物理教學(xué)問題情境的創(chuàng)設(shè)

黃永忠

在教學(xué)中，問題情境一般有兩種：一種是呈現(xiàn)問題的情境。即教師通過語(yǔ)言、教材或其他教學(xué)手段向?qū)W生提出有關(guān)的問題，這類問題一般都有已知的解決方案和方法；另一種是發(fā)現(xiàn)問題的情境，即教師并不向?qū)W生呈現(xiàn)明確的問題，而是通過各種教學(xué)手段在教學(xué)中設(shè)置具有一定難度的、需要學(xué)生努力而又是力所能及的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生通過對(duì)有關(guān)現(xiàn)象、事例、實(shí)驗(yàn)或其他學(xué)習(xí)材料的感知，獨(dú)立自主地發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。這種學(xué)習(xí)活動(dòng)是一種“智力探險(xiǎn)”。

一、發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)途徑

(一)利用差異性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境

差異性實(shí)驗(yàn)是指結(jié)果出人意料之外的、與學(xué)生學(xué)習(xí)前概念或常識(shí)相違背的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)展示的現(xiàn)象，與學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的潛概念發(fā)生矛盾，能引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，使學(xué)生頭腦中產(chǎn)生各種各樣的疑惑。在差異性實(shí)驗(yàn)中，要提供學(xué)生自主建構(gòu)問題的時(shí)間，讓學(xué)生通過思考、討論和語(yǔ)言組織，提出相應(yīng)的問題。

例如吹氣實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)用于有關(guān)蒸發(fā)知識(shí)的教學(xué)。在教學(xué)時(shí)，教師請(qǐng)學(xué)生做如下的吹氣實(shí)驗(yàn)：第一次請(qǐng)學(xué)生將手掌攤開放在離嘴大約15cm的地方，張大嘴，慢慢地對(duì)手掌呵氣。學(xué)生會(huì)感到手掌“暖烘烘”；第二次請(qǐng)學(xué)生將手掌攤開放在同樣的位置，先閉嘴，然后嘴留一條小縫，用力向手掌吹氣，學(xué)生會(huì)感到“冷嗖嗖”。

然后要求學(xué)生提出問題。在這種情境下，學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生并提出這樣的問題?同樣從自己的嘴中吹出的氣，為什么一次是暖烘烘，而另一次是冷颼颼?同是嘴中吹出的氣，理應(yīng)溫度相同，為什么吹氣的方式不同，兩次感覺不同?教學(xué)便可圍繞解決相應(yīng)的問題來進(jìn)行。

在中學(xué)物理教學(xué)中，有許多常用的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，如“拉兩本頁(yè)碼交疊的課本，拉不開課本”的實(shí)驗(yàn)，“吹兩紙條，吹不開”的實(shí)驗(yàn)，等等，都可以讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的情境。

在用差異性物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題情境中，教師要善于“閉嘴”，把提出挑戰(zhàn)性問題的機(jī)會(huì)讓給學(xué)生，使學(xué)生逐步養(yǎng)成自主建構(gòu)問題的意識(shí)與習(xí)慣。

(二)利用生活事件與經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境

家庭、學(xué)校、社會(huì)都有大量學(xué)生感興趣的物理問題。在生活中，學(xué)生已經(jīng)接觸到許多與科學(xué)有關(guān)的生活事件，形成了物理學(xué)習(xí)的前概念和相應(yīng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，其中有許多與自己前概念和認(rèn)知結(jié)構(gòu)相矛盾的體驗(yàn)和相應(yīng)的問題。教師在教學(xué)時(shí)要“使物理貼近學(xué)生生活、聯(lián)系社會(huì)實(shí)際”，恰到好處地利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和事件來創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境。

例如，在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)選修1-1中要求“通過觀察、查閱資料，了解微波爐的結(jié)構(gòu)和工作原理，能根據(jù)說明書正確使用微波爐”。在教學(xué)時(shí)，可以請(qǐng)使用過微波爐或家庭有微波爐的學(xué)生交流使用微波爐的體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)，并要求學(xué)生提出有關(guān)微波爐的問題。學(xué)生會(huì)提出有關(guān)微波爐的許多問題：如用微波爐熱飯菜為什么那樣快捷?用微波爐熱雞蛋時(shí)，往往聽到“啪”的聲音。雞蛋炸裂了，微波爐內(nèi)腔粘著亂七八糟的雞蛋碎片，微波爐熱雞蛋為什么會(huì)炸?等等。

利用學(xué)生的生活事件或經(jīng)驗(yàn)來引發(fā)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)問題的情境，要注意：一是要選擇與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的教學(xué)素材；二是盡可能讓學(xué)生發(fā)散性地提出相關(guān)問題；三是要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行討論與篩選，選擇切合教學(xué)要求的問題來進(jìn)行教學(xué)，而并不是刻意追求解決所有問題。

