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基于创新能力培养的问题式教学设计

摘要：创新创造能力是陶行知思想的重要组成部分，同时也是高中物理核心素养的重要组成部分。本文主要是以“欧姆定律”为例，从知识维度、认知维度和思维维度三个角度探讨如何设置好的问题，从五个方面说明如何使好的问题达到效果最大化，从而通过问题的设计，让学生在课堂教学中能够充分释疑、求证，充分的提高自己创新能力。

关键字：创新能力；科学论证能力；问题设计；教学设计

创新能力的培养是陶行知教育思想的重要组成部分，也被明确的写入了高中物理课程教学标准中。在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中明确的将科学论证作为科学思维的主要内容纳入了物理学科核心素养。“科学探究”核心素养要求学生能基于观察和实验提出问题、基于证据得出结论并作出解释。科学论证能力包括：科学猜想能力、获得科学证据的能力、用科学证据证明和反驳科学观点的能力、用科学语言清晰表述科学问题的能力[1]。

科学论证能力的培养主要通过学生的参与、相互协作完成，它是师生、生生之间通过问题的展开进行存疑、论证、交流、释疑的一个过程。如何才能保证创新能力养成的质量，一是要问题设置的好；二是要问的好。

1问题要好

爱因斯坦说，提出一个问题往往比解决一个问题更重要，科学家眼里的问题也许是指科学巅峰之问，是人类未解之谜。现实教学中，我们也会从问题开始，好的问题是提升教学效果的必然需要。所以我们在教学设计的过程中，就要充分考虑到问题的特点，注重根据教学展开方式、学生学习方式、师生之间交流的方式、释疑论证的方式、交流辩证环节等细节来设定问题。好的问题一般从三个维度考量。

1.1从知识维度考量，好的问题要符合知识的发生发展过程

我们把知识一般分为陈述性知识、程序性知识、策略性知识。陈述性知识注重学科术语与概念，程序性知识注重学科运用原理、模型的操作程序，策略性知识注重学科思想与决策。在教学设计中可以根据知识发生发展的过程设计问题。

以“欧姆定律”这一节内容为例。这节内容主要是以学生的理论分析为主，让学生通过相互辩证发现自己设计电路的优点和缺点，通过学生的交流辩证让学生理解分压电路和电流表内接外接特点，理解我们为什么通过分压电路和电流表外接的方法验证欧姆定律的规律，使学生在不断加深理解过程中形成正确的意识，从而提高学生的科学论证的能力。为此，我们可以设置以下问题。

第一个问题：请同学们思考实验步骤，并交流。学生在想象设计实验过程中就会调用自己以前掌握的知识，在交流讨论的过程中形成正确的认识就是一个科学论证的过程。学生通过已有的知识来掌握新的知识和技能的过程中科学论证能力就得到锻炼、提高。

一个重要的细节：通过学生分享自己设计的实验电路，教师和全体同学一起来讨论，有利于所有的同学都有收获。

为此，可以我们还可以设计几个小问题。

（1）请同学们观察一下电压表、电流表的接线柱有什么特点？学生很容易观察到有不同颜色和不同量程的接线柱，紧接着给出下一个问题。

（2）电线的正负极如何接？量程如何选择？学生通过交流讨论容易得出：电压表和电流表的接线柱是有正负的，电压表、电流表的量程选择是根据电源和电阻的大小决定的，从而使学生自然而然的由“知之不清”到完全掌握电压表、电流表的接法和量程的选择，为下一步验证欧姆定律奠定基础。

1.2从认知维度考量，好的问题契合学生的认知基础和过程

从信息加工理论的研究成果看，认知是人的认识过程的一种初、中级产物。基于认知过程，教学中着眼于识记、记忆、理解、运用的认知发展过程，按照基础性、层次性、渐近性的发展规律设计问题。所以我们问题设计的时候要从学生的认知能力开始，要低起点设计、从具体到抽象设计。

学生在初中时已经通过控制变量法学习过欧姆定律。让学生回顾初中时是如何通过控制变量法来研究电压、电流和电阻之间的关系的。在学生讨论之后，教师抛出问题“是否可以同时测量通过定值电阻的电压和电流？如果可以你是否可以设计一个测量电路？”

学生可以通过小组协作完成的。在设计这一环节时可以让学生自主设计、然后通过图片展示电路图的设计，并讲解自己的设计理念的方式完成，最终通过师生共同努力得出如教材上的分压外接实验电路图。

为了让学生搞清楚欧姆定律的表达式，在上课之前，先发给学生欧姆的三篇文章和一本书的电子稿：1825年5月发表的论文《金属传达接触电所遵循的定律的暂时报告》、1826年4月并发表了论文《金属传导接触电所遵循的定律的测定以及关于伏打装置的施威格倍增器的理论提纲》和《由伽伐尼电力产生的验电器现象的理论尝试》。欧姆在1827年出版的《用数学研究的伽伐尼电路》一书中，系统总结了前面的研究，阐述了欧姆定律不仅是电路的定律，还是一个重要的介质方程[2]。先让学生对欧姆定律的形成有初步印象，便于在网课开始时学生们