以問題為中心，創(chuàng)新物理實驗教學(xué)設(shè)計

徐劍昆

摘 要：問題是人類學(xué)習(xí)活動的開端，問題也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效方式。在高中物理實驗教學(xué)中，教師可以圍繞教學(xué)目標，根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的興趣愛好和認知特點，設(shè)計恰當?shù)膯栴}，并在適合的時機提出問題，讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有的放矢、更加高效。

關(guān)鍵詞：高中物理 教學(xué)設(shè)計 問題

問題是知識的載體，也是探究的源頭。很多教師擅長運用問題來點燃學(xué)生的智慧火花，讓學(xué)生主動地探究與發(fā)現(xiàn)問題。在高中物理實驗教學(xué)中，教師可以以問題為核心，激發(fā)學(xué)生探尋問題答案的興趣，引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的知識，通過合理的分析、推理，進行積極有意義的學(xué)習(xí)，建構(gòu)新的知識結(jié)構(gòu)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提升自身能力。教師要圍繞“問題”進行實驗教學(xué)設(shè)計，展開教學(xué)活動。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究的興趣

良好的學(xué)習(xí)氛圍、有效的教學(xué)情境，可以激發(fā)學(xué)生的興趣與思維。高中生已經(jīng)積累了一些生活經(jīng)驗，對于一些常見的社會現(xiàn)象也有了一定的觀察力和分析力。在物理實驗教學(xué)時，教師通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)生實際生活密切相關(guān)的學(xué)習(xí)情境，可以活躍學(xué)生思維，從而使學(xué)生產(chǎn)生強烈的探尋問題答案的興趣。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的實驗教學(xué)中，教師為了吸引學(xué)生的注意力，通過一個簡單的小實驗來激發(fā)學(xué)生的興趣。教師拿了一個大鐵球，用繩子拴好后固定在一個穩(wěn)固的支架上，然后拉起鐵球，使之剛好碰到自己的鼻子，讓學(xué)生猜測：“同學(xué)們，你們想一下，鐵球會不會在擺動時碰到我的鼻子？”有的學(xué)生說：“有可能?！庇械膶W(xué)生說：“碰不上，鐵球最高就是放手的位置?！睂τ趯W(xué)生的猜測，教師說：“事實勝于雄辯，讓我們用事實說話?！苯處熞贿呎f，一邊松手放開鐵球。學(xué)生睜大了眼睛，教師卻是一副鎮(zhèn)定自若的樣子。當鐵球擺回來時，有些學(xué)生張大了嘴巴，當看到鐵球貼到教師鼻子的那一刻，有些學(xué)生認為鐵球會打到教師的鼻子上，但當看到鐵球沒有傷到教師時，學(xué)生覺得有些不可思議。借此時機，教師引出了驗證“機械能守恒定律”的實驗。教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境，在實驗之前設(shè)置懸疑，讓學(xué)生在好奇心的驅(qū)動下，認真觀察、積極思考，使之產(chǎn)生強烈的探究興趣。

“學(xué)貴質(zhì)疑”，教師精心創(chuàng)設(shè)問題情境，有助于學(xué)生思考、發(fā)現(xiàn)并提出問題，從而通過物理實驗來探究未知領(lǐng)域、揭示問題答案，為接下來的物理實驗做好充分的心理準備。

二、設(shè)計基本問題，奠定實驗學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)

為了順利完成物理實驗，并達到預(yù)期的教學(xué)效果，學(xué)生還需具備一定的基礎(chǔ)知識和基本技能。同時，物理實驗的設(shè)計教學(xué)要圍繞特定的教學(xué)目標來開展。教師在進行物理實驗之前，要精心設(shè)計問題，幫助學(xué)生明確物理實驗的學(xué)習(xí)目標以及操作實驗需要注意的問題。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的實驗教學(xué)之前，教師讓學(xué)生認真閱讀教材，思考以下問題：什么是機械能守恒？機械能守恒的條件是什么？驗證機械能守恒的實驗，其選擇的內(nèi)容是什么？驗證過程中有必要測量物體的質(zhì)量嗎？為什么？實驗中需要注意哪些事項？實驗的操作順序是怎樣的？學(xué)生一邊閱讀教材，一邊思考問題答案。教師要逐題檢查，讓學(xué)生單獨回答，并強調(diào)與本次實驗相關(guān)的知識內(nèi)容。有的學(xué)生說：“機械能守恒是指物體在沒有受到外力作用的情況下，或者物體只受到彈力或重力作用時，這個物體的動能與勢能之間才可以相互轉(zhuǎn)化，不過物體機械能的總量不會變化。”對于機械能守恒的條件，有的學(xué)生說：“受到不做功的外力?！庇械膶W(xué)生說：“受到其他外力，并且都做功，但這些功的代數(shù)和為零，只有重力做功，這時機械能也是守恒的。”有的學(xué)生說：“機械能守恒定律是通過自由落體運動來驗證的?！睂W(xué)生在閱讀、思考、回答中，對于實驗的目的、步驟、注意事項等內(nèi)容都已經(jīng)清楚了，學(xué)生就可以順利地完成實驗了。

