創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

王磊

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）12-0180-03

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)“物理實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式”，它的功能是其它教學(xué)手段所無(wú)法替代的。目前，教材中許多實(shí)驗(yàn)都是十分經(jīng)典的，但由于受到其篇幅、內(nèi)容設(shè)計(jì)方案的限制，部分實(shí)驗(yàn)僅側(cè)重于知識(shí)的驗(yàn)證和基本操作技能的訓(xùn)練，模式單一。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)盡可能創(chuàng)造條件，多開(kāi)展課堂內(nèi)的體現(xiàn)學(xué)生自主性的探究活動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)的可觀察性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性、探索性，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)性、社會(huì)性，更好的促進(jìn)學(xué)生掌握知識(shí)，發(fā)展智力，提高動(dòng)手、動(dòng)腦能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探究能力。

一、反思當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)、重要內(nèi)容、重要方法和重要手段，在教學(xué)中具有舉足輕重的地位和作用。但是，在如今的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仍存在著一些明顯的不足，至使實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能得不到充分的發(fā)揮，主要表現(xiàn)有：

“只注重實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，不注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的教學(xué)質(zhì)量”；

“學(xué)生實(shí)驗(yàn)只注意動(dòng)手能力的訓(xùn)練，不重視思維能力的培養(yǎng)”；

“測(cè)量、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，探索、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少”；

“只重視獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不重視展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程”；

“只注重實(shí)驗(yàn)的操作或演示，忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程的問(wèn)題設(shè)置”；

“實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容單層次、單側(cè)面，沒(méi)有形成結(jié)構(gòu)”；

“實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程只重視教師主導(dǎo)作用，不重視發(fā)揮學(xué)生的主體作用”；

“實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程收斂有余，發(fā)散不足”等。

教學(xué)調(diào)查表明，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)使多數(shù)學(xué)生產(chǎn)生“實(shí)驗(yàn)只是看看有味，做做有趣、實(shí)際并沒(méi)有多大意思（或作用）”的反應(yīng)。

二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景的迫切性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是從尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，為學(xué)生的學(xué)而精心設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教師只充當(dāng)知識(shí)的導(dǎo)航者。課上，無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，還是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，都貫穿了學(xué)生主動(dòng)參與的思想，并體現(xiàn)了物理學(xué)科特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)、觀察為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生大膽猜測(cè)，尊重實(shí)驗(yàn)，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。但是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們只是憑著物理實(shí)驗(yàn)本身具有的形象鮮明的特點(diǎn)，自然地激發(fā)和滿足了學(xué)生的知覺(jué)好奇，而忽視了思維由形象向抽象的提升，以及更高層次的思維動(dòng)機(jī)的激發(fā)和強(qiáng)化。

例如教學(xué)“物體內(nèi)能的改變方式之一——做功”時(shí)有個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：壓縮厚玻璃筒中的空氣，使空氣內(nèi)能增加溫度升高，從而使筒內(nèi)易燃物著火。實(shí)驗(yàn)中明亮的火花給學(xué)生以鮮明深刻的印象。然而，實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是什么（空氣）？為什么要放入易燃物（顯示氣溫的升高）？實(shí)驗(yàn)要說(shuō)明什么？對(duì)這一系列重要的問(wèn)題，在火花閃過(guò)之后學(xué)生常常仍不清晰、不明確，強(qiáng)烈的視覺(jué)感受反而抑制了對(duì)重要問(wèn)題的關(guān)注與思考。但若改變教材上一舉成功的做法，而是實(shí)驗(yàn)時(shí)厚玻璃簡(jiǎn)內(nèi)先不放易燃物，壓縮筒內(nèi)空氣。要求學(xué)生仔細(xì)觀察空氣的內(nèi)能有無(wú)增加。學(xué)生就會(huì)感到困惑：空氣內(nèi)能增加與否怎能看得見(jiàn)？！此時(shí)自然地引出一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題情境：怎樣變“不可見(jiàn)”為“可見(jiàn)”？順著這樣的思路展開(kāi)過(guò)程組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由于實(shí)驗(yàn)是學(xué)生主動(dòng)參與設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)目的明確，實(shí)驗(yàn)后學(xué)生無(wú)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)所揭示的結(jié)論還是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想均留下了深刻的認(rèn)識(shí)和理解，甚至終生難忘。

三、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效途徑

重視問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)和思維動(dòng)機(jī)的激發(fā)是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的一條有效途徑。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為載體展開(kāi)過(guò)程，以問(wèn)題為線索，力求實(shí)驗(yàn)與思維有機(jī)結(jié)合，層層遞進(jìn)，使學(xué)生始終處于積極參與的狀態(tài)之中，這樣既優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程，展現(xiàn)了物理學(xué)自身的魅力，又符合素質(zhì)教育對(duì)物理教學(xué)的要求。

