疑由境生 悟因疑導——談物理教學中的問題情境及其創(chuàng)設(shè)

張 俊

（南通市通州區(qū)教學研究室，江蘇 南通 226301）

英國科學家波普曾說過：“科學知識的增長永遠始于問題，終于問題——越來越深化的問題，越來越觸發(fā)新問題的問題.”可見，知識的汲取及能力的培養(yǎng)離不開生疑與感悟的互推循環(huán)，而不斷生成新的疑問則是這一循環(huán)中的關(guān)鍵所在.因此，以問題為主線，使學生在所創(chuàng)設(shè)的問題情境中，產(chǎn)生學習的需要，主動探究、親身體驗，通過問題解決，建構(gòu)知識，開發(fā)潛能，培養(yǎng)思維能力，理應成為高效物理課堂的追求.顯然，教學中物理問題情境的設(shè)置與學生思維能力的培養(yǎng)已密不可分.

1 問題情境創(chuàng)設(shè)的意義及其概念界定

學生的學習都是在一定的環(huán)境條件下進行的，因此，在我們進行教學設(shè)計的過程中，肯定會思考這樣的問題：為什么要設(shè)置問題情境？到底什么是問題情境？

1.1 創(chuàng)設(shè)問題情境的意義

建構(gòu)主義認為，學生不能直接將知識存儲到自己的記憶中，而需要通過經(jīng)驗與外界的共同作用來建構(gòu)新知識.這種作用是需要介質(zhì)的，這種介質(zhì)就是學習的情境.而創(chuàng)設(shè)問題情境作為學習情境的一個要素，是幫助學生實現(xiàn)意義建構(gòu)的必要前提.

奧蘇伯爾的有意義學習理論也認為，創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，能夠使學生對知識本身產(chǎn)生興趣，進而形成探究、認識的需要，產(chǎn)生想學習的傾向，有效地激發(fā)學生的學習動機.因此，學生學習的主動性，學生思維的廣度與深度，很大程度上取決于教師在教學中對學生興趣的激發(fā)和對自主學習環(huán)境的營造.

1.2 問題情境的含義

所謂問題情境，是一個能最大限度地激發(fā)學生學習興趣及主觀能動性，使學生通過親身體驗，獲得智能發(fā)展的反映相關(guān)內(nèi)容或聯(lián)系現(xiàn)實生產(chǎn)、生活的特殊的教學環(huán)境.其表現(xiàn)形式是與生產(chǎn)、生活聯(lián)系或是與學科相關(guān)的背景素材，其關(guān)鍵是要能喚起學生追求和探索知識的熱情，其目標是能使學生的思維能力得到培養(yǎng)，身心得到發(fā)展.

2 物理問題情境應具備的特征

為使物理問題情境的設(shè)置能有效幫助學生深刻理解并靈活運用物理概念和規(guī)律，能切實將學生的學習方式向自主、合作、探究型轉(zhuǎn)變，真正發(fā)展學生的思維.筆者結(jié)合幾節(jié)比賽課例，談談物理問題情境應具備的5個主要特征.

2.1 科學性

這是問題設(shè)置最基本的要求.即在進行問題設(shè)置時，首先應該確保相關(guān)素材或背景材料以事實為依據(jù)，不虛構(gòu)問題；其次要保證圖表、數(shù)據(jù)、公式、符號、單位、物理專業(yè)術(shù)語等準確無誤.如一位教師在講授“運動的相對性”一課時，表述自己心情激動后，提出了這樣的問題：心理活動是不是運動？另一位教師為了使學生理解相對靜止時兩物體速度相等，設(shè)置了并肩同行、同步衛(wèi)星的問題情境.這些問題情境，都存在科學性錯誤.

2.2 有效性

問題情境如果沒有趣味，就不能有效地激發(fā)學生的認知沖突，誘發(fā)學生的學習興趣和思維；情境與學習內(nèi)容之間若缺乏實質(zhì)性聯(lián)系，就難以引發(fā)學生充分的思維投入，而設(shè)置的情境如過于追求內(nèi)容的生活化、形式的活動化，又會沖淡情境所蘊涵的科學思想，起不到應有的效果.如講授“力的合成”一課時，教師找來幾個重錘，先請兩個女生互成角度拉起，然后再請一個男生拉起，以此來引入并提出合力與分力的概念.課堂上學生都很輕易地拉起重錘，使引入的趣味性大打折扣，所展示的情境與實際聯(lián)系并不密切，效果就不盡人意了.

