“問題”賦能：指向深度探究的初中物理實驗

許本科

物理實驗教學是物理課堂教學的核心，是訓練學生動手能力、增強學生創(chuàng)新意識的有效途徑。但事實上，不少教師并不重視對物理實驗課的教學，實驗課的效果也和課程標準差距甚遠。筆者聽取兩堂物理實驗課后深受啟發(fā)，撰寫本文，淺述教師教學過程中“問題”設計的思路，從源頭上切實解決學生實驗課中淺層探究的問題。

一節(jié)常態(tài)的物理實驗課：兩三個學生上臺做實驗，一兩個學生上黑板記錄。剩下的四十多個學生做了旁觀者，眼光是游離的，思維是停滯的。這樣的課堂是低效的，不適合全體學生發(fā)展。

另一節(jié)常態(tài)的物理實驗課：教師提問：“在探究物體動能和速度關系時，我們應該如何選擇和放置小球？”學生回答：“將兩個球放在同一斜面的不同高度?！苯處熢賳枴盀槭裁磳⑿∏蚍胖貌煌叨取睍r，許多學生一臉茫然。教師在解釋這一問題后繼續(xù)提問：“這種探究的方法在之前的學習中有哪些應用？”絕大多數(shù)學生面面相覷，一無所知。這就是典型的“淺層學習”，而導致“淺層學習”形成的原因是教師在平時教學中忽略了實驗探究中“有效手段”的培養(yǎng)，所以筆者從以下幾個方面談談個人做法。

一、善于發(fā)現(xiàn)問題，感受神奇世界

物理學是一門建立在觀察和實驗探究基礎上的自然科學，它源自生活，又服務于生活。我們在家中就能發(fā)現(xiàn)許多值得思考的問題：聲音是怎么產生的？為什么冬天洗澡會發(fā)現(xiàn)浴室內的鏡子模糊而夏天卻沒有這現(xiàn)象？家中大門的“貓眼”為什么從外向里看幾乎看不見，而從里往外看卻看得清楚且范圍廣？菜刀刀口為什么無比鋒利，而刀柄卻非常粗大？當你打開電源開關時，為什么燈會發(fā)光……

在物理實驗教學中，教師應引導學生注意生活中的物理現(xiàn)象，鼓勵學生提出問題，激發(fā)學生觀察、思考和解決問題的強烈愿望。同時，在實驗教學設計中，教師應評價學生的“問題”在生產和生活中的應用，培養(yǎng)學生關心社會、熱愛生活、崇尚科學的品格。

二、創(chuàng)設問題情境，激發(fā)探究欲望

著名教育家陶行知先生曾說：“發(fā)明千千萬，起點是一問。”可見“問題”是科學創(chuàng)新的本源，大力倡導的“問題解決式學習”完全符合當前的教育規(guī)律，能夠更好地解決學生實驗中淺層探究問題。

案例一：關于“光的直線傳播”引入。

圖1：教師演示“小孔成像”實驗，提問：“為什么會在薄膜上呈現(xiàn)一個倒立的像？”

圖2：教師演示“手影”實驗，提問：“墻上為什么會有栩栩如生的動物形狀？”

案例二：關于“升華”和“凝華”的引入。

圖3：將試管中放入少量干冰，試管口的氣球為什么會慢慢膨脹？

圖4：過一會兒，試管的底部為什么會結上一層厚厚的霜？

引入效果：“生活處處皆物理?！苯處熗ㄟ^生活中有趣的物理現(xiàn)象引入新課，從而引發(fā)學生的思考，為后面實驗的“深度探究”打下基礎。

三、巧設“問題串”，體驗科學探究

古希臘教育家亞里士多德說過：“思考始于對問題的驚訝?！痹O置有效的“問題串”進行物理實驗導學，可以把相關聯(lián)的單個問題通過思維遞進且符合學生認知的方式展現(xiàn)出來?！皢栴}串”不僅關注教師的實驗教學過程，而且關注學生的實驗探究過程，同時有效地促進師生的互動，真正實現(xiàn)學生對實驗的“深度探究”。

