論物理探究式教學問題設計的原則

摘要：本文旨在通過分析“自由落體運動”這節課的教學案例設計，探討物理探究式教學中問題設計應當遵循的原則。

關鍵詞：探究教學；問題設計；遵循原則

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)10(S)-0013-3

新課程改革實施以來，探究式教學方式受到物理教師們的普遍關注。探究式教學要求高中學生“能發現與物理學有關的問題，從物理學的角度較明確地表述這些問題，認識發現問題和提出問題的意義”。

提問是一種有助于學生進行探究學習的重要方法。杜威曾說：“問題提得好，答案就有了一半”。恰到好處的提問，可以揭露學生認識中的矛盾，引發學生探究知識的欲望，激發學生的思考積極性，使學生情緒處于最佳狀態，同時有利于學生掌握知識、發展智力、培養能力。因此，要想取得較好的提問效果，促進物理探究教學的順利開展，教師必須了解探究教學問題設計的策略。

1 “自由落體運動”探究教學問題設計

自由落體運動是一種理想化模型，在高中物理教學中具有特殊的地位，在知識上它是勻變速直線運動的一個特例，在方法上滲透著理想化模型的重要研究方法。

教師通過以上問題，引導學生完成表格。每組學生派代表將正確答案填寫上表。這時我們已經明確描述一個作簡諧運動的物體的位移、加速度、速度和恢復力的變化情況，但是物體的動能和勢能在每一段運動過程中又是怎樣變化呢？教師引導學生分析作簡諧運動物體在每一位置速度大小的變化來判斷出物體在每一位置動能的大小變化。再結合簡諧運動的特征很容易判斷出勢能的變化，進而完成上述表格。培養學生嚴謹的科學態度和分析問題、處理問題的能力。

設疑總結、引發思考教師歸納本節課學習內容，提出下節課的學習任務。今天我們共同學習了簡諧運動的特征和定性描述了作簡諧運動物體的位移、加速度、速度和回復力在每一位置的變化情況。從簡諧運動的定義我們知道，簡諧運動所描繪出的圖像是正弦函數圖像如何從圖像上定量分析各量的變化，下節課我們將詳細討論這個問題。為下節課的學習打好基礎，使學生帶著問題自主預習、思考。

導入：物體下落是日常生活中最為常見的現象。掛在線上的重物，如果把線剪斷，它就在重力的作用下沿著豎直方向下落。從手中釋放的石塊，在重力作用下也沿著豎直方向下落。

教師：不同的物體，下落的快慢是否相同？影響物體下落快慢的因素可能有哪些？請同學們大膽提出自己的看法。

說明：讓學生表述對物體下落的經驗認識，并引導學生注意觀察身邊的物理現象，體會到物理知識就在身邊，感悟物理規律研究的價值。

活動：（師生合作、共同完成）

（1）將一枚硬幣和一張紙片從同一高度同時釋放，你會看到；

（2）將兩張相同的紙片，一張揉成紙團與另一張從同一高度同時釋放，你看到的現象是；

（3）將硬幣和紙團從同一高度同時釋放，你看到的現象是。

教師：從以上活動中，你得出了什么結論？我們不難發現空氣阻力對物體下落運動有影響，如果想辦法減小空氣阻力，情況會怎樣？

演示：（師生合作、共同完成牛頓管實驗）

（1）不抽出玻璃管中的空氣，將玻璃管倒立過來，你看到的現象是；

（2）持續抽出玻璃管中空氣，一段時間后將玻璃管倒立過來，你看到的現象是；

（3）繼續抽出玻璃管中的空氣，將玻璃管倒立過來，你看到的現象是。

教師：從該演示實驗中，同學們看到了什么現象？這些現象說明了什么問題？

說明：演示實驗的功能是為了揭示現象的本質，激發學生探究的欲望，提高學生學習的興趣。演示實驗中如何提高學生的觀察興趣是教師在演示實驗過程中要考慮的，本演示實驗并沒有一開始就做真空情況下物體下落的實驗，而是不斷地抽出玻璃管中的空氣，觀察減小空氣阻力時物體的運動情況，這樣使得每次實驗現象均不相同，有利于培養學生觀察敏銳性。

交流與小結：（學生交流、評價，教師小結）

影響物體下落快慢的因素是空氣阻力，沒有空氣阻力時，只在重力作用下，輕重不同的物體下落快慢相同。物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。

教師：在地球表面附近從高處下落的物體，事實上都受到空氣阻力的作用。因此，嚴格地說，實際生活中并不存在只受重力作用的自由落體運動，自由落體運動是一種理想化的物理模型。為什么物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況不同呢？關于這個問題，你有什么假設或猜想？輕重不同的物體在真空中下落的速度一樣，其內在原因是什么？

說明：輕重不同的物體在真空中下落得一樣快，其內在原因正好揭示了力和運動之間的關系。盡管它并不是本節課研究的主要問題，但它能引發學生的深入思考，激發學生學習的內在動機。此時，教師要及時地通過啟發性的問題把學生的思維轉向探究自由落體運動規律。

教師：只在重力作用下，輕重不同的物體從靜止開始下落快慢相同，即做自由落體運動的規律相同。那么，用什么物理量來表示自由落體的運動特征呢？

說明：教師引導學生認識到物體運動的加速度是描述物體運動變化快慢的物理量，因此只要知道物體的運動加速度（和運動初速度）就能知道物體的運動規律。

教師：既然加速度是用于描述物體運動變化快慢的物理量，那么如何測量自由落體運動的加速度呢？請同學們思考并設計測量自由落體運動加速度的實驗方案。

活動：（學生思考、設計實驗方案，交流、評價實驗方案）

說明：在學生交流討論實驗設計方案時，應讓他們對各種方案闡述觀點，反思方案中的問題。然后教師引導學生思考，能否應用已學過的打點計時器測量勻變速直線運動加速度的方法，測量自由落體運動的加速度。

