基于問題生成的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的應(yīng)用

曹鈴鈴

（江陰市申港中學(xué)，江蘇 無錫 214443）

0 引言

實(shí)驗(yàn)是初中物理中的重要一環(huán)，它既是用以教學(xué)的有效手段，也是考試的核心考點(diǎn)。初中物理實(shí)驗(yàn)通常的教學(xué)方法為：教師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，學(xué)生根據(jù)教師的講解按部就班地做實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方法的好處在于教學(xué)過程可控，教師可以在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)。當(dāng)然，這種教學(xué)方法的弱點(diǎn)也顯而易見。在這種教學(xué)方式下，學(xué)生缺少主動(dòng)探索的過程，學(xué)生的思維能力和實(shí)踐能力無法得到有效訓(xùn)練?；趩栴}生成的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改變了這一教學(xué)狀態(tài)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)充滿活力，學(xué)生能夠真正地參與進(jìn)來。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，教師根據(jù)教學(xué)情況，適時(shí)生成有效的問題，可以增強(qiáng)學(xué)生課堂專注度，提高學(xué)生思維能力[1]?！皽y量小燈泡的電功率”是初中物理重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以采用基于問題生成的教學(xué)方法。

1 由問題生成想法

實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證各種奇思妙想的方法。因此，初中物理應(yīng)該從學(xué)生的奇思妙想出發(fā)。初中生好奇心重，對日常生活中的各種物理現(xiàn)象十分感興趣，希望了解這些物理現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)。但是，新奇的想法并不是憑空產(chǎn)生的，除了需要學(xué)生的好奇心外，還要存在引爆好奇心的導(dǎo)火索?；趩栴}生成的教學(xué)方法將問題當(dāng)成了導(dǎo)火索。教師可以基于真實(shí)的物理情境，生成能夠引發(fā)學(xué)生思考的問題，讓學(xué)生思考。當(dāng)學(xué)生苦苦思考無法解決這些問題時(shí)，他們則產(chǎn)生了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需求。這個(gè)就是由問題到想法的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。

教師提出問題：“你們知道各種家用電器的電功率嗎？”這個(gè)問題來源于實(shí)際生活。學(xué)生學(xué)習(xí)過電功率知識(shí)后自然會(huì)對家里各種用電器的電功率產(chǎn)生好奇。由于學(xué)生缺乏觀察，他們不能說出常見用電器的電功率。教師展示一些家用電器的銘牌，如電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等。學(xué)生可以直觀地從銘牌上讀出這些用電器的額定功率?；陔娨暀C(jī)的銘牌（如圖1 所示），教師提出問題：“這臺(tái)液晶電視機(jī)的額定功率是170W，是不是它在所有時(shí)候的功率都是170 W？”結(jié)合前面所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，學(xué)生能夠回答出“在額定電壓下，這臺(tái)電視機(jī)的功率是170 W?！苯處熃又岢鰡栴}：“如果一臺(tái)用電器的銘牌破損，無法看清了，如何知道它的額定功率呢？”學(xué)生脫口而出：“可以通過實(shí)驗(yàn)測出它的額定功率。”學(xué)生已經(jīng)對測量用電器的額定功率有了一定想法。教師使用問題對學(xué)生的想法進(jìn)行限定，防止學(xué)生的想法超過實(shí)際，無法完成。教師提出問題：“我們可以從最簡單的用電器出發(fā)測量額定功率，你們選什么來研究呢？”許多學(xué)生想到了小燈泡。小燈泡額定電壓、額定電流都較小，適合初中生用來做實(shí)驗(yàn)。而且，小燈泡的實(shí)際功率可以從亮度上直觀地感受出來，方便了學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

圖1 電視機(jī)銘牌

教師不斷生成問題使學(xué)生產(chǎn)生探究的想法，并且對學(xué)生的想法進(jìn)行限定，達(dá)成了從問題到想法的教學(xué)目標(biāo)。教師的問題環(huán)環(huán)相扣，不斷引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生產(chǎn)生了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的想法。精彩的生成立足于學(xué)生對教學(xué)情境的感悟、體驗(yàn)、理解和教師的啟發(fā)，實(shí)質(zhì)上是一種師生、生生、生本（課本）、生稿（教學(xué)案、導(dǎo)學(xué)案，或講學(xué)稿）等互動(dòng)[2]。

