高中物理實驗教學五問教學法的實踐研究

孫濤

[摘 要]培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)是當前教育的根本。結(jié)合物理學科的特點及物理學科的核心素養(yǎng)，更加凸顯高中物理實驗教學的重要性。高中物理教師要掌握科學的教學方法，以高中物理實驗教學為重要依托，可采取“五問教學法”，把對學生物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處。

[關(guān)鍵詞]高中物理；實驗教學；五問教學法

近年來，全面培養(yǎng)學生發(fā)展核心素養(yǎng)已經(jīng)成為教育改革的主旋律。物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學生通過物理學習內(nèi)化的帶有物理學科特性的品質(zhì)，是學生科學素養(yǎng)的重要構(gòu)成。

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，培養(yǎng)學生實驗探究能力是物理學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，即提出科學問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力。在課堂上通過引導學生演示、觀察、思考、討論、總結(jié)，會使教學效果事半功倍。美國伊克中學的校訓這樣寫道：“讓我看，我記不?。蛔屛衣?，我會忘記；讓我參與，我就會理解、明白！”因此，在課堂教學過程中引導學生進行實驗設(shè)計、實驗操作、實驗分析與評價非常重要。

一、高中學生物理實驗教學的現(xiàn)狀

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的新時代，如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維和動手能力，是每一位教育者都必須思考的問題，物理實驗教學就是一個培養(yǎng)學生能力的重要平臺。然而站在教師和學生的角度，考慮到課堂教學的實際，物理實驗命題又遵從了源于課本而又不拘泥于課本的規(guī)律，著重考查學生實驗能力的命題要求，并且逐年加大了對學生設(shè)計實驗能力的考查。物理實驗的重要性更加突顯。但從學生對實驗內(nèi)容的掌握來看，仍然存在很多不足，在學習過程中存在很多困難，同時給教師的課堂教學也帶來了很多困惑。教師反復講、講反復，但對于學生而言，仍然是常講常新、常講常忘。怎樣才能把多個復雜的環(huán)節(jié)合理、順暢地連接在一起，形成有機的整體，提高學生的學習效率呢？

由于過去長期以來所形成的教育觀念和教學方式?jīng)]能給學生提供更多的活動空間和體驗場所，致使學生動手能力較差，常用固有思維方式學習和解決實驗問題，導致事倍功半。學生容易陷入以下誤區(qū)：一是把實驗從物理學科的整體學習中孤立出來，認為實驗是獨立的，加大了學習難度；二是沒有把實驗與理論緊密聯(lián)系，不能追根溯源，沒有意識到物理實驗是理論學習的延伸和拓展，是通過實驗手段對物理知識的探究和驗證。三是學生普遍感覺與實驗有關(guān)的學習內(nèi)容復雜繁瑣，涉及多個方面、多個環(huán)節(jié)，如實驗原理、目的、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等，且一個實驗又有多種方法，導致易忘、易混，由此產(chǎn)生了畏難情緒；四是對于創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗不知如何下手，不能把已有知識和設(shè)計要求相聯(lián)系，不能把設(shè)計目標逐級分解回歸到基礎(chǔ)實驗中。

二、五問教學法初探

為了幫助教師和學生解決在教與學中遇到的困難，筆者在長期的教學實踐和經(jīng)驗反思中，總結(jié)提煉出了物理實驗教學過程中的“五問教學法（WWHCA）”，即學習過程中遵循著“做什么（What）—為什么（Why）—怎么做（How）—得什么（Conclusion）—怎么好（Analysis）”這樣一個逐級追問的思維脈絡(luò)，讓學生在追問中深入理解、快樂學習，也可以簡稱為WWHCA教學法。學習是通過親身經(jīng)歷而獲取知識、技藝、態(tài)度、心理概念或價值觀的過程。此種學習法的主要特點是注重學習過程中思維發(fā)展的邏輯性和知識呈現(xiàn)的緊密性，引導學生突破物理實驗學習的瓶頸。