2.3 層次性

問題情境不同于一般的問題，它是問題的前置，服務于問題.所以，設(shè)置物理問題時，要注意層層遞進，要從學生的認知特點出發(fā)，把握好難易程度，走進學生的最近發(fā)展區(qū)，既要讓學生經(jīng)歷探索的“坎坷”，又要讓學生體驗成功的快樂.在講授“運動的相對性”一課時，某教師講述機械運動的概念時請學生列舉了多個運動與靜止的實例，繼而請學生根據(jù)理解用自己的語言歸納總結(jié)什么是機械運動，學生主要有兩種表述：（1）一個物體相對另一個物體的位置改變，叫機械運動；（2）一個物體相對另一個物體的距離改變，叫機械運動，然后教師又提出，哪一種表述更加準確？怎樣去證明或否定另一說法？表述中的“另一個物體”具有怎樣的特征呢？從課堂氣氛可以看出，這樣有層次的問題情境設(shè)計符合學生的認知規(guī)律，教學效果良好.

2.4 生成性

物理諾貝爾獎獲得者海森堡曾說過：“首先是問題的提出，其次才是問題的解答”.也就是說發(fā)現(xiàn)問題是思維活動中最重要的環(huán)節(jié).的確，沒有問題的思維是膚淺、被動的，只有深入的思考，才能真正掀起思維的風暴.因此，在創(chuàng)設(shè)問題情境時，要能夠讓學生在思考解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)新問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”一課時，教者將本課分成下述幾個層次：（1）通過生活中汽車加速的實例引導學生得出加速度的大小與力和質(zhì)量有關(guān)；（2）實驗探究加速度與力的關(guān)系，并作出a－F圖線，分析圖線不過原點的原因；（3）平衡摩擦力后再做實驗，發(fā)現(xiàn)a－F圖線為直線但上端彎曲，再分析其原因；（4）設(shè)計修正方案并再次進行實驗探究論證；（5）實驗探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，并作出a－M圖線，分析圖線不是直線原因；（6）引導作出a－M－1圖線并總結(jié).這一系列的問題情境巧妙地化解了難點，在解決問題的過程中不斷產(chǎn)生新的問題，將學生的思維引向深入.

2.5 藝術(shù)性

教學是一門藝術(shù)，設(shè)置問題情境時要有意識地體現(xiàn)物理學科的簡約美、學科美、智慧美、創(chuàng)造美，讓學生在學習的同時去感受、體會自然科學的無窮魅力.某教師在設(shè)計“運動的相對性”一課的應用部分時，首先展示與詩句“游云西行而謂月之東馳”對應的flash圖片，再播放“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”的MTV，再研究空中加油和風洞的原理，進而請學生完成孫悟空騰云駕霧的影視拍攝設(shè)計.學生在這樣的安排中，既學到了知識，開發(fā)了智力，也被物理學的美深深感染.

3 問題情境創(chuàng)設(shè)的有效途徑

創(chuàng)設(shè)物理問題情境是教師有目的、有意識地將物理問題有機地融入生產(chǎn)生活情境中，是以具體的情境為載體，將抽象的物理知識具體化，使學生產(chǎn)生求知欲并容易理解與接受.通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，能促進學生更好地理解物理概念和規(guī)律，將物理知識融化于認知結(jié)構(gòu)，達到靈活解決問題的目的；同時，學生也能欣賞到情境交融的美妙與和諧，享受到歡樂與成功，促進學生的全面發(fā)展.如何進行問題情境的創(chuàng)設(shè)呢？筆者結(jié)合教學實踐，談談這種創(chuàng)設(shè)的主要途徑.

3.1 以趣設(shè)疑

眾所周知，興趣是最好的老師.教學中，通過漫畫圖片、視頻動畫、新聞故事等多種形式創(chuàng)設(shè)形象、富有色彩的問題情境，可以啟迪學生思維，激發(fā)學生積極主動地學習.如在講授“共振”一課的引入時，給學生講了這樣一個新聞故事：某市一居民家中的自來水管不放水時會莫名地發(fā)出嗡嗡的響聲，使人整夜不能入眠，該居民以為有用戶在深夜施工或搗亂，于是就撥打110報警，民警趕來調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這聲響并非人為導致，正當大家束手無策時，樓下的教授拿來一小鐵片固定在自來水管上，聲響就消失了.教師提問，教授做法的依據(jù)的是什么原理呢？通過這個源于生活實際的小故事，就為激發(fā)學習興趣提供了很好的平臺.