案例一：如何巧妙做好“響度”到“音調”的教學過渡。

問題1：除了響度，聲音還有其他特征嗎？請同學們認真、仔細聽老師播放下面這首歌曲并感受不同之處。

問題2：你能把最后一句“那是青藏高原”中“高”這個詞給唱上去嗎？

問題3：如果唱不上去，我們試圖再大聲唱，看能不能把“高”唱上去？

問題4：僅僅用“響度”還不能完全描述聲音的特性，剛剛同學們唱的“高”唱不上去，說明聲音還存在其他的特征，同學們能給這個特征起個名字嗎？

“問題串”的設計意圖：

突出問題：在學習聲音特性“響度”和“音調”時，學生不能很好地理解“聲音的高低”和“聲音的強弱”，導致他們往往混淆“響度”和“音調”這兩個聲音特征。

突破難點：在問題2和問題3中，教師根據(jù)學生不能將“高”唱上去的實際情況，要求學生聲音再大一點，看能不能把“高”唱上去，結果發(fā)現(xiàn)還是唱不上去，學生通過切身體會知道“高”字之所以唱不上去，是因為聲音還存在另一特性——音調。所以，本實驗不僅通過4個問題遞進式地從“響度”學習到“音調”，而且巧妙地化解了學生對“響度”和“音調”區(qū)分的困惑。

案例二：感受力臂。

問題1：力的作用效果會受到哪些因素的影響？

問題2：在探究“杠桿平衡條件”的實驗中（圖5），這三個因素是否發(fā)生了變化（表1）？

問題3：這樣得到的平衡條件有沒有局限性？如果有，你能否嘗試通過增加一組數(shù)據(jù)來改變力的方向？

“問題串”的設計意圖：

突出問題：在平時的課堂教學中，由于大多數(shù)教師都是水平調節(jié)平衡杠桿，杠桿力臂的長度與杠桿支點到力作用點的距離是一致的，學生很難理解“杠桿支點到力作用線的距離”的定義。

突破難點：教師可以繼續(xù)用彈簧測力計斜著拉杠桿平衡，記下力的大小和杠桿上對應的示數(shù)，從而理解力臂的定義。增加的這組數(shù)據(jù)，使得杠桿平衡條件結論更具有普遍性。同時，可以將“多次實驗”的方法遷移到長度及質量的測量、小燈泡實際功率的測量、光的折射規(guī)律的探究、探究電流、電壓和電阻等之間的關系等實驗探究中，歸納了“多次實驗”在不同實驗中的重要作用。

四、評估提問效力，反思提問行為

1.問題要著眼學生學情。

教師必須分析學生的實際學習情況，了解每個學生的知識儲備和學習能力。只有在此基礎上，才能從學生的實際需要出發(fā)，設計出能夠觸及學生認知沖突的問題，從而激發(fā)學生探究物理實驗的積極性和解決實際問題的強烈欲望。

2.問題要與教學目標密切相關。

教學目標在教學活動中具有重要的導向性，是教師教學活動的起點和終點，是指導“教”與“學”目標實現(xiàn)的依據(jù)。因此，教師在實驗教學中設置問題時，要認真研讀課本、教參，要吃透課程標準。問題的提出要結合教學目標和學生的學情，難度要有一定的梯度。只有這樣設計出來的問題，才更合理、更有效，實驗教學效果才有保障。

3.問題設置要有明確的方向性。

無論教師是在實驗教學中通過創(chuàng)設情境提問，還是在實驗教學設計中以“問題串”的形式提問，所有問題都要指向學生的困惑。只有這樣才能引起學生的認知沖突，激發(fā)學生的學習興趣。

綜上所述，在初中物理實驗教學設計中，教師應善于結合學生的生活實際，合理創(chuàng)設問題情境和巧設“問題串”，充分體現(xiàn)教師在教學中的主導作用和學生在學習中的主體地位，真正實現(xiàn)在“雙減”政策下實驗的“深度探究”。

（左毓紅）