實驗：（學生應用打點計時器測量自由落體運動的加速度）

教師：指導學生利用打點計時器研究自由落體運動的性質，完成實驗后，引導學生分析紙帶上記錄的物體運動的信息，提出問題讓學生思考：自由落體運動在連續相等時間內的位移越來越大，說明自由落體運動的速度是怎樣變化的？位移與時間的平方是否成正比？相鄰相等時間內的位移之差是否相等？你如何測得物體下落的加速度呢？你計算出物體下落的加速度是多少？

說明：學生打出紙帶后，可能不知道如何進行分析。教師通過提出有提示性的問題，給學生指出從哪些方面進行探究，這樣才能促使學生緊緊圍繞某個主題，逐步深入開展探究活動。

交流與小結：（學生交流、評價，教師小結）

在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度。

教師：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，那在不同地點呢？

說明：在學生算出自由下落的加速度后，教師可以提供不同緯度上的重力加速度，讓學生發現地球不同緯度的重力加速度是不一樣的，它會隨緯度的增大而增大。

教師：請同學們概括自由落體運動是一種什么性質的運動？并根據勻變速運動規律和本節所學知識概括自由落體運動的規律。

交流與小結：（學生交流、評價，教師小結）

自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。其規律是：

（1）物體下落的速度公式：V=gt；

（2）物體下落的位移公式:y=1/2gt²。

本設計從學生日常生活中出發，引導學生進行思考、發現問題，然后通過實驗揭示問題的本質。在此過程中教師留給學生獨立的觀察、思考和實驗的時間，使得學生在學習過程中形成問題意識和創新意識，培養了學生的自主探究能力。在教師的引導下，學生經歷自主探究，通過實驗測出了自由落體的加速度，概括出了自由落體運動規律。通過本教學設計，我們不難發現，探究教學問題設計應當遵循一些基本原則。

2 探究教學問題設計遵循的原則

2.1 鼓勵性原則

教師所提的問題應引起學生的積極參與，推動學生進行集體的或獨立的探究活動，而且鼓勵性提問應面向全體，而不是針對某個學生。許多教師常常是通過學生自動舉手的辦法選擇答題對象，這樣雖然避免了強行要求學生答問的弊端，但難免使提問面過窄，使多數學生失去回答問題的機會，從而得不到應有的鍛煉。因此，教師應設法鼓勵讓更多的學生參與回答問題，或向全班學生提出難易度不同的問題，或在某個學生回答之后讓其他學生發表不同看法，逐漸提高全體學生回答問題的興趣和能力。

2.2 開放性原則

所謂開放性提問是指允許作出多種可能解釋或回答的提問。當教師向學生提出開放性問題時，會刺激學生產生具有新意的問題，從而促進他們創造性思維和解決問題能力的發展。探究教學的一個基本目標是發展學生批判性和創造性思維，培養學生的多種才能，培養學生的科學態度和科學精神。教師必須認識到，在探究教學中重要的是，學生有機會動腦思考，有機會回答問題，從而增強他們開展探究的自信心。只要學生經過了思考，即使得到的答案是錯誤的，但他們獲得了思考問題的寶貴經驗，從某種意義上說，這種經驗比正確答案更加重要。

2.3 啟發性原則

啟發性問題是指能使學生產生濃厚的學習興趣，激發學生探求知識的欲望，促使學生積極探究的問題。它要求學生通過積極的探索，運用比較、分析、抽象、概括等高級思維形式來解答。向學生提出高水平的問題，激發學生的思維活動，這對探究學習是不可缺少的。啟發性提問能幫助學生打開思路，發展創造性思維，使學生在掌握知識的同時，發展智力，培養能力。

2.4 提示性原則

所謂提示性是指教師所提的問題，對學生的探究活動起到指導或引導作用，給學生指出探究的大致方向或探究的切入點。學生剛開始進行探究學習時，缺乏探究的經驗，需要教師的指導。一個具有探究意識的教師很少直接把知識告訴學生，但卻經常向學生提問，而一個探究性的提問對學生來說，實際上就是一個提示。反之，教師如提出模糊的問題，學生就會不知如何進行探究。

2.5 有序性原則

探究教學中的提問不能隨意而為，應該精心設計探究中的問題，同時應是遞進式的、有層次的、前后銜接、相互呼應的。這樣才能促使學生緊緊圍繞某個主題，逐步深入開展探究活動。

探究教學問題設計不僅注重學生新知識的形成過程，而且在教學過程中注重調動學生自主學習的積極性和主動性，注意體現物理學的價值，同時在教與學的過程中促進學生科學的價值觀、世界觀以及科學思維方法的形成。

參考文獻：

［1］普通高中物理課程標準（實驗）［M］.人民教育出版社，2003.

［2］靳玉樂.探究教學的學習與輔導［M］.北京：中國人事出版社，2002.

［3］任長松.探究式學習--學生知識的自主建構［M］.北京：教育科學出版社，2005.

［4］陳峰.高中物理（必修）新課程案例與評價［M］.北京：高等教育出版社，2005.

(欄目編輯趙保鋼)