物理課堂有效問題情境的創(chuàng)設(shè)
——以牛頓第一定律教學(xué)為例

孔紅艷，柴海鑫，趙夢祥

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，西安 710119

普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出，要在問題情境中引導(dǎo)學(xué)生[1]。高中物理相較于初中物理，知識點(diǎn)增多，理論性和綜合性更強(qiáng)，物理表述更加規(guī)范；學(xué)科間相互聯(lián)系尤其是與數(shù)學(xué)科目相互滲透，很多綜合性大題需要一定的函數(shù)、幾何能力，對學(xué)生的能力要求較高；物理教材中的定理、定律等僅靠記憶完全不夠，許多模型較為抽象，難以理解。傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)中，教師提問只是與學(xué)生進(jìn)行簡單的問答，學(xué)生回答也僅局限于教材上的知識，回答錯(cuò)誤時(shí)教師為了趕課程進(jìn)度而選擇自己問答，機(jī)械地讓學(xué)生回答是或否，問題設(shè)計(jì)不夠深入，不利于學(xué)生發(fā)散思維和高效學(xué)習(xí)。學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中必須要進(jìn)行思考。因此，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有效問題情境，對引導(dǎo)學(xué)生參與課堂、增強(qiáng)學(xué)生對課堂的興趣、加深對課程的理解具有十分重要的意義。

1 ARCS動(dòng)機(jī)模型

ARCS動(dòng)機(jī)模型是美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)的約翰·凱勒教授提出的一個(gè)動(dòng)機(jī)激發(fā)模型，其由四部分組成，即注意（Attention）、關(guān)聯(lián)（Relevance）、信心（Confidence）、滿意（Satisfaction）[2-3]。注意策略是指教學(xué)者吸引學(xué)生對課堂的注意力，激發(fā)學(xué)生對課堂的興趣，學(xué)生關(guān)注課堂是學(xué)習(xí)的先決條件；關(guān)聯(lián)策略是指在教學(xué)過程中利用與課堂相關(guān)的素材，聯(lián)系學(xué)生生活、先驗(yàn)知識等，學(xué)習(xí)者感受到知識與自身的相關(guān)性；信心策略是指學(xué)習(xí)者有對成功的渴望，對學(xué)習(xí)目標(biāo)產(chǎn)生成功的信念，主動(dòng)提出見解；滿意策略是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中獲得滿足感，較滿意自己的行為后果，符合預(yù)期的期望并產(chǎn)生積極的效果。此模型主要是通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，找到與學(xué)生相關(guān)的知識維持其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心從而增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的滿足感。關(guān)注的是如何通過教學(xué)設(shè)計(jì)來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)問題[4]。

2 教育戲劇

教育戲劇是指運(yùn)用戲劇和劇場的技巧來從事教育教學(xué)，其不以表演為目的，借用戲劇途徑推進(jìn)人的社會學(xué)習(xí)，對人的認(rèn)知發(fā)展情緒、個(gè)性社會性的發(fā)展發(fā)揮積極的促進(jìn)作用[5]。學(xué)生在與老師、同學(xué)的相互關(guān)系中可以自主構(gòu)建、發(fā)展自己的知識。教育戲劇強(qiáng)的學(xué)生從“做”中學(xué)，注重學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)參與感。

3 有效問題情境

問題情境指教師有目的、有意識地創(chuàng)設(shè)各種情境，在情境中對學(xué)生發(fā)問，引導(dǎo)學(xué)生得出答案。近年來，提高教學(xué)的有效性是我們一直研究的熱點(diǎn)話題，學(xué)校、教師一直都在試圖擺脫應(yīng)試教育的桎梏。但在具體教學(xué)過程中，教師往往會向應(yīng)試教育的方向偏離，因此從問題情境角度切入對提高教學(xué)的有效性十分必要。愛因斯坦曾說，提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要。教師在課堂上創(chuàng)設(shè)有效問題情境，有效提問學(xué)生，能擴(kuò)散學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

心理學(xué)家魯賓斯坦在《關(guān)于思維和它的研究道路》中曾指出：思維是由問題情境產(chǎn)生的，而且是以解決問題情境為目的的[6]。因此，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境對于學(xué)生的思維發(fā)展十分必要。

4 高中物理教學(xué)中的有效問題情境

ARCS動(dòng)機(jī)模型作為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的模型，從注意、關(guān)聯(lián)、信心、滿意四個(gè)層面出發(fā)，維持學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣。而教育戲劇則是通過在教學(xué)中讓學(xué)生扮演角色，用戲劇的方式全身心主動(dòng)參與教學(xué)，這與教師在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境的方向與思路不謀而合，因此，三者的結(jié)合對于提高物理課堂的有效性大有裨益。本文以牛頓第一定律教學(xué)為例，列舉出有關(guān)問題情境創(chuàng)設(shè)的教學(xué)片段。牛頓第一定律是經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容之一，它指出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，是高中物理課程的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)此節(jié)內(nèi)容前，學(xué)生在腦海中已初步形成力的概念，對于基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識有了初步掌握。牛頓第一定律的課堂知識結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（說明：注意策略—A，關(guān)聯(lián)策略—R，信心策略—C，滿意策略—S）

圖1 牛頓第一定律的課堂知識結(jié)構(gòu)圖

4.1 情境創(chuàng)設(shè)1：課堂導(dǎo)入

師：請大家作為辯手，判斷論點(diǎn)是否正確。

亞里士多德通過大量生活經(jīng)驗(yàn)——“馬拉車，車子會運(yùn)動(dòng)；不拉車，車子會逐漸停下來”“人推車，車運(yùn)動(dòng)；不推車，車停止”等得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止下來。即力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

生1：正確，生活中還有很多這樣的例子，踢足球時(shí)，踢一下球就會運(yùn)動(dòng)，所以力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

