以实验为主题的问题教学探析

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【摘要】学生的学习物理知识的内驱力小，是造成物理教学低效率的重要原因之一。本文就如何克服不利因素，如何不仅让学生很好地掌握大量的物理知识，还让学生学会学习、学会探究，提高学生的学习动力，依据建构主义教学的理论和人本主义的学习理论以及笔者的教学实践提出了以实验为为载体的问题情景教学模式作一初探。

【关键词】实验；创造性思维；问题情景，尝试探究。

一、问题的提出

21世纪的教育要突出以发展学生为本，要加强学生的学力培养、人格培养和多元评价，要以培养学生的创新精神和创造能力为目标，要给学生提供探求的问题、场所和手段以及探求的时间，让学生自主探求知识的过程。物理教学不仅是让学生掌握大量物理知识，更重要的是让学生学会学习、学会探究。这也是教育工作者都在探寻和研究的问题。

建构主义教学的理论认为：学习是获得知识的过程，是学习者通过与周围环境交互作用而自主建构内在表征的过程，即知识不是通过教师的传授得到的，而是学习者在一定情景（社会文化背景）下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过人际协作、讨论等活动而实现的意义建构过程。人本主义的学习理论告诉我们：意义学习是一种使人的行为、态度、个性以及对未来选择行动方针起重大变化的学习，是一种与每个人各部分经验都融合在一起的学习。还告诉我们：学习者自身具有学习的能力；学习符合自身目的时才有意义；当学习者负责地参与学习过程时，就会促进其学习；学习者整个人的自发学习才是最持久、最深刻的；协作学习就可以促进学习者的学习。我们知道合作学习被认为是当代最受欢迎的教学理论。每个学习者由于发展水平、兴趣爱好不同，对同一事物有不同的理解和认识深刻上的的差异，而这种差异正是学习者间可以进行交往与合作学习的前提。合作学习的过程可以作用于学习者的认知发展，还可通过情景因素促进学习者认知的发展以及非认知品质的提高。

物理学难学的因素很多，除了物理学本身的特点以外，学生在学习某一项物理知识之前，他们通过以前的学习，对物理现象的理解和解释，往往有一套自己的观点和想法（原有的认知结构）。这也是学生深入学习不可缺少的，但也有时候与科学的概念、科学的思维方式相去甚远，甚至大相径庭，它的存在，使得学生难以用科学的眼光去看问题、循科学的思维去想问题，成了学生建立新的认知结构的重要障碍，造成物理教学的低效率。我们研究它的目的和意义就在于发现学生形成现象的原因，明确学生学习相关知识所存在的困难，寻求提高教学效率的策略。

二、教学对策——开展以实验为载体的问题情景教学

物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的探索能力。还可以在实验教学中突出探索方法的培养、通过设计物理实验，进行思维能力的培养、通过课外实验，培养创造性思维能力等。

要提高物理教学效率，很大程度上要依赖于学生具有勤思善问、敢于质疑的优良品质，依赖于学生具有发现问题、提出问题和解决问题的意识和能力，依赖于学生具有实事求是、从实际出发而不盲从于教条和权威的科学态度和科学精神。为此，笔者依据以上述教育教学理论和教学实践，提出“以实验为载体的问题情景教学”的教学模式，其模式可用图1表示。

这种教学模式是把“问题”作为教学的出发点，围绕问题展开教学活动，教学活动中，加强以实验为载体的协作活动，注重了学生探索精神和能力的培养，突出学生在学习过程中主体地位的发挥，养成主动积极的学习方式，有利于终身的学习和发展，这也是物理教学自然化、科学化的趋势。