由此可見，教師作為學(xué)生進行物理實驗學(xué)習(xí)的組織者、指導(dǎo)者，要幫助學(xué)生明確實驗?zāi)繕?、注意事項、操作步驟等，而問題又是一種很好的呈現(xiàn)形式，可以引導(dǎo)學(xué)生主動思考、總結(jié)和分析，實現(xiàn)物理實驗的目標。

三、運用有效問題，推導(dǎo)物理實驗的原理

在高中物理實驗教學(xué)中，除了讓學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)知識、鞏固基本的實驗技能外，還要增強學(xué)生物理實驗的設(shè)計能力。因此，對于原理的認識和分析是至關(guān)重要的。教師通過設(shè)置問題，幫助學(xué)生構(gòu)架起新舊知識的橋梁，引導(dǎo)學(xué)生能夠主動地推導(dǎo)出物理實驗的原理，分析出物理實驗所需要的器材，并概括出實驗步驟。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的教學(xué)實驗中，為了引導(dǎo)學(xué)生認識實驗原理，教師設(shè)計了以下問題：假設(shè)物體在下落過程中沒有空氣阻力的情況下，機械能守恒公式應(yīng)該怎么寫？公式中的各個字母都代表了什么？要驗證物體的機械能守恒，只要證明這個公式成立就可以了，那么，為了證明這個公式能否成立，在實驗過程中需要測量哪些數(shù)據(jù)？又怎樣測量這些數(shù)據(jù)？有沒有必要測量物體的質(zhì)量？學(xué)生根據(jù)教師的提問，對于物理實驗原理進行了推導(dǎo)、分析，并按照實驗前的假設(shè)，寫出了物體機械能守恒定律的公式是mv2=mgh。有的學(xué)生說：“只要通過實驗測量出v和h就行了，其中h代表物體下落的高度，可以計算出物體的勢能，v代表物體下落到某個高度時的速度，可以算出物體在這個高度的動能，只要證明等式兩邊相等，就能說明物體的機械能是守恒的。所以，這個實驗的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是物體自由下落的高度和物體的速度?！蓖ㄟ^這樣的分析，學(xué)生不但明白了實驗原理，而且還掌握了實驗的關(guān)鍵內(nèi)容。

由此可見，教師以一系列的問題引入教學(xué)，能讓學(xué)生在思考中逐步理解實驗原理，并以此為依據(jù)來準備實驗所需要的器材，設(shè)計實驗的操作方法和步驟，科學(xué)地處理實驗數(shù)據(jù)。

四、借助簡單問題，分析物理實驗的結(jié)論

在物理實驗操作完成之后，學(xué)生通過認真測量，獲得了一些實驗數(shù)據(jù)，再對這些數(shù)據(jù)進行科學(xué)的分析，就可以驗證出一些物理學(xué)的定理、定律等。教師通過設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，讓學(xué)生在觀察、比較、分析中發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，探尋誤差產(chǎn)生的原因以及減小誤差的方法，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、總結(jié)的能力。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的這個實驗操作完成后，學(xué)生認真記錄了一組實驗數(shù)據(jù)，教師讓學(xué)生把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生運用電子表格對數(shù)據(jù)進行處理和分析，并要求學(xué)生仔細觀察數(shù)據(jù)。師：“同學(xué)們，實驗操作雖然完成了，但并不代表實驗結(jié)束了，測量出的很多數(shù)據(jù)都是我們需要的，下面考驗一下大家的觀察力，看誰能發(fā)現(xiàn)其中的問題？有沒有什么特別的數(shù)據(jù)？”有的學(xué)生說：“有的數(shù)據(jù)大，有的數(shù)據(jù)小，這說明測量可能存在誤差?！苯處熇^續(xù)讓學(xué)生思考：“減少誤差的方法有哪些？從這個實驗中，我們又發(fā)現(xiàn)了什么？”有的學(xué)生說：“物體重力勢能的減少量和物體動能的增加量是相等的?！边@樣，在層層問題的引導(dǎo)下，就可以達到預(yù)期的實驗教學(xué)效果了。

由此可見，教師在實驗完成后，還要通過問題來啟發(fā)學(xué)生對實驗結(jié)論進行推導(dǎo)和分析，促使學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決辦法，最終達到優(yōu)化物理實驗效果的目的。

總之，學(xué)生在探究問題的過程中會遇到很多不可預(yù)知的情況，能使自己充分感受并發(fā)現(xiàn)快樂，能夠最大程度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和積極性。在高中物理實驗教學(xué)中，教師作為學(xué)習(xí)活動的指導(dǎo)者，需要精心設(shè)計教學(xué)活動，以有效的問題為載體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探究、生成，實現(xiàn)高效的教學(xué)與學(xué)習(xí)。

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