“問題—探究”式教學(xué)法在物理教學(xué)中的運(yùn)用

■新鄉(xiāng)市基礎(chǔ)教研室 王永慶

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn) （2017版2020年修訂）》明確指出，高中物理的課程目標(biāo)是在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展。在物理學(xué)科核心素養(yǎng)之中，科學(xué)探究既是基礎(chǔ)，又是核心。在中學(xué)物理課堂教學(xué)中運(yùn)用“問題—探究”式教學(xué)法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式和能力，有利于學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，有利于學(xué)生形成正確的物理觀念。

一、“問題—探究”式教學(xué)法的內(nèi)涵與外延

“問題—探究”式教學(xué)法，就是教師給學(xué)生提供一些事例和問題，讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、聽講等途徑去主動(dòng)探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論。這是“問題—探究”式教學(xué)法的內(nèi)涵。

在探究的方式上，有些問題可以通過已有知識(shí)進(jìn)行邏輯推理與論證得出結(jié)論，這種探究方式可以稱為理論探究；有些問題需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)來獲得證據(jù)后才能得出結(jié)論，這種探究方式可以稱為實(shí)驗(yàn)探究。理論探究和實(shí)驗(yàn)探究是“問題—探究”式教學(xué)法的外延。

從課題的課型及內(nèi)容的角度看，我們可以把需要探究的問題分為小探究和大探究。有時(shí)一節(jié)課中有多個(gè)需要探究解決的問題，并且一個(gè)探究問題用時(shí)相對(duì)較少，這樣的探究可以稱為小探究。有時(shí)整節(jié)課始終圍繞一個(gè)大問題進(jìn)行探究，這樣的探究可以稱為大探究。小探究和大探究也是“問題—探究”式教學(xué)法的外延。

二、“問題—探究”式教學(xué)法的實(shí)施

1.營(yíng)造課堂氛圍

課堂上，教師要鼓勵(lì)學(xué)生注重觀察、勤于思考、敢于質(zhì)疑，大膽進(jìn)行討論甚至爭(zhēng)辯；要充分認(rèn)可學(xué)生的想法，讓他們有自己的觀點(diǎn)，允許他們“想不通”；要充分發(fā)揮學(xué)生的發(fā)散思維能力，使他們敢于說、樂于說。在輕松的環(huán)境下，學(xué)生思維活躍，勇于發(fā)言，樂于思考和探索。營(yíng)造輕松的課堂教學(xué)氛圍，更有利于實(shí)施“問題—探究”式教學(xué)。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境

愛因斯坦指出：“提出問題往往比解決問題更重要。”課堂教學(xué)中，提出問題是實(shí)施“問題—探究”式教學(xué)法的前提，而創(chuàng)設(shè)情境是提出問題的前提。因此，教師要善于創(chuàng)設(shè)問題情境。問題的提出可以有多種方式：一種是創(chuàng)設(shè)的情境中，學(xué)生通過觀察就能提出值得探究的問題；一種是教師在具體的情境中進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生才能提出有價(jià)值的問題；還有一種是教師在創(chuàng)設(shè)的情境中，明確提出具體的供大家探究的問題。

3.選取合適方式

有些問題必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)才能取得證據(jù)并得出結(jié)論，那么這些問題就需要采用實(shí)驗(yàn)探究的方式進(jìn)行探究。只有通過采用實(shí)驗(yàn)探究的方式去尋找證據(jù)，才能很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)思維方式及科學(xué)思維能力。例如：在重力加速度的學(xué)習(xí)中，通過創(chuàng)設(shè)情境說明重力加速度g是物理學(xué)中至關(guān)重要的物理量，提出“如何測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣饶亍边@一明確問題，引導(dǎo)學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)探究的方式進(jìn)行探究。

有些問題通過理論上的推理論證就能夠得出結(jié)論，這些問題可以采用理論探究的方式，讓學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)，解決問題并得出結(jié)論，這樣能很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理和論證能力。例如，在學(xué)習(xí)萬有引力定律時(shí)，通過創(chuàng)設(shè)行星圍繞太陽運(yùn)行的情境，教師提出“行星圍繞太陽運(yùn)行時(shí)，太陽對(duì)行星的引力的大小與太陽和行星的質(zhì)量以及它們之間的距離有什么關(guān)系呢”這一明確問題，引導(dǎo)學(xué)生采用理論探究的方式進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。

4.制定合理方案

無論是實(shí)驗(yàn)探究還是理論探究，探究方案是實(shí)施有效探究的基本保障，設(shè)計(jì)的探究方案一定要合理且易于操作。實(shí)驗(yàn)探究方案中一定要有提出明確的問題、進(jìn)行合理的猜想、選取合適的實(shí)驗(yàn)器材、確定實(shí)驗(yàn)方法與步驟、設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等重要環(huán)節(jié)。理論探究方案中一定要有提出明確的問題、建構(gòu)模型、梳理已有知識(shí)、進(jìn)行歸納推理、得出具體結(jié)論等重要環(huán)節(jié)。

5.形成確切結(jié)論

無論是實(shí)驗(yàn)探究還是理論探究，最終一定要得出明確的探究結(jié)論。這個(gè)結(jié)論既是對(duì)所探究問題的最簡(jiǎn)潔回答，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)在認(rèn)識(shí)上的提煉和升華，以及形成正確物理觀念的最有效途徑。

6.解釋和交流

對(duì)探究方案和探究結(jié)論進(jìn)行解釋和交流，不僅可以提升學(xué)生準(zhǔn)確表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力，還能提升學(xué)生分析與論證的科學(xué)思維能力，而且能夠發(fā)現(xiàn)探究方案中的不足并及時(shí)進(jìn)行修正，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。因此，對(duì)探究方案和探究結(jié)論進(jìn)行解釋和交流是 “問題—探究”式課堂教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)。

三、典型案例的歸納和總結(jié)

在高中物理課堂教學(xué)中，有很多課題在采用“問題—探究”式教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)時(shí)有不少相似之處，因此我們應(yīng)學(xué)會(huì)把相似的課題進(jìn)行歸類，以便找出一些規(guī)律，增強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)效。

在概念課教學(xué)中，速度、加速度、場(chǎng)強(qiáng)等概念的建立過程都可以采用“問題—探究”式教學(xué)法。首先創(chuàng)設(shè)情境確定引入的物理量是描述什么的，即這個(gè)物理量的物理意義，然后提出明確問題——“如何去定義這個(gè)物理量”，再圍繞問題用科學(xué)的方法去確定這個(gè)物理量的定義。

在規(guī)律課教學(xué)中，萬有引力定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理的得出過程既屬于小探究，又屬于理論探究，因此探究環(huán)節(jié)有更多的相似之處；機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律的得出過程則是先理論探究推導(dǎo)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證，這兩個(gè)定律的教學(xué)有更多的相似之處。

總而言之，教師運(yùn)用“問題—探究”式教學(xué)法，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生帶著使命感進(jìn)入一個(gè)有意義的探究；通過環(huán)環(huán)相扣的“問題”驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生進(jìn)入層層遞進(jìn)的探究環(huán)節(jié)，師生頻繁的“問題”互動(dòng)，使得“問題—探究”成為教學(xué)的主線，從而達(dá)成“促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)養(yǎng)成和發(fā)展”的高中物理課程目標(biāo)。