1、创设问题情景，激发兴趣

“思维是从疑问和惊奇开始的”。问题情景的创设是思维的启动点和切入口，问题情景的成功创设，能使学生通过对问题情景的感知激发认知的冲突或产生探究的欲望，使学生形成学习物理的认知内驱力的重要途径，成为推动学习的强大动力。例如：我在讲功率一节时，设计了这样一个实验题目：要求测定一个人骑自行车的功率．在自行车由静止启动的过程中，人做的功除了增加人和车的动能之外，还要克服空气阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？学生根据自己骑自行车的经验，认为空气阻力是很明显的，不能忽略，而地面和车轮之间的滚动摩擦一般比较小，可以忽略．接下来的问题是怎样测量人克服空气阻力做的功？学生都有这样的体会：顶风骑车时，骑得越快风的阻力越大，因此可以设风的阻力和车的速度成正比．车的速度怎样测？风的阻力和车速成正比的比例因数是多少？问题一个接着一个地出现，被大家一个又一个地解决，终于找到了一个大家都比较满意的实验方案．接着全班同学兴高采烈地到操场上去做实验，最后再回到教室里，师生一起处理实验数据，作出图象，得出实验结果．在整个实验过程中，除了实验题目是由老师提出的外，实验方案和解决问题的途径都是由学生讨论研究出来的，因此他们都觉得很有意思，收获很大．

我们知道物理学科概念多，抽象思维深刻，应用范围广泛，学习活动极其复杂，一个对物理知识毫无需求的学生对学习物理这种长期有意义的学习是不会作出努力的，更不会花费一定的时间和精力去练习和复习。只有具备了学习物理的认知内驱力，学生才会有集中注意、坚持不懈、具有忍受挫折和失败这样一些意志与情感方面的品质。

问题情景中所涉及的问题应是教学的重点或学生难以本质上领悟的难点；是学生思维上的盲点或新的认知结构构建中，新旧认知产生剧烈碰撞的疑点；应是展现物理科学思想方法的有效点。通过问题的解决，不仅能促成学生领悟知识，改善自己的认知结构，并能使学生受到科学思想方法的熏陶。

2、提出、分解问题

发现问题、提出问题是教学过程的关键环节，是学生主动学习程度和创造性学习能力的体现。在教师与学生合作学习的过程中，通过教师的引导、启发帮助学生顺利地发现问题和提出问题。这种方式：有利于建立民主、平等的教学氛围，让学生主动地参与教学活动，自由表达自己的思想和观点，充分体现了学生在学习过程中的主体性；有利于培养学生勤思善问、敢于质疑的优良品质；有利于降低坡度，让学习的每一步“台阶”都接近学生的“最近发展期”；有利于促使学生用物理学的眼光去看待周围的事物和现象，培养学生发现问题、提出问题的意识和能力。

3、实验观察和尝试探究

在实验观察和探究过程，有两种不同的思维方式：一种是实验归纳过程；另一种是假设验证过程。其共同的特点是：①以实验为基础，重视实验事实，使学生的思维活动建立在可靠的实验事实基础上。有利于培养学生实事求是的科学态度；有利于张扬学生对自己原有的知识结构进行怀疑、反思和批判精神；有助于学生树立起对教师和教材提出挑战的意识和勇气。②注重形成概念和规律的“过程”教学，由传统的结论性教学向过程性教学延伸。有助于创设一个可供学生积极探索的氛围，将学生引导到主动学习的过程中去，培养学生独立思考和钻研精神。③学生能直接感受到知识的产生和发展过程，领悟到科学的研究方法和科学精神，有利于激发学生的探究意识，有利于渗透物理学的基本观点。④学生对实验中获得的信息进行处理和加工，与教师和同学的相互交流，更有利于创建积极的课堂环境，有助于培养学生自主学习的意识和能力。

教师的启发和点拨起杠杆作用，一是通过创设问题情景，让学生有目的地思考和探究；二是帮助学生在思考的十字路口有效地选择思考方向。采用的形式是多样的，它渗透在教学的全过程：有组织讨论，引导学生在交流中启发；有提供学习材料有；设计有趣的问题目标；有鼓励学生整理和表达思路以及老师精讲等。

4、问题解决

尝试探究是以面对问题并力图解决问题为特征，注意学生独立钻研，强调动手与动脑相结合，不把“问题解决”作为终极目标，而是注意到教学过程的每一环节都可能产生新的问题，如学生的“奇思怪想”和标新立异的做法等等；知道问题的解决是一次认知目标达成，是一次亲身体验中形成了获取知识的能力；问题的解决将会对更多的新问题进行思考，萌发更强烈的求知欲望，它是一个螺旋上升的过程。

例如在“自感”的教学中，先用日光灯上的镇流器、两节干电池和一电键组成电路（如图2）。先闭合电键，然后让一位不知情的学生上来，让他用两个分别按在电键两端，趁他不注意时快速断开电键，他由于受到较高的自感电压的刺激而跳起来。学生就会思索两节干电池怎么会产生这么高的电压呢？然后问“这一现象是怎么产生的？”