生2：錯(cuò)誤，我們初中的時(shí)候就已經(jīng)學(xué)過，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

生3：我們之前學(xué)到的是力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，那與上面提到的生活經(jīng)驗(yàn)是否會有沖突？

師：同學(xué)們的回答都非常好，我們初中時(shí)候確實(shí)學(xué)過力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，那為什么物體在施加力的作用時(shí)會運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用時(shí)會靜止呢？我們是否要一起推翻科學(xué)家的猜想呢？請同學(xué)們集思廣益，一起思考探究。

設(shè)計(jì)意圖：A——通過前人的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)，與學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)對比，讓學(xué)生“設(shè)身處境”，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生的探究欲望；通過設(shè)置辯論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自覺參與課堂。

4.2 情境創(chuàng)設(shè)2：實(shí)驗(yàn)探究

師：每個(gè)人的桌上都有一支粉筆，現(xiàn)在輕推粉筆，粉筆滾動(dòng)，手拿開，粉筆停止運(yùn)動(dòng)；加大力氣推動(dòng)粉筆，粉筆會運(yùn)動(dòng)得更久，甚至掉下桌面。觀察這兩次小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同呢？

生：第二次用力推動(dòng)粉筆后，即使沒有力的作用，粉筆也會向前運(yùn)動(dòng)一段距離再停止，所以物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持。

師：同學(xué)們觀察得非常仔細(xì)。物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，這個(gè)結(jié)論正是在亞里士多德兩千多年后，偉大的科學(xué)家伽利略提出的。為了驗(yàn)證結(jié)論的正確性，物理課堂中我們應(yīng)該通過什么手段進(jìn)行驗(yàn)證？

生：通過實(shí)驗(yàn)探究。

師：既然亞里士多德認(rèn)為，物體最終停止運(yùn)動(dòng)是因?yàn)闆]有受到力的作用，那么我們怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明他的結(jié)論是錯(cuò)誤的呢？

生：物體受到力的作用但運(yùn)動(dòng)停止，或者物體沒有受到力的作用卻還能運(yùn)動(dòng)。

師：沒錯(cuò)！伽利略正是通過我們所提的第二種方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——物體未受力的作用仍能運(yùn)動(dòng)。接下來，我們通過實(shí)驗(yàn)探究填寫表1。

表1 理想斜面實(shí)驗(yàn)記錄表

伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)戲劇扮演如圖2所示[7]。

圖2 理想斜面實(shí)驗(yàn)戲劇展示圖

通過以上實(shí)驗(yàn)和戲劇表演，學(xué)生由此得出結(jié)論：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

過渡：笛卡爾認(rèn)為，如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。

設(shè)計(jì)意圖：A——設(shè)置圖例展示，學(xué)生加深對力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解，維持對課堂的興趣；C、S——通過動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，總結(jié)歸納得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，增加學(xué)生對課堂的自信心和滿意度；通過設(shè)置戲劇環(huán)節(jié)，增加學(xué)生的課堂參與度，強(qiáng)化新知識。

4.3 情境創(chuàng)設(shè)3：結(jié)論呈現(xiàn)

師：偉大科學(xué)家牛頓有一句至理名言“我之所以看得更遠(yuǎn)，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀薄Ｔ谫だ院偷芽柟ぷ鞯幕A(chǔ)上，牛頓提出了動(dòng)力學(xué)的一條基本定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。在學(xué)習(xí)完定律之后，我們繼續(xù)思考一下，物體會不會一直保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？

生：不會，不受力的作用的物體不存在。

師：牛頓第一定律所描述的是一種什么狀態(tài)？

生：是一種理想狀態(tài)，我們是通過理想斜面實(shí)驗(yàn)邏輯推理得出的，并未進(jìn)行直接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

師：很好！物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這一屬性也有它的專屬概念，我們下節(jié)課繼續(xù)來學(xué)習(xí)這一固有屬性。

設(shè)計(jì)意圖：R——通過科學(xué)家的故事以及通俗名言，維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；通過不斷的問題驅(qū)動(dòng)，循循誘導(dǎo)學(xué)生得出最終結(jié)論，升華內(nèi)容。

5 小結(jié)

學(xué)起于思，思源于疑，有效提問是課堂教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)。教師創(chuàng)設(shè)問題情境，可以綜合教學(xué)手段，激發(fā)探究欲望。首先，要有一定的趣味性，如在課堂中播放多媒體音 頻、設(shè)計(jì)精彩的板書、引入古詩文導(dǎo)入以及講一些科學(xué)家的小故事等來激發(fā)學(xué)生的探究欲望，從而引起學(xué)生對課堂的關(guān)注度。符合學(xué)生認(rèn)知，讓學(xué)生對物理的表面現(xiàn)象感興趣，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到對理論知識的學(xué)習(xí)中。其次，要設(shè)置梯度問題，由淺入深地對學(xué)生進(jìn)行提問，讓學(xué)生感受到知識易于接受。除此之外，教師應(yīng)該有的放矢、有針對性地提出一些物理問題，從生活中的情境出發(fā)，讓學(xué)生感受到物理知識與自身的相關(guān)性，學(xué)生“親其師”才能“信其道”。在物理課堂中創(chuàng)設(shè)問題情境，能起到激勵(lì)與引領(lǐng)、啟發(fā)與反思的教學(xué)作用[8]。教師應(yīng)以有效問題為支點(diǎn)，以問題情境為杠桿[9]，有效運(yùn)用ARCS動(dòng)機(jī)模型創(chuàng)設(shè)問題情境，將教育戲劇融入教學(xué)，讓學(xué)生在問題情境中做學(xué)習(xí)的主人，感受物理知識的魅力，共同創(chuàng)設(shè)高效的物理課堂。