在教學中，這種方法可將一個復雜的、碎片化的物理實驗連接成一個有機的教學整體，使學生較容易掌握重點，突破難點。在逐級追問中完成相應(yīng)的學習任務(wù)。如第一問是關(guān)于實驗需要做什么、完成什么內(nèi)容，這就是實驗目的；第二問是關(guān)于實驗為什么要這樣做，指向?qū)嶒炘恚坏谌龁柺顷P(guān)于怎樣做實驗、需要什么儀器做實驗，涉及實驗器材和實驗步驟；第四問是關(guān)于實驗最終要得到什么樣的結(jié)論，關(guān)系到實驗數(shù)據(jù)的處理和實驗結(jié)論；第五問是思考怎樣做才能更好地完成實驗任務(wù)、提高實驗精度，這就需要對實驗進行誤差分析（見圖1）。

為了進一步說明五問教學法的使用價值和使用方法，下面將以高中物理必修一中“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實驗為例，加以闡述。

1.做什么

這是五問教學法的第一個環(huán)節(jié)，也就是實驗目的，通常也是實驗的標題和實驗的任務(wù)，在實驗的第一個任務(wù)驅(qū)動下，開始實驗的學習。本實驗的任務(wù)是：在學生已經(jīng)知道力是物體產(chǎn)生加速度的原因，了解了在相同力的作用下加速度的大小還與物體的質(zhì)量有關(guān)的基礎(chǔ)之上，研究加速度與力和質(zhì)量三者間的定量關(guān)系。

2.為什么

思考為了完成實驗目的所采取的方法和手段，以及為什么要用這種方法或手段。指向?qū)嶒灥幕驹?。即控制變量法的實驗原理。分為以下兩種情況：一是保持物體不變，測量物體在不同作用力下的加速度，探究加速度與外力的關(guān)系。采用根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制圖象的方法。

二是保持物體受力相同，測量不同物體在該力作用下的加速度，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。采用根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制圖象的方法。

3.怎么做

這是五問教學法中的關(guān)鍵一步，決定著實驗是否成功及其準確性。實驗器材包括打點計時器、紙帶及復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小桶和砂、細繩、天平砝碼等。實驗步驟為：

（1）用天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和m，把數(shù)值記錄下來；

（2）按圖把實驗器材裝好，不掛小桶；

（3）平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端墊上一塊薄木塊，讓小車能在其上面做勻速運動；

（4）保持小車質(zhì)量不變，改變所掛重物的質(zhì)量，重復步驟4，把與不同作用力對應(yīng)的紙帶標好。

4.得什么

這是在完成實驗操作之后的深加工，也是順利完成實驗的關(guān)鍵一步，即實驗數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的方法有很多種，但準確性各不相同，要根據(jù)實驗目的和特點合理選擇處理數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)實驗的原理和步驟，本實驗分兩步進行數(shù)據(jù)處理，填表并繪制圖形（見表1、表2、圖2）。

5.怎么好

這一環(huán)節(jié)要思考為了保證實驗的順利進行，在實驗過程中需要考慮的注意事項，以免產(chǎn)生較大實驗誤差。這也是在實驗完成之后所進行的深入反思，可以提出有利于提高實驗精確度的改進意見，重點在于實驗的注意事項和誤差分析。主要包括以下內(nèi)容：

（1）砂和小桶的總質(zhì)量遠大于小車和砝碼的總質(zhì)量；

（2）在平衡摩擦力時，需要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源；

（3）用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡；

（4）實驗前要調(diào)整滑輪的高度使拉小車的細線與木板平行，摩擦力平衡后，木板的傾角不能改變。實驗結(jié)論：物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比，與物體合外力成正比。

三、對五問教學法的反思

教學方法是對學生素養(yǎng)培養(yǎng)最直接、最穩(wěn)定的影響因素，也是教學經(jīng)驗系統(tǒng)簡約的概括，對教師來講，有直接的應(yīng)用價值和借鑒意義。教學方法包括教師教的方法（教授法）和學生學的方法（學習法）兩方面，是教授方法與學習方法的統(tǒng)一。教授法必須依據(jù)學習法，否則便會因缺乏針對性和可行性而不能有效地達到預期目的。由于教師在教學過程中處于主導地位，所以在教法與學法中，教法處于主導地位。但是沒有一種教學方法是一成不變的，要根據(jù)學生的實際情況實施教學，方能取得良好的教學效果，提高課堂教學效率。五問教學法中的問題環(huán)環(huán)相扣，相互之間緊密聯(lián)系、不可分割，成為一個有機的整體，有利于學生整體建構(gòu)知識體系，為培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)創(chuàng)設(shè)新的支點。

參考文獻（編者略）

（責任編輯 郭向和）