物理探究活动中有效问题设计的研究

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新课程强调科学探究在物理教学中的重要作用，科学探究既是物理课程的重要目标之一，也是物理课程的重要内容，还是一种重要的学习方式，物理新教材中，最突出的一个特点是强调探究式学习，但是，当前很多的课，特别是公开课、教研课，脱离了本真。

提高科学探究活动的质量是当前课程改革的重要命题，也是每个物理教师要重视的教学工作，本文谈谈在物理探究活动中如何进行有效问题的设计，以便提高课堂教学质量，请斧正。

1　对有效问题的理解

爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要”，任何一种研究都是以问题的探究开始的，有问题才有思考，有思考才有进行研究性学习的可能，所以问题是研究的基础，有效问题就是一切从学生的实际出发，根据学生的认知水平、知识基础和生活体验，学生能够依据自己的知识、思维、能力，针对问题建立科学假说，通过相互协作，经过教师的引导，获得证据去验证假说，进而解决提出问题，有效问题贴近学生生活的题材，极大地唤起学生的学习兴趣，促进他们依据已有生活实践经验，积极思考，有效问题要注意“三度”——参与度、思维度和达成度。

在传统教学中，学生要解答的问题都是教师预先设计好的，机械地提供给学生，学生感受不到——我为什么要解决这个问题，解决这个问题有什么价值或意义，只是被动地解答老师出示的问题长此以往，学生就会缺乏发现问题、提出问题的意识和能力教学是有计划、有目的的活动，因此没有预设就没有教学，只有生成没有预设的课堂教学实质上是“放羊”，是放弃教学的责任加个问号不等于提出一个问题，这样提出的问题对学生的能力培养没有什么价值，例如走出屋外看到天空是蓝色的，因而提出“天空为什么是蓝的”，看到树是绿色的而提出“树为什么是绿的”，这样把看到的现象机械地添了一个问号，就作为问题让学生思考，并不能培养学生的思维能力，有价值的问题常常来自于问题背景中的有关质疑，以上述的“天空为什么是蓝的”为例，如果在学生中原有的认知是空气是无色的，那么应该得出天空是无色的结论，而事实是蓝色的，然后由此提出探讨议题，这样才是培养探索思维的表现，这样提出的问题才有意义。

在探究性学习中，教师要创设一定的情境，提出有效问题，用丰富多彩的亲历活动，充实教学过程，一节探究课，无论教师采取何种手段，一支粉笔也好，多媒体技术也罢，都必须将学生置于主体地位，学生学习的过程是学生自己在原有知识基础之上进行自我建构的过程，这是任何外在手段都不能替代的，教师的教必须转化为学生的学，探究的过程实际上就是教师通过组织、引导和激励，努力推动学生进行自主学习的过程。

2　有效问题设计的四个原则

2.1　探究活动中有效问题要因学生而设的原则

案例：课题高一年级新授课——《摩擦力》

课一开始，教师为了活跃课堂气氛，吸引学生注意，激发学生兴趣，创设了一个生活情境——同学们，在桌子上给文具盒一个初速度，文具盒最终会停下来，这说明什么问题?

学生答：有阻碍它前进的力

师问：那这个力是谁给的，在什么情况下产生这个力呢?

引导回答：与桌面接触，且有相对滑动，才产生这个力。

师：对，这就是初中已经有了的概念，滑动摩擦力。

教师演示：教师在桌子上给一个木块一初速度，让学生观察木块的运动

老师引导学生进行各种实验探究，得到了摩擦力产生的条件和结论后，教师接着进行教学活动，面对全体学生说：“下面同学们用手搓自己的课桌。”

试着来分析这句话，为什么要让学生搓自己的课桌?学生在进行这个活动之前，对自己为什么这样做豪不知情，好像是老师要求的，我们就这样做。

可以说，这样的活动问题情境不具有实际意义，不能引发学生的思考，也不能激发学生的兴趣，或者说不是有效问题，从问题实质来看，它是教师自己设计的，而不是学生在生活中自主产生的，看似离学生很近的问题，实际上远离了学生思维实际，因此，这种为了营造所谓的课堂气氛，达到所谓的精彩生成的做法，只能是教师的一相情愿，学生不会理你。

如果上升到教学思想的高度，这就是老师牵着学生的鼻子走，学生自主探究性体现不够，这个活动之前，教师应该这样来问：“摩擦力是不是由物体间的相对运动或有相对运动趋势产生的?你能想出哪些办法来验证?”经过学生充分的讨论，然后选择一些易于操作、便于动手的方法，比如用手搓自己的课桌，当然，这要体现教师的经验和教学机智。

