物理教學問題情境的創(chuàng)設

黃永忠

在教學中，問題情境一般有兩種：一種是呈現問題的情境。即教師通過語言、教材或其他教學手段向學生提出有關的問題，這類問題一般都有已知的解決方案和方法；另一種是發(fā)現問題的情境，即教師并不向學生呈現明確的問題，而是通過各種教學手段在教學中設置具有一定難度的、需要學生努力而又是力所能及的學習情境，讓學生通過對有關現象、事例、實驗或其他學習材料的感知，獨立自主地發(fā)現問題和提出問題。這種學習活動是一種“智力探險”。

一、發(fā)現問題情境的創(chuàng)設途徑

(一)利用差異性實驗，創(chuàng)設問題情境

差異性實驗是指結果出人意料之外的、與學生學習前概念或常識相違背的科學實驗。這些實驗展示的現象，與學生學習科學的潛概念發(fā)生矛盾，能引發(fā)學生強烈的認知沖突，使學生頭腦中產生各種各樣的疑惑。在差異性實驗中，要提供學生自主建構問題的時間，讓學生通過思考、討論和語言組織，提出相應的問題。

例如吹氣實驗。該實驗用于有關蒸發(fā)知識的教學。在教學時，教師請學生做如下的吹氣實驗：第一次請學生將手掌攤開放在離嘴大約15cm的地方，張大嘴，慢慢地對手掌呵氣。學生會感到手掌“暖烘烘”；第二次請學生將手掌攤開放在同樣的位置，先閉嘴，然后嘴留一條小縫，用力向手掌吹氣，學生會感到“冷嗖嗖”。

然后要求學生提出問題。在這種情境下，學生自然會產生并提出這樣的問題?同樣從自己的嘴中吹出的氣，為什么一次是暖烘烘，而另一次是冷颼颼?同是嘴中吹出的氣，理應溫度相同，為什么吹氣的方式不同，兩次感覺不同?教學便可圍繞解決相應的問題來進行。

在中學物理教學中，有許多常用的簡易實驗，如“拉兩本頁碼交疊的課本，拉不開課本”的實驗，“吹兩紙條，吹不開”的實驗，等等，都可以讓學生自己做實驗，創(chuàng)設學生自我發(fā)現問題和提出問題的情境。

在用差異性物理實驗創(chuàng)設讓學生發(fā)現問題情境中，教師要善于“閉嘴”，把提出挑戰(zhàn)性問題的機會讓給學生，使學生逐步養(yǎng)成自主建構問題的意識與習慣。

(二)利用生活事件與經驗，創(chuàng)設問題情境

家庭、學校、社會都有大量學生感興趣的物理問題。在生活中，學生已經接觸到許多與科學有關的生活事件，形成了物理學習的前概念和相應的認知結構，其中有許多與自己前概念和認知結構相矛盾的體驗和相應的問題。教師在教學時要“使物理貼近學生生活、聯(lián)系社會實際”，恰到好處地利用學生的生活經驗和事件來創(chuàng)設發(fā)現問題的情境。

例如，在高中物理課程標準選修1-1中要求“通過觀察、查閱資料，了解微波爐的結構和工作原理，能根據說明書正確使用微波爐”。在教學時，可以請使用過微波爐或家庭有微波爐的學生交流使用微波爐的體會與經驗，并要求學生提出有關微波爐的問題。學生會提出有關微波爐的許多問題：如用微波爐熱飯菜為什么那樣快捷?用微波爐熱雞蛋時，往往聽到“啪”的聲音。雞蛋炸裂了，微波爐內腔粘著亂七八糟的雞蛋碎片，微波爐熱雞蛋為什么會炸?等等。

利用學生的生活事件或經驗來引發(fā)學生自我發(fā)現問題的情境，要注意：一是要選擇與學生生活經驗相關的教學素材；二是盡可能讓學生發(fā)散性地提出相關問題；三是要引導學生對問題進行討論與篩選，選擇切合教學要求的問題來進行教學，而并不是刻意追求解決所有問題。