1.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想

設(shè)計(jì)思想是為了解決問(wèn)題而思維的結(jié)果，對(duì)于課本上大量的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，我們不能采取簡(jiǎn)單的“拿來(lái)主義”，照方抓藥，機(jī)械操作，而應(yīng)該通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，如：“應(yīng)該進(jìn)行怎樣的設(shè)計(jì)？”“為什么要這樣做？”“換一種方法能不能做？”等等，有意識(shí)地創(chuàng)造一種探索的氛圍，盡量展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，使之成為師生共同參與的“亞研究”過(guò)程。以此來(lái)滲透物理思想，啟迪學(xué)生思路。

例如“影響動(dòng)能大小的因素”實(shí)驗(yàn)，我先給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生體驗(yàn)如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜ゴ_定研究對(duì)象。接著提出如下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自己得出答案。

問(wèn)題1：通過(guò)生活實(shí)例你猜想影響動(dòng)能大小的因素可能有哪些？

問(wèn)題2：怎樣體現(xiàn)物體的動(dòng)能大??？

問(wèn)題3：如何用控制變量法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

問(wèn)題4：小車(chē)的質(zhì)量容易改變（或控制），那么如何來(lái)改變（或控制）小車(chē)達(dá)到水平面的速度呢？

對(duì)于物理學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，我們也應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生去追溯物理學(xué)家思考研究的源頭，他們那精巧的設(shè)計(jì)，獨(dú)到的方法、深刻的分析，都是值得我們繼承和發(fā)揚(yáng)的瑰寶。例如伽利略研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，曾無(wú)數(shù)次進(jìn)行斜面實(shí)驗(yàn)，為什么選用斜面？（沖淡重力，放大時(shí)間）；研究壓力作用效果時(shí)，為什么要選用容易發(fā)生形變的接觸面材料？（容易觀察壓力的作用效果）等等，從中吸取物理思想的營(yíng)養(yǎng)。

2.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

物理規(guī)律的表現(xiàn)形式是多層次、多側(cè)面的，各種物理現(xiàn)象也是豐滿、立體的，但教材為我們提供的實(shí)驗(yàn)方案卻往往著眼于單層次、單側(cè)面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，因而有著較大的局限性或單調(diào)性。為此，我們有必要對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购脱a(bǔ)充，積極創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，盡量讓學(xué)生能從多層次、全方位地去認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的全貌。

例如“伏安法測(cè)電阻”是一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，在完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要直接給出書(shū)本的電路設(shè)計(jì)圖，而是希望通過(guò)分析讓學(xué)生設(shè)計(jì)出符合要求的電路圖，針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的電路中是否使作滑動(dòng)變阻器進(jìn)行提問(wèn)：電路中不行滑動(dòng)變阻器行不行？為什么要用滑動(dòng)變阻器？從而讓學(xué)生明白加入滑動(dòng)變阻器的主要作用。等學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后讓學(xué)生思考：如果用“伏安法”測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，電壓表?yè)p壞（或電流表?yè)p壞），能否只用電壓表或電流表、阻值已知的定值電阻R0、電源、開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線若干，重新設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量未知電阻Rx的方案，要求畫(huà)出電路圖，寫(xiě)出表達(dá)式。通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)拓展，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

教學(xué)實(shí)踐表明，只有建立在如此豐厚的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的物理概念、規(guī)律或模型，才能使學(xué)生建構(gòu)起良好的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)。

3.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的演示過(guò)程

在實(shí)際教學(xué)中，我們通常有這樣的疑惑：為什么這個(gè)實(shí)驗(yàn)我演示過(guò)了，還是有那么多同學(xué)不記得呢？從教師的角度，我做到了應(yīng)該做的事情，可從學(xué)生學(xué)的角度，這個(gè)問(wèn)題難道不是該問(wèn)教師自己?jiǎn)?？為什么我的演示?shí)驗(yàn)做過(guò)了，我的學(xué)生還是不能記住結(jié)論、理解應(yīng)用呢？專(zhuān)家也指出，在基礎(chǔ)教育階段，照方抓藥式的被動(dòng)感和偏于驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，在提高學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣、誘發(fā)探究積極性和培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的信心等方面并不很有效。我時(shí)常關(guān)注相關(guān)同行公開(kāi)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，除了在教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)外，發(fā)現(xiàn)在教材的演示實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行各種優(yōu)化（增補(bǔ)、修改、變換順序等），是強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果、提升課堂有效性的良方。傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)常只讓學(xué)生看看表演，先是“教師做、學(xué)生看”，后是“教師講，學(xué)生聽(tīng)”，而忽視了學(xué)生主體的思維動(dòng)機(jī)的激發(fā)，這樣實(shí)驗(yàn)得出的物理規(guī)律教師認(rèn)為是“顯然”，可是對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，有時(shí)候卻是“漠然”。因此，有的演示實(shí)驗(yàn)之所以未能起到很好的作用，往往不是演示實(shí)驗(yàn)本身失敗了，而是教師不能為演示過(guò)程創(chuàng)設(shè)良好的問(wèn)題情境所造成。教材中的有些實(shí)驗(yàn)用常規(guī)的方法很難成功，但利用身邊的物品加以改進(jìn)，效果明顯。

