有担当的时代新人的要求。因此，笔者结合《新课标》和学情，确定大单元复习的核心素养目标。

（1） 探究压力作用效果的影响因素，理解压强概念，知道压强是压力和受力面积的比值，理解压力与重力的关系，会进行简单的计算，并知道生产生活中增大或减小压强的方法。

（2） 探究液体压强的影响因素，领会探究实验采用的科学方法，会计算液体压强，了解“奋斗者”号的潜航情况，知道连通器原理以及在生活生产中的应用案例。

（3） 知道大气压产生的原因，了解大气压测量的物理学史，知道大气压原理在生产生活中的应用案例，了解流体压强与流速的关系及在生产生活中的应用情况。

2 依据核心素养目标，归纳探究问题

依据核心素养目标，归纳出单元复习的探究问题（图1）。

3 问题驱动课堂的教学实践

在大单元的复习教学活动中，可以将图1中的问题归纳为5类问题：现象问题、概念问题、判断问题、推理问题和应用问题。在一个完整的主题教学活动中，各层次问题的占比需要根据实际情况确定。多数学者根据认知过程将思维层次分为低阶思维和高阶思维，也有学者采用三分法将思维层次分为低阶思维、中阶思维和高阶思维，并且认为中阶思维应成为教学核心^［2］。笔者认同后一种说法，即：在思维型复习课堂中，中阶思维是知识建构、形成理解的关键环节。从问题线索的角度看，教师在具体的教学中，只有以概念问题、判断问题和推理问题为主，才能诱发学生中阶思维的产生，进而实现能力培养的教学目标。

3.1 以问题链促整合，突破压强物理意义的理解

在复习课堂上，受时间因素影响，教师往往呈现图片、视频或一些真实情境来激发学生的认知。为此，笔者利用图2回顾探究压力作用效果的影响因素实验，并提出问题，让学生自行归纳并总结。

问题设置：①在实验中如何反映压力的作用效果？②甲乙结论？③乙丙结论？④该实验体现了哪些实验方法？⑤如图2-丁所示，竖直切割成两个物体，两物体对海绵的凹陷程度相同，能否说明压力的作用效果与受力面积无关，为什么？⑥丙图和戊图中的压强一样吗？

以上针对实验现象提出的问题属于现象问题，即以一系列现象问题为导向，让学生理解物理学中重要的研究方法之一：控制变量法。最后一个问题属于概念问题，引出压力的作用效果与压强的关系，但学生对压强的物理意义依旧模糊不清。对此，采用速度类比方法（图3），突破压力作用效果与压强关系这一难点。

通过类比速度，学生很容易就能理解比较压力的作用效果的两种方法是：相同受力面积，比较压力大小；相同压力，比较受力面积大小。当受力面积和压力都不一样时，可以计算单位面积的压力大小。在物理学中，人们把单位面积的压力大小定义为压强，即压强是表示压力作用效果的物理量，压强越大，压力的作用效果越明显。在这一教学案例中，教师以问题为引导，帮助学生解答问题，从而顺利突破了压强概念理解这一教学难点。

3.2 以典例示范拓展思维，探究柱体压强规律

【典例1】甲乙为两个实心均匀正方体，分别放在水平地面上，如图4所示。若甲乙对地面的压强相等，则有m_甲m_乙，ρ_甲ρ_乙。

根据固体压强的公式，学生很容易判断出乙的受力面积大，则乙的压力大，即乙的质量大；但同时乙的体积也大，所以学生很难判断出哪个物体的密度大。此时，教师可以鼓励或引导学生自行推导出该正方体的压强公式：p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho gh。

据此得出：甲乙作用于地的压强大小与受力面积无关。此时，教师再抛出问题——这个推论成立的条件是什么呢？这一问题再次引发学生思维的碰撞，原来只能用于水平面上均匀柱体压强的计算。由此，学生解决了判断问题，再随着推理问题的解决，就实现了知识的迁移、内化。学生从中明白了物体竖切之后压强不改变，也与图2-丁的实验现象相呼应，则中阶思维得到了强有力的训练，同时也提升了高阶思维能力。