(三)利用科學模擬研究，創(chuàng)設問題情境

學生學習物理與科學家研究物理是有區(qū)別的。中學生學習物理主要是通過學習前人發(fā)現的物理知識來掌握知識與技能，學習研究的過程與方法，培養(yǎng)情感態(tài)度與價值觀。但是學習物理可以采用科學模擬研究的方法。利用這種模擬物理學家研究來創(chuàng)設學生發(fā)現問題的情境，可以使學生以研究者的角色進入學習，學會科學地看問題、想問題，逐步了解物理學的探究過程和方法。

在許多傳統(tǒng)的物理教學內容上，我們只要適當加以組織，都可以用科學模擬研究的方法來創(chuàng)設發(fā)現問題的情境。如關于“自感”的教學中，可用傳統(tǒng)的兩個演示實驗來創(chuàng)設發(fā)現問題的情境：在其中一個實驗中小燈泡“通而不亮”，而在另一個實驗中小燈泡“斷而不熄”。這樣的現象會引起學生的好奇，產生“為什么會產生這種現象”的問題，并萌發(fā)研究探索這個現象原因。

應當指出，學生的模擬研究并不等同于嚴格意義的科學研究。兩者雖有相似的地方，但學生的研究活動更多地體現為探究的興趣與過程，保持和發(fā)展好奇心與求知欲，形成敢于質疑勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度。因此，利用科學模擬研究來創(chuàng)設發(fā)現問題的情境并進行物理學習，要設法把發(fā)現和提出問題的角色讓給學生，教師不要包辦；同時要注意不要拘泥于前人原始研究過程，而是要根據教學要求有選擇地加以利用。

(四)利用知識的聯(lián)系。創(chuàng)設問題情境

物理學的理論體系主要由物理概念、物理規(guī)律等組成。物理概念反映了物理現象和過程的本質屬性，而物理規(guī)律描述了物理現象和過程在一定條件下必然發(fā)生的本質聯(lián)系。這些知識的聯(lián)系也往往是物理教學時創(chuàng)設發(fā)現問題情境的素材。教學中可以利用物理知識的聯(lián)系來引導學生對相關知識進行分析推理，以發(fā)現問題并提出問題。例如，學習了力的概念，又學習了運動的知識，教學中要通過演示、學生實驗或事例，揭示力與運動這兩個知識點的一些誤區(qū)或佯謬，并引發(fā)學生討論，讓他們自己產生“力是產生物體運動的原因嗎”的疑問，并提出探究力與運動關系的課題。

利用知識的聯(lián)系創(chuàng)設問題情境，應當培養(yǎng)學生聯(lián)想、逆向思維的能力與習慣以及善于發(fā)現和提出問題的能力。例如奧斯特發(fā)現了電流的磁效應后，教師可以著意讓學生討論，引導學生聯(lián)想或逆向思維，讓他們自主提出“既然電流能產生磁場，那么，磁場能否逆向產生電流呢”的問題。

類似的利用物理學知識的前后聯(lián)系來創(chuàng)設發(fā)現問題情境的例子，在中學物理教學中比比皆是，教師要有意識地去發(fā)掘它們。

(五)利用作業(yè)活動，創(chuàng)設問題情境

物理作業(yè)活動不僅包括傳統(tǒng)的習題練習，而且還應該包括實驗、科學設計、科學制作、社會調查等等。通過作業(yè)活動，學生不僅能鞏固和深化所學知識，學習探究的方法，培養(yǎng)研究的能力，而且更重要的是可以把學生引入問題情境中，學生可以在較大程度上自主完成建構問題、設計問題解決方案、解決問題的過程、問題解決結果的得出與評價等活動。因此，應當對學生作業(yè)活動提出提煉問題的任務。

在學生的實驗、科學設計、科學制作、社會調查等活動中，教師都可以要求學生自主發(fā)現和提出問題。例如，在高中物理課程標準中推薦的學生活動：“根據牛頓第二定律，設計一種能顯示加速度大小的裝置”、“嘗試設計一種在人造衛(wèi)星或宇宙飛船上進行微重力條件下實驗的方案”、“設計一種利用多普勒效應的實用裝置”、“調查日常生活和生產中利用靜摩擦力的事例”、“調查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異”、“調查并討論手機的使用是否會對人體造成不良影響”等等，以及物理實驗專題模塊、物理專