(三)利用科學(xué)模擬研究，創(chuàng)設(shè)問題情境

學(xué)生學(xué)習(xí)物理與科學(xué)家研究物理是有區(qū)別的。中學(xué)生學(xué)習(xí)物理主要是通過學(xué)習(xí)前人發(fā)現(xiàn)的物理知識(shí)來掌握知識(shí)與技能，學(xué)習(xí)研究的過程與方法，培養(yǎng)情感態(tài)度與價(jià)值觀。但是學(xué)習(xí)物理可以采用科學(xué)模擬研究的方法。利用這種模擬物理學(xué)家研究來創(chuàng)設(shè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的情境，可以使學(xué)生以研究者的角色進(jìn)入學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)科學(xué)地看問題、想問題，逐步了解物理學(xué)的探究過程和方法。

在許多傳統(tǒng)的物理教學(xué)內(nèi)容上，我們只要適當(dāng)加以組織，都可以用科學(xué)模擬研究的方法來創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境。如關(guān)于“自感”的教學(xué)中，可用傳統(tǒng)的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境：在其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)中小燈泡“通而不亮”，而在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中小燈泡“斷而不熄”。這樣的現(xiàn)象會(huì)引起學(xué)生的好奇，產(chǎn)生“為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象”的問題，并萌發(fā)研究探索這個(gè)現(xiàn)象原因。

應(yīng)當(dāng)指出，學(xué)生的模擬研究并不等同于嚴(yán)格意義的科學(xué)研究。兩者雖有相似的地方，但學(xué)生的研究活動(dòng)更多地體現(xiàn)為探究的興趣與過程，保持和發(fā)展好奇心與求知欲，形成敢于質(zhì)疑勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。因此，利用科學(xué)模擬研究來創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境并進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，要設(shè)法把發(fā)現(xiàn)和提出問題的角色讓給學(xué)生，教師不要包辦；同時(shí)要注意不要拘泥于前人原始研究過程，而是要根據(jù)教學(xué)要求有選擇地加以利用。

(四)利用知識(shí)的聯(lián)系。創(chuàng)設(shè)問題情境

物理學(xué)的理論體系主要由物理概念、物理規(guī)律等組成。物理概念反映了物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性，而物理規(guī)律描述了物理現(xiàn)象和過程在一定條件下必然發(fā)生的本質(zhì)聯(lián)系。這些知識(shí)的聯(lián)系也往往是物理教學(xué)時(shí)創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題情境的素材。教學(xué)中可以利用物理知識(shí)的聯(lián)系來引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析推理，以發(fā)現(xiàn)問題并提出問題。例如，學(xué)習(xí)了力的概念，又學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，教學(xué)中要通過演示、學(xué)生實(shí)驗(yàn)或事例，揭示力與運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的一些誤區(qū)或佯謬，并引發(fā)學(xué)生討論，讓他們自己產(chǎn)生“力是產(chǎn)生物體運(yùn)動(dòng)的原因嗎”的疑問，并提出探究力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的課題。

利用知識(shí)的聯(lián)系創(chuàng)設(shè)問題情境，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想、逆向思維的能力與習(xí)慣以及善于發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。例如奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后，教師可以著意讓學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想或逆向思維，讓他們自主提出“既然電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么，磁場(chǎng)能否逆向產(chǎn)生電流呢”的問題。

類似的利用物理學(xué)知識(shí)的前后聯(lián)系來創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題情境的例子，在中學(xué)物理教學(xué)中比比皆是，教師要有意識(shí)地去發(fā)掘它們。

(五)利用作業(yè)活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)問題情境

物理作業(yè)活動(dòng)不僅包括傳統(tǒng)的習(xí)題練習(xí)，而且還應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)、科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)制作、社會(huì)調(diào)查等等。通過作業(yè)活動(dòng)，學(xué)生不僅能鞏固和深化所學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)探究的方法，培養(yǎng)研究的能力，而且更重要的是可以把學(xué)生引入問題情境中，學(xué)生可以在較大程度上自主完成建構(gòu)問題、設(shè)計(jì)問題解決方案、解決問題的過程、問題解決結(jié)果的得出與評(píng)價(jià)等活動(dòng)。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生作業(yè)活動(dòng)提出提煉問題的任務(wù)。

在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)制作、社會(huì)調(diào)查等活動(dòng)中，教師都可以要求學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)和提出問題。例如，在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中推薦的學(xué)生活動(dòng)：“根據(jù)牛頓第二定律，設(shè)計(jì)一種能顯示加速度大小的裝置”、“嘗試設(shè)計(jì)一種在人造衛(wèi)星或宇宙飛船上進(jìn)行微重力條件下實(shí)驗(yàn)的方案”、“設(shè)計(jì)一種利用多普勒效應(yīng)的實(shí)用裝置”、“調(diào)查日常生活和生產(chǎn)中利用靜摩擦力的事例”、“調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異”、“調(diào)查并討論手機(jī)的使用是否會(huì)對(duì)人體造成不良影響”等等，以及物理實(shí)驗(yàn)專題模塊、物理專

