以問題引領(lǐng)高中物理實驗探究

肖敏

摘 要：現(xiàn)階段，部分教師在高中物理實驗課上要求學(xué)生按照教師的要求完成實驗，這其實仍然是一種灌輸式的教學(xué)方式，學(xué)生的思維沒有得到鍛煉，實驗?zāi)芰]有得到加強。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師啟發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)，這就要求教師以問題引領(lǐng)學(xué)生進行高中物理實驗探究，使物理實驗真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的平臺。

關(guān)鍵詞：物理展示課；開放性問題；科學(xué)素養(yǎng)

在一節(jié)省級物理展示課上，一位老師上物理實驗課。他先是詳細地講解了實驗原理、步驟和注意事項，還進行了示范，然后請學(xué)生進行分組實驗，學(xué)生在動手實驗后得到了實驗數(shù)據(jù)，教師帶領(lǐng)學(xué)生進行了數(shù)據(jù)處理，最后總結(jié)實驗結(jié)論。這節(jié)實驗課教師詳盡講解，學(xué)生動手實驗，表面上看是有板有眼、秩序井然，但是我們深入思考一下，學(xué)生在這節(jié)課上學(xué)習(xí)到了什么呢？我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生只是“依葫蘆畫瓢”，“復(fù)制”了教師的實驗操作過程，實質(zhì)上學(xué)生有操作、無思考，有行動、無熱情，盡管實驗結(jié)果相當(dāng)“完美”，但其實這樣的實驗教學(xué)模式?jīng)]有充分發(fā)揮實驗教學(xué)的教育功能，很容易挫傷學(xué)生對物理實驗的興趣，更不用談培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力了。

那么，如何在物理實驗課上實現(xiàn)手、眼、腦的綜合運用，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力、分析能力呢？我們可以嘗試通過問題來引領(lǐng)學(xué)生進行探究性的物理實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，增強教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新精神。

一、啟發(fā)性問題引領(lǐng)學(xué)生思維啟動

愛因斯坦指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更為重要”。心理學(xué)研究表明，人的思維是由問題開始的，對于物理探究學(xué)習(xí)來說，發(fā)現(xiàn)問題和提出問題是進行科學(xué)探究的前提。在這個環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)該使用一些策略為學(xué)生提供必要的支持，為學(xué)生搭建思維的平臺，可以設(shè)計一些具有趣味性的情景來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、探究科學(xué)的興趣，引發(fā)學(xué)生提出恰當(dāng)?shù)?、有質(zhì)量的問題。

例如，在“探究功與速度變化的關(guān)系”這節(jié)實驗課上，我拿了一根橡皮筋，問學(xué)生：“我們要利用橡皮筋來探究功與速度變化的關(guān)系，那么我們怎樣來測量橡皮筋做功的大小呢？”學(xué)生由于還沒有學(xué)習(xí)彈性勢能的表達式，因此，這個問題使學(xué)生迅速進入了思考狀態(tài)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。我又說：“我們雖然沒有學(xué)習(xí)過彈性勢能的表達式，但是我們可以通過控制兩根橡皮筋的長度來得到相同大小的彈性勢能。這對我們這個實驗有沒有啟發(fā)呢？”

學(xué)生通過討論和嘗試后說：“我們可以用不同數(shù)量的橡皮筋來確定做功的倍數(shù)?！边@一想法使大多數(shù)學(xué)生茅塞頓開，迅速確定了實驗方案，開始動手做實驗了。

在物理實驗課的教學(xué)中，我們應(yīng)以啟發(fā)式提問引入新課，問題的創(chuàng)設(shè)要緊扣學(xué)生的認知規(guī)律，讓學(xué)生在猜測、實驗、觀察、驗證、合作交流的過程中，體驗知識的發(fā)生、發(fā)展與變化，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生對科學(xué)不斷探索的熱情和欲望。

二、引導(dǎo)性問題，引領(lǐng)學(xué)生實驗探究

在傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)中，強調(diào)以知識為本，以教師為中心，教師包辦過多，學(xué)生動手太少。在實驗課的教學(xué)過程中，有些教師怕學(xué)生聽不懂，或者擔(dān)心學(xué)生在操作過程中會出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤，所以就詳細地講解實驗原理、步驟、注意事項，甚至連實驗結(jié)果都提前告訴學(xué)生。教師在教學(xué)過程中過分強調(diào)向?qū)W生傳授知識，忽視了對學(xué)生“過程與方法”和“情感、態(tài)度、價值觀”的培養(yǎng)。

根據(jù)認知理論，物理課堂教學(xué)過程應(yīng)該是以不斷地提出問題并解決問題的方式來獲取新知識的問題性思維過程。提出問題的實質(zhì)在于揭示事物的矛盾，引起主體內(nèi)心的沖突，動搖主體已有的認知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而喚起思維，激發(fā)其內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生進入問題探索者的角色，真正參與到物理學(xué)習(xí)活動之中，達到掌握知識、訓(xùn)練思維能力、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的目的。