例如：在光的傳播教學(xué)中，光在不同介質(zhì)中的傳播演示效果不好。改用激光筆在果凍中演示光在固體中的傳播光路。在透明塑料杯的清水中加入少許墨水，可演示光在液體中的傳播光路。在透明塑料杯中點(diǎn)香充滿煙霧演示光在空氣中的傳播光路，光路非常清晰。又如在演示“滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常是把一個(gè)方木塊放在桌子上滑動(dòng)和在桌子上放上幾支圓柱形鉛筆，再將木塊放在鉛筆上滾動(dòng)的方法，來(lái)比較得出滾動(dòng)摩擦力與滑動(dòng)摩擦力小。這種方法學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為滾動(dòng)摩擦力小是因鉛筆和木塊的接觸面積少造成的。我在教學(xué)中改進(jìn)的方法是：取一小車(chē)放在水平木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)小車(chē)做勻速直線滾動(dòng)，再把小車(chē)的輪子“卡死”不轉(zhuǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)小車(chē)做勻速滑動(dòng)，比較兩次測(cè)力計(jì)的示數(shù)，得出滾動(dòng)摩擦力與滑動(dòng)摩擦力小的結(jié)論。這樣做沒(méi)有改變小車(chē)和木板的接觸面積，學(xué)生也就不會(huì)有上面的誤解了。

4.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情境，加大實(shí)驗(yàn)的分析力度

物理實(shí)驗(yàn)的演示不但要演示操作、演示觀察，更要演示對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析。許多教師急于開(kāi)始和完成操作，急于用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物理事實(shí)建立概念與歸納規(guī)律，而忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和觀察結(jié)論的分析，沒(méi)有充分拓展實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)屬性和現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，導(dǎo)致物理規(guī)律得出較為生硬，牽強(qiáng)而不自然，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。如在做測(cè)量機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)提起重物不同，機(jī)械效率也不同，提出問(wèn)題：這是誤差因素嗎？或是偶然現(xiàn)象，或另有規(guī)律；與重物大小有關(guān)嗎？等等一些問(wèn)題。教師通過(guò)有用功、額外功的分析，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生很快設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)：探究在同一滑輪組下提升不同重力的重物，分別測(cè)出機(jī)械效率進(jìn)行比較；探究不同的滑輪組下提升相同重力的重物，分別測(cè)出機(jī)械效率進(jìn)行比較。從而得出了增大機(jī)械效率的方法。從實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)思考，這正是現(xiàn)代教育所追求的目標(biāo)。因此，實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中或?qū)嶒?yàn)完畢后，我們要以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為依據(jù)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，加大實(shí)驗(yàn)的分析力度，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用邏輯推理及歸納法對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析、綜合、抽象和概括，透過(guò)物理現(xiàn)象尋找物理本質(zhì)，幫助學(xué)生形成正確的物理概念或發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。

5.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力

知識(shí)遷移能力成為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的重要條件。在物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力，不僅可以提高課堂教學(xué)的效益，而且能為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問(wèn)題打下良好基礎(chǔ)。因此實(shí)驗(yàn)完成之后，不但要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、總結(jié)，并且要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)难由欤M可能擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的成果，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境來(lái)借題發(fā)揮，“一題多解”、“一題多變”、“一物多聯(lián)”等，從不同角度，用不同方法進(jìn)行變式實(shí)驗(yàn)，這對(duì)深化理解物理知識(shí)，克服思維定勢(shì)，促進(jìn)知識(shí)的遷移和運(yùn)用都十分有益。如演示“瓶吞雞蛋”后，讓學(xué)生思考如何將蛋完好無(wú)損得取出？又如在一個(gè)電路設(shè)計(jì)題中，給出兩根相同的電熱絲，一個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)，一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，電源，導(dǎo)線若干，我要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)盡可能實(shí)現(xiàn)多檔調(diào)溫功能的電路。學(xué)生一開(kāi)始無(wú)從著手，于是我從電阻絲的連接方式引導(dǎo)，兩個(gè)電阻絲串聯(lián)阻值最大，一個(gè)電阻絲次之，兩個(gè)并聯(lián)阻值最小，再討論產(chǎn)生的熱量Q=U2t/R，可知當(dāng)U一定，t相同時(shí)，Q與R成反比（這是設(shè)計(jì)該題的核心）。這樣學(xué)生在引導(dǎo)下很容易設(shè)計(jì)出三種電路圖。

總之，不能認(rèn)為有了實(shí)驗(yàn)就一定是好的教學(xué)方式，學(xué)生一定會(huì)學(xué)得生動(dòng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，與其說(shuō)是操作技術(shù)問(wèn)題，還不如說(shuō)是教學(xué)觀的問(wèn)題，確認(rèn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，積極創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，充分喚起學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解釋分析，并發(fā)展實(shí)驗(yàn)的成果，是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的根本途徑。