題研修模塊的學(xué)習(xí)，都是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題極好的情境，教學(xué)中要加以開發(fā)和利用。

二、發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)要注意的問題

應(yīng)當(dāng)指出，創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境及教學(xué)，實(shí)施起來有不少困難。例如，師生的關(guān)系如何處理；發(fā)現(xiàn)問題的情境創(chuàng)設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，如何處理與有限的教學(xué)時(shí)間的矛盾；讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，課堂教學(xué)如何進(jìn)行組織和控制；等等。根據(jù)實(shí)踐研究，我們認(rèn)為，發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)及教學(xué)應(yīng)當(dāng)注意如下四個(gè)問題。

(一)發(fā)現(xiàn)問題情境創(chuàng)設(shè)要求師生關(guān)系必須轉(zhuǎn)型

在發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)及教學(xué)中，教師的角色要發(fā)生根本的轉(zhuǎn)型。教師要從知識(shí)的傳授者，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、合作者和學(xué)習(xí)者。讓學(xué)生具有話語(yǔ)權(quán)，教師要學(xué)會(huì)“沉默”，少教授，多平等地參與。在發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)及教學(xué)中，教師要花時(shí)間與精力進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問題情境創(chuàng)設(shè)及教學(xué)的富有創(chuàng)造性的教學(xué)管理和組織。同時(shí)教師也成為一名學(xué)習(xí)者，因?yàn)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題和提出的問題及其解決，可能與教師的認(rèn)知或預(yù)計(jì)相沖突。很多情況下，教師要在學(xué)生面前坦率地承認(rèn)自己的不足，與學(xué)生共同研討和思考。在這一教學(xué)過程中，教師本身也是不斷充實(shí)、豐富、完善自己的過程。

(二)發(fā)現(xiàn)問題情境中要留給學(xué)生足夠的“等待時(shí)間”

在發(fā)現(xiàn)問題的情境創(chuàng)設(shè)中，要注意留給學(xué)生足夠的“等待時(shí)間”，從事發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的活動(dòng)。在發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)中，有兩類“等待時(shí)間”：一是創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境后等待的時(shí)間；二是教師對(duì)學(xué)生的問題做出反應(yīng)所等待的時(shí)間。延長(zhǎng)“等待時(shí)間”有重要的學(xué)習(xí)效果：如學(xué)生提出問題的質(zhì)量提高，猜測(cè)性提問和回答增多，推理活動(dòng)增加，問題多樣化，問題和回答的靈活性增大，提問的數(shù)量和類型多樣，學(xué)生學(xué)習(xí)自信心增大；學(xué)生特別是差生的期望效應(yīng)提高，等等?？傊?，增加“等待時(shí)間”有助于把傳統(tǒng)的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的情境。教師在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實(shí)際，來增加“等待時(shí)間”。

(三)正確處理發(fā)現(xiàn)問題情境創(chuàng)設(shè)及教學(xué)的問題

創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題的情境及教學(xué)需要較多的時(shí)間；許多學(xué)生缺乏發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力和習(xí)慣；教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)比較“亂”的局面；教師從傳統(tǒng)的講授轉(zhuǎn)變?yōu)榛趯W(xué)生問題的教學(xué)，也有一個(gè)從“變革”到“常態(tài)”的適應(yīng)過程。

要根據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實(shí)際等，有選擇性進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問題情境的創(chuàng)設(shè)及教學(xué)，并恰到好處地組織好教學(xué)，以增大學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)、提出和解決問題的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

(四)積極嘗試基于學(xué)生問題的教學(xué)

創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題情境與基于學(xué)生問題的教學(xué)是相聯(lián)系的。創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題情境的途徑也多種多樣，基于學(xué)生問題的教學(xué)方式也是不拘一格。教師應(yīng)當(dāng)努力去嘗試基于學(xué)生問題的教學(xué)研究。讓學(xué)生自主地建構(gòu)問題，自主地設(shè)計(jì)問題解決的方案，自主地進(jìn)行問題解決，自主地對(duì)問題解決的過程與結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種把學(xué)生“置于問題的情景中，讓他們自己去想辦法”的“智力的探險(xiǎn)”，即便不能在傳統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)生“積極”的結(jié)果，也應(yīng)受到重視，并得到“系統(tǒng)的支持”。

總之培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意識(shí)與習(xí)慣、發(fā)展學(xué)生分析問題和解決問題能力以及批判的精神，是創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題情境和基于學(xué)生問題教學(xué)的主要目的所在。