像这种“下面我们来做一个活动”的语言比比皆是，不胜枚举，教师根本没有想到这样的问题、活动是自己强加给学生的，并不是学生自主产生的，当然关于提问题，有专家就认为“问题可以由老师提，也可以由学生提”，但理想的课堂状态应该是学生自己提出问题，然后自己想办法来解决提出的问题。

探究活动中问题要因学生而设，学生对实验的目的和操作过程不甚了解，往往抓不住实验现象的本质特征，教育教学过程中，不是学生不会提问题，关键是老师的引导有没有到位?老师代替学生提问题，老师帮学生得出结论的现象比较普遍，学生的自主探究并未真正落到实处，搭花架子、空有其表的探究比比皆是，课堂教学中，创设情境设计问题，无可厚非，但不考虑学生应有的生活实际，为情境而情境，为生活而生活。只能适得其反，课堂气氛死气沉沉也就理所当然，学生无法感受学习的价值，体悟不到物理知识的有用也就顺理成章。

2.2　探究活动中有效问题的理性思维需要有效感性材料作为支撑的原则

有效问题力求贴近生活，有效问题从不屑于干巴巴的知识罗列，而总是力求以学生的现实生活为背景，对于中小学生而言，其抽象思维能力尚处于不断的发展之中，理性思维往往需要感性材料作为支撑，丰富多彩的现实生活是学生学习的兴趣之源，所以，有效问题总是力求贴近生活，从生活中挖掘丰富的课程资源，让生活材料为课堂教学服务。

案例：课题“圆周运动的实例分析”

利用手段创设学生骑车拐弯录像、魔盘、本班学生手拉手的离心游戏、棉花糖制作过程短片等真实的学生非常熟悉的生活情景，来激发学生的兴趣；引入圆周运动的实例分析。

问题1：火车车轮结构与汽车车轮结构的不同点?

有效感性材料：许多同学都坐过火车，但对火车车轮结构并不了解，这对于解决火车拐弯问题是一个难点，突破教学中的难点，启发学生的思维，制作了火车车轮教具，并准备了两人一组的小火车模型，在教学中先让学生仔细观察、描述车轮结构，然后再来讨论火车在水平转弯时会出现的问题，这样有了车轮结构的感性基础，学生讨论问题就容易一些。

问题2：放录像火车转弯的情景，当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢?

有效感性材料：

(1)用课件分析内外轨等高时向心力的来源(因为在实际设计中不存在)。

a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。

b：外轨对轮缘的弹力提供向心力。

c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。

(2)介绍实际的弯道处的情况。

a：用录像资料展示实际的转弯处一外轨略高于内轨。

b：用课件展示此时火车的受力情况，并说明此时火车的支持力N的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。

c：进一步用课件展示此时火车的受力示意图，并分析得到：此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。

d：强调说明：转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力N来提供这样外轨就不受轮缘的挤压了。

问题3：火车转弯时，它做圆周运动，对应的轨迹圆是倾斜的?

有效感性材料：学生遇到在路基倾斜的弯道上转弯的汽车、火车的问题时，最容易出现的错误认识，是认为运动所对应的轨迹圆是倾斜的，不在水平面上，可结合视频图片，向学生展现出两种转弯轨迹(内外轨等高时、内外轨不等高的实际弯道处)，让学生讨论可能性后，让每一名学生利厢漏斗中的乒乓球转动的实验，模拟出汽车转弯时的水平圆轨迹，使学生从两种可能中选出了正确地答案。

学生在学习物理前潜在的错误观念，对学生学习思维的干扰是不可忽视的，物理教师在课堂教学中要努力研究学生的实际心理特点与现有知识水平，针对学生学习高中物理的思维障碍特点，大胆创新实验，展示过程，纠正前物理概念，引导学生分析，获得形成正确的归纳条件，这样才能启迪学生的思维，有效地实现教学目标。

2.3　探究活动中有效问题应该是简洁的原则

“本真”是教学之灵魂，“有效”乃课堂之永恒追求!以简朴的形式，达到高效的收获，——这是我们为追寻有效教学而倡导的本真课堂，让我们一起返蹼归真，追寻最本色的课堂，努力实现“简简单单教课本，完完全全为学生，扎扎实实求发展”的教学理想，牛顿在其《自然哲学的数学原理》中指出：“自然界不作无用之事，只要少做一点就成了的，多做却是无用；因为自然界喜欢简化，而不爱用什么多余的原因来夸耀自己，”爱因斯坦也认为，逻辑简单的东西虽然不一定就是物理上真实的东西，但物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，物理之美的本质就是简单性，因此，“要从尽可能少的假说或公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的经验事实”，“要寻找一个能把观察到的事实联系在一起的思想体系，它将具有最大可能的简单性。”

课堂教学活动过于繁琐、复杂，反而会让学生产生厌学情绪，特别教师决不能生搬硬套，而应根据学生实际情况、教学内容难度等精选典型事例，对相关重点、难点进行教学。

案例：课题《力的分解》

学生难于把握的是把力沿什么方向分解的问题，因此教学中先通过实验和实际问题情景中让学生感知力的“力的实际效果”，这样最能体现让学生自主探究问题解决方案，让学生知道，根据实际效果确定两分力的方向，然后运用平行四边形定则进行分解，在分解力的同时，明确力分解的基本思路，训练学生用作图法和计算法处理问题的能力，强化“等效替代”的方法。

教学过程：

可用多媒体演示：通过拖拉机拉着耙，拉力是斜向上的实例，引入课题?提出问题：拉力产生的效果?