2 由問題生成設(shè)計(jì)

在產(chǎn)生探究想法后，學(xué)生還不能直接去實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷W(xué)生還沒有具體的實(shí)驗(yàn)方案。只有在學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案后，他們才可以開展實(shí)驗(yàn)。教師可以通過問題生成的方式引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以由粗到細(xì)，逐步實(shí)現(xiàn)具體的方案。在學(xué)生設(shè)計(jì)的過程中，教師要不斷生成問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。如果學(xué)生進(jìn)行不切實(shí)際的設(shè)計(jì)，將無法進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。

教師提出問題：“測量小燈泡的電功率，需要測量哪些物理量？”學(xué)生結(jié)合電功率定義式P=UI 說出：“需要測量電壓和電流?！苯處熥穯枺骸叭绾螠y量電壓和電流？”學(xué)生回答：“可以在小燈泡兩端并聯(lián)電壓表來測量小燈泡的電壓，可以和小燈泡串聯(lián)電流表測量通過它的電流?！苯處熢偬岢鰡栴}：“我們需要測量的是小燈泡的額定功率，如何才能夠使小燈泡兩端的電壓為額定電壓？”學(xué)生回答：“可以在電路中接入滑動(dòng)變阻器，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變電路中的電流，從而改變小燈泡兩端的電壓。”教師提出問題：“此實(shí)驗(yàn)需要用到哪些實(shí)驗(yàn)器材？”學(xué)生回答：“小燈泡、電流表、電壓表、導(dǎo)線、電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器等?！苯處熖釂枺骸皩?shí)驗(yàn)電路圖是什么樣的呢？請畫出它?！苯處熃o予學(xué)生充分時(shí)間討論，繪制實(shí)驗(yàn)電路圖。如圖2 所示是學(xué)生繪制的測量小燈泡額定功率的電路圖。針對學(xué)生繪制的電路圖，教師提出問題：“關(guān)閉開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該滑到什么位置？為什么？”學(xué)生回答：“應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右邊，這樣可以使滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，起到保護(hù)電路的作用。”教師提出問題：“如何使小燈泡的電功率為額定功率？”學(xué)生思考后回答：“可以一邊觀察電壓表的示數(shù)，一邊調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓為止，此時(shí)小燈泡處于額定功率下工作。”

圖2 學(xué)生繪制的測量小燈泡額定功率的電路圖

教師不斷生成問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路。教師先針對測量的關(guān)鍵物理量提問，讓學(xué)生思考所需要使用的測量工具。然后，教師要求學(xué)生列舉出實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)器材，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。在學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路圖后，教師針對性地提出問題，幫助學(xué)生順利完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)。教師的問題生成啟發(fā)了學(xué)生思維，提升了學(xué)生探究能力。

3 由問題生成操作

實(shí)驗(yàn)操作是激動(dòng)人心的過程，許多學(xué)生沉浸在其中。但是，學(xué)生不進(jìn)行思考的操作是無效的，無法促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展。教師可以生成問題引導(dǎo)學(xué)生思考，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的效率。實(shí)驗(yàn)總是會(huì)出現(xiàn)許多意外。如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)了意外，教師可以針對學(xué)生的操作意外提出問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)操作要求嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，不能隨心所欲。教師可以應(yīng)用問題對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作更具有針對性。