例如，在實驗“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”中，我們可以通過這些問題引領(lǐng)學(xué)生的思維。

問題1：如何研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系而不受其他因素

的影響？

問題2：如何消除實驗中摩擦力的影響？

問題3：在實驗中，小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量與重物質(zhì)量有什么關(guān)系？為什么？

問題4：怎樣操作打點計時器？

問題5：如何選擇紙帶？

問題6：如何處理實驗數(shù)據(jù)？作圖時要注意什么？

問題7：在實驗中可能會出現(xiàn)哪些誤差？如何減小誤差？

在實驗操作過程中，通過引導(dǎo)性問題將整個實驗探究過程串聯(lián)起來，既充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又突出了學(xué)生的主體地位。學(xué)生主動參與實驗，將問題探究過程置于具體情境之中，有助于激發(fā)學(xué)生問題探究能力的生成，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的遷移。

三、開放性問題引領(lǐng)學(xué)生民主討論

要培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，首先要營造寬松、和諧的教學(xué)氛圍，建立平等、民主的師生關(guān)系，教師應(yīng)放棄高高在上的權(quán)威地位，以平等的姿態(tài)，成為學(xué)生的良師益友，變“我說你聽”為一起討論，共同研究，相互交流。教師要鼓勵學(xué)生積極思考、大膽質(zhì)疑，鼓勵學(xué)生求新求異，正確對待學(xué)生的提問，挖掘其可貴之處。只有這樣，才能為問題意識這顆種子提供適宜的土壤，從而有利于其生根發(fā)芽、開花結(jié)果。

例如，在實驗“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”中，由于電表內(nèi)阻的影響，從而使金屬導(dǎo)線電阻測量值偏小，我提出了這樣一個問題：如何改進實驗電路，消除由于電表內(nèi)阻的影響而帶來的實驗誤差？通過學(xué)生分組討論，提出了多種方案，如：等效替代法、附加電阻法等等。

在課堂上，由學(xué)生自己介紹方案，民主討論其可行性，我也坐在課堂上當(dāng)起了“學(xué)生”，我們共同對提出的方案進行相互交流、探討，在不同觀點的碰撞中，每一位學(xué)生都有展示自己的機會。當(dāng)出現(xiàn)了有分歧、沖突的問題時，我做出適當(dāng)?shù)氖鑼?dǎo)和辨析，使學(xué)生能夠把握思考的方向。在自由民主的氛圍中，每位學(xué)生暢所欲言，活躍了學(xué)生的思維，充分培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識和創(chuàng)造能力。

四、未知性問題引領(lǐng)學(xué)生思維拓展

物理實驗?zāi)芰κ且环N綜合能力。在一些課外探究課題中，有一些實驗的結(jié)果是未知的，需要學(xué)生通過探究來完成，這就要求學(xué)生沖破現(xiàn)存觀念的束縛，克服思維定勢的影響去進行思考。我們要根據(jù)學(xué)生的實際，讓學(xué)生設(shè)計富有啟發(fā)性的實施方案，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的方法之一。

例如，在課題實驗“如何提高燃氣灶的燒水效率”中，這一現(xiàn)象在生活中司空見慣，但是很多學(xué)生沒有經(jīng)過深入的思考。當(dāng)提出這一課題后，學(xué)生都很有探究的興趣，積極思考，提出了自己設(shè)計的實驗方案。

我們首先要了解水在不同溫度下散熱的快慢，即不同溫度下單位時間熱水向空氣散發(fā)熱量的值。還要了解當(dāng)以某一恒定火力加熱時，水在不同溫度下單位時間水的內(nèi)能增加量。如何測量這兩個值呢？學(xué)生采取分組討論、合作探究的方式，在家里進行探究學(xué)習(xí)。教師對探究過程不作具體安排，主要由學(xué)生小組進行自主探究。

在這一過程中，教師只需提出實驗課題或?qū)嶒炓?，讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗，搜集實驗器材進行實驗。從探究課題的選定、方案的制訂、實驗的操作、結(jié)果的分析處理到結(jié)論的總結(jié)、展示、交流，學(xué)生都有很大的自主性，在幫助學(xué)生掌握實驗原理的基礎(chǔ)上，允許學(xué)生用不同的器材、不同的實驗步驟進行實驗。這就要求學(xué)生在確定的目標(biāo)下，在不同情況下善于應(yīng)變，使學(xué)生的分析能力、抽象概括能力、綜合表達能力都得到訓(xùn)練和發(fā)展。

總之，在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)設(shè)法創(chuàng)設(shè)實驗探究的環(huán)境和條件，讓學(xué)生親身參與探究，力求喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)他們探索的興趣和動力，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。問題是教育的起點，也是教育的終點。讓學(xué)生帶著問題走進課堂，通過學(xué)習(xí)探索，帶著更深刻，甚至更多的問題走出課堂，這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。

參考文獻：

滕小坤.以問題之匙，開啟物理探究性學(xué)習(xí)之門[J].數(shù)理化解題研究，2010（11）.

（作者單位 江蘇省常熟市中學(xué)）

編輯 段麗君