让学生思考、讨论?也许会提出各种不同的问题，这时，不要立即得出什么答案，在学生争论的基础上，设计不同类型的简单实验：

探究：斜面上物体的重力如何分解?

学生的思维障碍在于斜面上的物体重力有压支持面的效果，并没有其它的效果，因此设计从这个角度出发，把一物块放在薄塑料板上，观察塑料板的形变，从而理解了这一效果。

在一个直角木支架上，用塑料垫板作斜面，将一用橡皮筋拉着的小车放在斜面上，观察塑料垫板和橡皮筋的形变。

改变小车上的砝码数目，观察塑料垫板和橡皮筋的形变，从塑料垫板和橡皮筋的形变随小车和砝码总重力的变化情况可以明显看到小车重力对斜面和橡皮筋产生的作用效果：垂直压紧斜面和沿橡皮筋方向拉紧橡皮筋的效果实验虽然看似简单，但最能说明问题，因为学生理解它的作用效果最容易——橡皮筋伸长了，塑料垫板弯曲了，因而学生能较容易地探究出分解的依据——根据力的作用效果分解。

得出结论：物体在重力作用下一方面压斜面；一方面要沿斜面下滑，

斜面上物体受到的重力分解为垂直于斜面和平行于斜面的两个分力。

2.4　探究活动中现象与结论之间构建一个桥梁设计有效问题的原则

案例：在探究电磁感应条件教学中，在实验基础上得出用“磁通量变化”来概括感应电流产生的条件，可以说是一个很大的思维跨越，因此在现象与结论之间要设计一个有效的问题来构建一个桥梁，让学生通过问题桥梁，并运用已经具备的知识来内化新知识，可这样设计：

问题1：磁感强度B和线圈都不变条件下，会不会有感应电流产生?

架设桥梁1：教师演示——让线圈放在匀强磁场中不动。

问题2：是否线框和磁场有相对运动就有感应电流?引发学生进行讨论。

架设桥梁2：教师演示——让线圈在匀强磁场中运动，观察现象，让学生发现相对运动不是本质，进而会结合实验比较分析得出：穿过闭合回路的磁感强度B发生变化是产生感应电流的条件。

问题3：磁感强度B不变条件下，会不会有感应电流产生?

架设桥梁3：教师演示——软线圈放人匀强磁场中，改变线圈面积S，观察现象，进而会结合实验比较分析得出：改变线圈面积S是产生感应电流的条件。

问题4：磁感强度B和线圈都变条件下，会不会有感应电流产生?

架设桥梁4：教师演示一一让线圈放在匀强磁场中运动，同时改变线圈面积S，观察现象，进而会结合实验比较分析得出：穿过闭合回路的磁感强度B发生变化和改变线圈面积S是产生感应电流的条件。

由上述四个桥梁让学生讨论分析自主得出：产生感应电流的本质是磁通量发生变化，实现认识上的飞跃有效问题得到了探索性解决，由此调动了学生追求成功的潜在动机，启发了他们积极主动独立去钻研，培养了学生勇于探索的精神。

布鲁纳曾经说过：获得的知识越是抽象，抽象为一个定义，其适用面越广，但是，对大多数学生来说，自主获得这种抽象知识是有一定困难的，它需要教师的积极引导，因此，教师应当注意经常地对问题进行有效变式设计，将所教知识进行归纳和概括，以帮助学生获得有普遍意义的抽象知识让学生在分析和对比中，抽象出共性，洞察共同的物理本质，从而跨越思维障碍，促进其创造性思维能力的发展，实现由知识到能力的质的飞跃。

上面简述物理探究活动中有效问题设计的四个原则，目的就是主课堂远离浮华，坚守课堂本真，回到课程原点贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生学习的兴趣，创设物理情境，提出有效问题，为学生提供观察、思考、实验、动手操作、实践探究的机会，学生对所提的问题，都有法回答，学生之间要交流什么，要动手做什么，都非常明确，实验简单有效，让学生主动参与课堂教学之中，达到事半功倍的效果，提高课堂教学质量。