教師提出問題：“設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路圖后，我們就可以連接實(shí)物了。在連接實(shí)物過程中有哪些注意點(diǎn)？”這個(gè)問題考查學(xué)生進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。學(xué)生回答：“先找到電源，從電源的正極出發(fā)，先連接串聯(lián)電路一直到電源的負(fù)極，然后再連接并聯(lián)電路?！苯處熖岢鰡栴}：“在連接實(shí)物的時(shí)候，開關(guān)應(yīng)該斷開還是閉合？”學(xué)生回答：“應(yīng)該斷開，這樣可以起到保護(hù)電路的作用。”在學(xué)生連接好實(shí)物電路后，教師提出問題：“在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)該如何記錄數(shù)據(jù)？”學(xué)生回答：“根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格，將測量到的數(shù)據(jù)記錄在表格中?！苯處熥寣W(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格。設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表格后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析他們所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表格是否滿足實(shí)驗(yàn)探究的需求。如果學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格不滿足實(shí)驗(yàn)需求，還要重新修改。接下來，學(xué)生可以開始實(shí)驗(yàn)。有些小組在閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮。教師要求學(xué)生查找故障原因，并解決故障。學(xué)生先檢查各處的電線接頭，然后檢查實(shí)驗(yàn)器材，直至找到故障點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)操作后，學(xué)生測量出許多數(shù)據(jù)，教師提出問題：“這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)足夠了嗎？”這個(gè)問題引發(fā)了學(xué)生評估實(shí)驗(yàn)操作是否滿足探究的需求。

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師很少能夠提出問題。實(shí)際上，教師及時(shí)生成問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，可以使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作更為嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。教師的問題生成也保證了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能還不足，教師的指導(dǎo)對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要。問題生成和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程十分貼合，有助于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有序開展。

4 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)是探究的過程，需要針對某個(gè)問題提出解決的方法，或者針對某個(gè)問題下結(jié)論。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，許多教師直接將數(shù)據(jù)處理方法告訴學(xué)生，學(xué)生根據(jù)教師所說的方法去處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。這種教學(xué)方法沒有給學(xué)生處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論的機(jī)會(huì)，教學(xué)效果不好。基于問題生成的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)用適時(shí)生成的問題引導(dǎo)學(xué)生處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作在表格上記錄了許多數(shù)據(jù)。教師提出問題：“根據(jù)數(shù)據(jù)，你們知道小燈泡的電阻是多少嗎？”學(xué)生應(yīng)用歐姆定律來計(jì)算。通過計(jì)算，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻不是一個(gè)定值，而是隨著電壓的增加，電阻在增加。教師提出問題：“可以采用什么更為直觀的方法了解小燈泡電阻的變化？”學(xué)生想到了作圖法。教師讓學(xué)生作圖。如圖3 所示是學(xué)生作的小燈泡兩端電壓和通過它的電流的圖像。圖線是一根曲線，充分說明了小燈泡的電阻在不斷變化。教師提出問題：“如何計(jì)算出小燈泡的額定功率？”學(xué)生在圖像上選取電壓為額定電壓的點(diǎn)，找出所對應(yīng)的電流，然后應(yīng)用P=UI 來計(jì)算小燈泡的額定功率。教師提出新的問題：“如果測量出小燈泡不亮?xí)r的電阻，能否應(yīng)用它來計(jì)算小燈泡的額定功率？”學(xué)生回答：“不行，因?yàn)樵陬~定電壓下，小燈泡的電阻和燈泡不亮?xí)r的電阻相差較大?！?/p>

圖3 小燈泡兩端電壓和通過小燈泡的電流圖像

教師不斷生成問題，引導(dǎo)學(xué)生處理數(shù)據(jù)。學(xué)生不僅使用公式計(jì)算的方法處理了數(shù)據(jù)，還采用圖像法直觀地處理了數(shù)據(jù)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，小燈泡的電阻并不是一成不變的。雖然本實(shí)驗(yàn)的目的是測量小燈泡的額定功率。但是，教師利用問題生成的方式引導(dǎo)學(xué)生分析電阻變化，可以使學(xué)生對額定功率概念理解更為深入。最后，教師還利用問題對額定電壓、額定電流、額定功率三者的關(guān)系進(jìn)行了強(qiáng)化。根據(jù)初中物理學(xué)科的特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生在課堂上充分展示思維發(fā)展的情況，實(shí)現(xiàn)教師有效生成資源的獲取[3]。教師關(guān)注學(xué)生的發(fā)展，適時(shí)生成滿足學(xué)生發(fā)展需求的問題，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。