3.2 以奇激疑

理性思維是物理課堂教學的任務之一，其重要特征就是要引起學生的懷疑意識.當教師精心設(shè)計的情境突破學生的思維常規(guī)，出現(xiàn)意想不到的結(jié)果時，便能使學生產(chǎn)生懸念而引發(fā)學生的質(zhì)疑，激發(fā)他們的認知沖突，從而使其思維活躍起來.例如在講授“物質(zhì)的物理屬性”一課時，可以設(shè)置這樣的物理情境來說明導熱性：將1枚硬幣用棉布包住，盡量將布抹平拉緊，然后將1段蚊香綁在布上并使蚊香燃盡，可以發(fā)現(xiàn)棉布不但沒有燒著，而且也沒變焦，僅僅是留下了一塊煙斑.這樣的結(jié)果顯然會使學生感到奇怪，其思維的發(fā)動機也會因此而開動起來.

3.3 以驚生疑

馬克思說，情感是一個精神飽滿、為自己目標而奮斗的人的本質(zhì)力量，豐富學生的學習情感既是課程目標，也是激發(fā)學生學習動機的需要.物理課堂上若能讓學生有驚訝地體驗，就能更好地讓學生感悟其中所蘊含的物理原理.如在講授“大氣壓”時，可以先提出這一問題讓學生思考和嘗試：誰能實現(xiàn)1s內(nèi)將啤酒瓶罐滿水？學生思考實踐后再和學生一起完成如下實驗：將空啤酒瓶在微波爐中用高火加熱3 mIn左右，迅速將其取出后倒立在水槽中，可以發(fā)現(xiàn)，水將迅速充滿酒瓶.通過這樣的實驗讓學生分析原因，領(lǐng)悟大氣壓的存在.

3.4 以做釋疑

物理中許多問題非常抽象，通過教師的講解或理論分析，學生往往仍不能透徹理解，但如果能創(chuàng)設(shè)相應的物理情境，讓學生在實驗探索中發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、感悟，其效果也是十分不錯的.例如在分析物體沿圓軌道模型的運動時，可以指導學生讓小球從不同的高度由靜止釋放，觀察小球何時能沿圓軌道運動而不脫離軌道，從而得出兩個臨界狀態(tài)，這樣做無疑使學生對圓周運動的幾個模型有了全面的了解和比較，對圓周運動的實質(zhì)有了更深刻的理解.再如光的折射一課中，將模擬魚叉投向所看到的魚的下方能較容易地碰到魚模型，以此解釋光的折射現(xiàn)象；若再將激光正對射向所看到的水中的模型魚，模型魚上會呈現(xiàn)激光斑，由此解釋光的可逆性原理.通過這兩次操作，學生對折射現(xiàn)象及光的可逆性便能很好地對比理解.

3.5 以思辨疑

圖1

教學過程中，可以通過問題情境讓學生展示在探索、發(fā)現(xiàn)及判斷等過程中真實的思維，學會運用已有知識、經(jīng)驗進行聯(lián)想、分析、歸納、類比，提出質(zhì)疑，從而思考解決問題的有效方法，提升學習能力.在高三一輪復習完交流電的有效值時，教師可要求學生完成如下試題：如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2 2∶5，原線圈接u1＝的交流電，電阻R1＝R2＝2 5Ω，D 為 理想二極管，請畫出電阻R2上的電壓和副線圈中的電流隨時間變化的圖線，再求出通過副線圈的電流.

經(jīng)過思考和討論，學生們求通過副線圈的電流時往往會有以下典型的解答.

圖2

圖3

展示兩種解法后，教師提出問題：兩種解法是否都錯？錯在哪里？這樣，學生在解決問題的過程中又有了新的認知沖突，經(jīng)過再思考，學生對電流的有效值必定會有更深刻的理解，對求解交流電有效值的注意點也會有新的認識，這些對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和批判性思維都是十分有利的.

當然，創(chuàng)設(shè)和營造物理問題情境是教師對自己已有教學方式的一種優(yōu)化，更是一種挑戰(zhàn)，需要不斷地完善與創(chuàng)新，才能真正提升學生的物理學科素養(yǎng)，培養(yǎng)學生優(yōu)良的思維能力.

1 周久璘.在“問題解決”中豐富學生的思維品質(zhì)［J］.中學物理教學參考，2010（11）.

2 鄒茂全.創(chuàng)設(shè)問題情境的實踐與探索［J］.中學物理教學參考，2012（3）.

3 宗紅梅.淺談“問題解決”課堂教學模式下學生潛能的開發(fā)［J］.物理教師，2013（2）.

4 周久璘.課堂提問：促進動態(tài)生成的教學藝術(shù)［J］.中學物理教學參考，2011（9）.

5 鄭青岳.“提出問題”教學的常用策略［J］.中學物理教學參考，2012（3）.