題研修模塊的學習，都是學生發(fā)現問題極好的情境，教學中要加以開發(fā)和利用。

二、發(fā)現問題情境的創(chuàng)設要注意的問題

應當指出，創(chuàng)設發(fā)現問題的情境及教學，實施起來有不少困難。例如，師生的關系如何處理；發(fā)現問題的情境創(chuàng)設費時費力，如何處理與有限的教學時間的矛盾；讓學生發(fā)現并提出問題，課堂教學如何進行組織和控制；等等。根據實踐研究，我們認為，發(fā)現問題情境的創(chuàng)設及教學應當注意如下四個問題。

(一)發(fā)現問題情境創(chuàng)設要求師生關系必須轉型

在發(fā)現問題情境的創(chuàng)設及教學中，教師的角色要發(fā)生根本的轉型。教師要從知識的傳授者，轉變?yōu)閷W生學習的促進者、合作者和學習者。讓學生具有話語權，教師要學會“沉默”，少教授，多平等地參與。在發(fā)現問題情境的創(chuàng)設及教學中，教師要花時間與精力進行發(fā)現問題情境創(chuàng)設及教學的富有創(chuàng)造性的教學管理和組織。同時教師也成為一名學習者，因為學生發(fā)現的問題和提出的問題及其解決，可能與教師的認知或預計相沖突。很多情況下，教師要在學生面前坦率地承認自己的不足，與學生共同研討和思考。在這一教學過程中，教師本身也是不斷充實、豐富、完善自己的過程。

(二)發(fā)現問題情境中要留給學生足夠的“等待時間”

在發(fā)現問題的情境創(chuàng)設中，要注意留給學生足夠的“等待時間”，從事發(fā)現問題和提出問題的活動。在發(fā)現問題情境的創(chuàng)設中，有兩類“等待時間”：一是創(chuàng)設發(fā)現問題的情境后等待的時間；二是教師對學生的問題做出反應所等待的時間。延長“等待時間”有重要的學習效果：如學生提出問題的質量提高，猜測性提問和回答增多，推理活動增加，問題多樣化，問題和回答的靈活性增大，提問的數量和類型多樣，學生學習自信心增大；學生特別是差生的期望效應提高，等等。總之，增加“等待時間”有助于把傳統(tǒng)的課堂教學轉變?yōu)榘l(fā)現學習的情境。教師在教學中應根據教學目標、教學內容、學生實際，來增加“等待時間”。

(三)正確處理發(fā)現問題情境創(chuàng)設及教學的問題

創(chuàng)設發(fā)現問題的情境及教學需要較多的時間；許多學生缺乏發(fā)現和提出問題的能力和習慣；教學中會出現比較“亂”的局面；教師從傳統(tǒng)的講授轉變?yōu)榛趯W生問題的教學，也有一個從“變革”到“常態(tài)”的適應過程。

要根據教學目的、教學內容、學生實際等，有選擇性進行發(fā)現問題情境的創(chuàng)設及教學，并恰到好處地組織好教學，以增大學生自主地發(fā)現、提出和解決問題的學習活動。

(四)積極嘗試基于學生問題的教學

創(chuàng)設發(fā)現問題情境與基于學生問題的教學是相聯(lián)系的。創(chuàng)設發(fā)現問題情境的途徑也多種多樣，基于學生問題的教學方式也是不拘一格。教師應當努力去嘗試基于學生問題的教學研究。讓學生自主地建構問題，自主地設計問題解決的方案，自主地進行問題解決，自主地對問題解決的過程與結果進行評價。這種把學生“置于問題的情景中，讓他們自己去想辦法”的“智力的探險”，即便不能在傳統(tǒng)知識學習產生“積極”的結果，也應受到重視，并得到“系統(tǒng)的支持”。

總之培養(yǎng)學生發(fā)現問題和提出問題的意識與習慣、發(fā)展學生分析問題和解決問題能力以及批判的精神，是創(chuàng)設發(fā)現問題情境和基于學生問題教學的主要目的所在。