第二步：引导学生主动参与“通电自感”实验电路的设计。

①怎样才能将“自感”现象表现出来？让学生通过讨论确定方案？（学生通过讨论确定如图3所示的实验方案）

②你能通过图3的实验，判断线圈中是否产生电磁感应现象？（学生通过实验实验得到了否定的回答）

③是电磁感应没有产生，还是小灯泡的发光情况变化不明显？该怎样鉴别是否产生了电磁感应？

这一系列设问犹如给学生“干枯的思维？下了一场”“及时雨”，学生普遍感到“柳暗花明又一村”的欣慰，创造性思维的火花被顺利的点燃。

再是引导学生对“断电自感”的实验电路进行设计

学生通过讨论后设计“对比电路”来鉴别是否了产生了电磁感应（如图4）。

①断开图4中S的瞬间，线圈中有感应电动势吗？（学生都回答：有。但实验得到否定的结果）

②实验并没有观察到延时效果，是什么原因？（学生回答：效果不明显）

③延时效果为什么不明显？你将采取什么措施？从哪里入手？

学生通过讨论后将图4的电路图改进为如图5的电路图

爱因斯坦说过：“提出一个问题比解决问题更重要”。提出一个有价值的新问题更是难能可贵。在课堂过程教学中设置问题情景，加强问题意识和质疑能力的有效途径。让学生积极参与课堂教学活动，展开讨论、发现问题、分析问题，并引导学生创造性地解决问题。只有这样，才能培养学生的创造意识，提高学生的创新能力，才能使学生保持持久的学习积极性，提高物理教学效率。

三、实践后的反思

1、学生变“听科学”为“做科学”，由课堂到课外延伸

教学过程中必须创造更多的机会使学生能够通过自身的参与和实践感悟科学方法，学习科学知识。因此，分组应该考虑学生的兴趣，可让小组长选择组员，老师适当调配，使每组的成员兴趣相近。只有这样才能协作好，才能充分调动学生的积极性和主动性。

2、学生变“听诊断与纠正”为“做诊断与纠正”

学生的错误单纯依靠老师正面的示范和反复练习是老命伤财的，而必须是一个“自我否定”的过程，教应加强学生间的讨论、交流来促进学生的自我反省并引起必要的观念冲突。

3、学生变“被动”为“主动”

我们应当注意研究学生已有的知识和经验在新的学习活动中的作用，了解学生已有知识和经验，并把学习的主动权还给学生，让他们能够自主地学习，这有这样才能有效地帮助学生进行意义建构。教师要善于引导学生运用已有的知识和技能，在解决问题的探究中获得成功的愉悦。这样能使学生的学习兴趣上升到比较持久的认识动机的高度。及时了解学生的学习情况，对不同的学生提出不同的学习任务和要求。

4、变“封闭”为“开放”

要培养创造性人才，培养的学生必须具有创造能力。因此，教学过程中要增加开放性：提出的问题内容要有开放性，问题涉及的知识不局限与物理教材，而要涉及日常生活、最新科技动态及其他学科内容。这样可以使学生亲身体会到物理知识有着广泛的应用性，拓宽学生的创新视野，启发他们的创造热情；问题设计角度和方式要有开放性，对同一知识点，采用不同的角度、不同方式设计问题，使问题设计的角度新颖，方式丰富多彩。这样学生对问题就会饶有兴趣，就会有好奇心。好奇心理是创造力的的推动力和激发力；问题解答的途径要有开放性，引导学生去发现、去探索、自己去想、去查、去做。这样学生在探索解决开放性问题的实践中，学会了学习，是创造能力培养的有效措施；另外问题的解答方法和答案要有开放性，提出问题的对象要有开放性，因为创造性思维主要出自发散思维，这样可以扩大学生的创新视野，激发创造意念，使学生积极投身于创造性活动，开发创造潜能，培养学生创造精神和创造能力。

参考文献：

[1]．张庆林。当代认知心理学在教学中的应用。西南师范大学出版社。1995.

[2]．柯儒杰。21世纪中学化学创新教学实验设计与探索全书[M].呼和浩特：内蒙古少年儿童出版社,1999。