3.3 环环相扣，利用知识迁移培养逆向思维

推导出均匀柱体压强公式后，学生脑海中建构起了液体压强公式，虽二者形似，但ρ在前者指物体的密度，后者指液体密度，h在前者指高度，后者指液体深度。据此，笔者便顺理成章地引导学生复习影响液体压强因素的相关内容。在课余时间，笔者带领班级学生一起录制实验视频，针对大单元复习课，采用播放视频的形式帮助学生回顾重要步骤及实验结论。相较于下载的网络视频，班级学生出镜的实验视频更易于引起全班学生的注意力，能够提高课堂效果。随后，向学生介绍历年中考题中的创新实验方案，借此提高其知识迁移能力及科学探究能力。以下是2022年福建中考的一道实验探究题。

【典例2】在探究影响液体压强因素的实验中，用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验，在5号管中装入盐水，其他管中装入水，如图5所示。

（1） 玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体

的大小。

（2） 根据图5-甲中3支玻璃管薄膜鼓起的程度，猜想：液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或

有关。

（3） 在图5-乙中，4号管上段更粗，下段与2号管粗细相同，两管中水的总长度相同，两管的薄膜鼓起程度相同，可得：液体压强大小与液体的质量、重力、体积都。

（4） 在图5-丙中，5号管和2号管的液柱长度相等，利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的

是否有关。

（5） 为了探究液体长度对液体压强的影响，选用2号管和6号管进行实验，6号管水柱比2号管水柱长，实验时需控制两管水柱的

相等。

本道例题虽然不是教材中常规的探究液体压强影响因素的实验，但例题中的探究实验更加新颖，学生知道了影响液体压强的因素只有液体密度和液体深度之后，便能明白本题的实验思路以及最后一个空的标准答案应该是深度，而不是高度。经认真分析，学生采用逆向思维解决了液体压强的应用问题，提升了创新思维，有利于感悟科学思维方法。

3.4 以学生为主体，借助碰撞思维搭建知识体系

在复习课中，学生固然能记住公式，但不知道公式的使用条件，这说明其对概念依旧模糊不清，尤其在大单元知识点繁多、题目灵活多变的背景下，学生一旦没有厘清概念及彼此的关系，便会一头雾水。例如，液体对容器底的压力和压强，容器对桌面的压力和压强，分别用什么公式计算，就是一个易混点。为了让学生理解固体压强公式和液体压强公式的使用条件，笔者采用以下例题，并对例题进行了改编。

【典例3】容器质量为100 g，容器底面积为30 cm²，将300 g的水倒入容器中后密封，水深5 cm，如图6-甲所示，重力加速度g取10 N/kg。

（1） 水对容器底部的压强为 Pa，容器对桌面的压强为Pa

（2） 容器对桌面的压力为

N，水对容器底部的压力为N。

（3） 将图6-甲的容器倒放后如图6-乙所示（液面未标出），图6-乙容器对水平桌面的压强变

，图6-乙容器中水对容器底的压强变。

一般来说，教师可以先组织学生以小组形式展开讨论，再根据问题鼓励学生评价，有利于培养学生严谨的思维逻辑。在本题中，容器是不规则容器，且液体对容器底部的压力小于液体自身的重力，所以求“水对容器底部的压强”直接采用液体压强公式将更方便。另外，无论何种容器，将其放在桌面上，再采用压强的定义公式进行计算，都是较为容易的。其实，压强的定义公式才是普适性公式，即液体压强公式也可由压强定义公式推导而来，同时液体压强公式适用于液体和均匀柱状固体中，如典例1中的推导过程。在典例3第2小题中，针对水对不规则容器底部的压力，学生只能先算出压强后再算出压力，而容器对于桌面的压力，则可以把整个容器看成一个整体，即对水平桌面的压力等于其总重力。的确，把课堂交给学生，学生之间的思维碰撞会将知识垒得更加牢固。

4 结语

在“双减”背景下，不是反对刷题，而是反对机械刷题。不可否认，采取问题驱动式的复习教学策略，确实值得推荐。课堂例题的选择，务必有意义但又不太复杂。为了在实际情境中突破知识应用的难点，其问题设置应由浅入深、层层递进。在解决各种问题（包括现象问题、概念问题，判断问题、推理问题和应用问题）的过程中，启发学生的思维方向，引导其思考问题本质；以学生为主体，鼓励学生之间产生思维摩擦。显然，这样的教学模式能够促进学生深度学习，符合《新课标》培养学科素养的要求。客观上，问题能驱动学生思维能力发展，提升其思维品质，真正促进其能力的提高与素养的全面发展。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育物理课程标准（2022年版） ［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 姚忠根.问题驱动教学模式下物理知识的认知结构建构［J］.中学物理，2023，41（20）：9-12.