基于"四何"問題的高三物理實驗題評講課教學實踐研究

朱梅 廣東省廣州市花都區新華中學 廣東廣州 510800

一、實驗題在高三備考中的重要性以及評講過程中遇到的問題

物理學是一門基于觀察和實驗的科學,其學科的核心素養是:物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任.實驗題是考查物理學科核心素養的重要手段之一.因此,物理科的考試從初中到高中,從小考到大考,實驗題都占了相當大的分值.因而,在高考備考中,實驗題的備考也是整個高三物理備考的重要組成部分.

基于我們學校的生源,以全國卷的難度標準,在高考備考過程中,我們必須要有所取舍,而實驗題則是我們得分的重要陣地.因此高三的每次月考或統考的實驗題我們都會認真的評講.在實驗題評講的過程中,筆者發現很多的學生會反映實驗題里的實驗都不是書本里的實驗,這些實驗從來都沒有實際操作過,有時候甚至不知道這個實驗到底在做什么,解題更是無從下手,總是希望老師能教會他們一個解實驗題的"套路".

二、教學中的"四何"問題

教學是由問題構成的,教學的一切都可以說成是問題的衍生物(朱德全,2002).問題是教學邏輯的起點,幾乎所有的教學活動都與各種形式的問題有關.教學問題的設計能夠讓教師預先構造好教學思考的框架,培養學生科學思維的持續發展.因此,在各學科的教學研究中都會有對于利用設問提高課堂有效性的研究,但這些研究大多是在教師的教學設計層面出發,由于每節課的內容和教學目標都不一樣,教師對課程進行剖析后提煉出不同的"問題",并以問題帶動學生的思維.然而,筆者在高三的教學中發現,很多學生經常會跟老師說:"這道題經過老師講評就覺得很簡單,但讓自己獨立完成又覺得很難."出現這種現象是因為學生習慣了依靠老師提問帶動思維,而缺乏了自己思考提問的能力.

歐陽文在其文章《學生無問題意識的原因和問題意識的培養》中認為學生缺乏問題意識主要是由于信息障礙,分析主要原因有以下兩點:(1)信息儲存經常處于無序狀態,學生有問題時很難調出信息.(2)掌握了一定的信息之后,學生遇到問題就會習慣成自然懶于思考,思維上的惰性直接影響學生問題意識的產生.問題是啟發思維的源泉,一個人的頭腦中產生問題才會促使他去思考,想辦法來解決這些問題,任何事物,如若沒有問題,就會沒有發展.筆者認為要培養學生分析和解決問題能力的先決條件是:讓學生學會提出問題,一個有創造力的教師應該教給學生面對大量信息應該如何提出問題的方法.然而,在傳統教學模式下很多學生都習慣于聽老師講,形成了老師提問學生回答的思維方式,學生沒有提問的習慣和技能,或者有提問的想法但是不懂得如何科學地表達自己的問題.

對于高三的學生,經過高一高二兩年的學習,頭腦里已經有了一定的信息存儲量,因此在高三的復習備考階段,最重要的問題是如何有序地讓學生調動頭腦中存儲的信息來解題.針對高三實驗題的特點,筆者認為教師可以利用"四何"問題設計形成一個固定的"問題鏈",讓學生利用"四何"問題這一思維套路去解題是一個有效的方法.它可以讓學生學會有序地提取信息,逐漸形成自己"提問",并且用問題去帶動思考,最終有效地解決問題的解題習慣.

美國的教育學家伯尼斯?麥卡錫(Bernice McCarthy)總結提煉一套完整的4MAT模型教學法,在麥卡錫的4MAT模式中,曾采用"四何"問題分類法,即"是何、為何、如何、若何".

1. 是何(what):一般是指定義性問題、事實性問題,該類問題的解決意味著學生已經獲取了該事實性知識.

如:什么是重力?——本質

這個實驗要做什么?——內容

學習的基本方式:信息搜集、記憶、理解.麥卡錫認為"具體一行動"型學習者偏好"是何"類問題,關注概念.對應的學習功能是:透徹掌握概念.

2. 為何(why):表示目的與理由的問題,說明為什么,有關目的、價值、意義、理由的問題.指向原理、法則、邏輯等問題,該類問題的解決意味著原理性知識的獲取.

如:物體為什么會受到重力的作用?-原由

這個實驗為什么這樣做?——目的

學習的基本方式:反思、信息搜集,也可通過探究獲得.麥卡錫認為"具體反思"型學習者偏好"為何"類問題,關注意義.對應的學習功能是:把握學習價值.

3. 如何(how):一些表示方法、途徑與狀態的問題,說明怎么樣,用什么方法、手段、途徑,處于怎樣的狀態或情況等問題.指向表示方法、途徑與狀態,如技能與流程性問題等該類問題的解決意味著策略性知識的獲取.

例如:為了達到實驗目的,這個實驗是怎樣做的?——方式、方法

學習的基本方式:方式——在做中學習,也就是只有通過經歷才能獲得經驗.狀態——在體驗中學習.麥卡錫認為"抽象——行動"型學習者偏好"如何"類問題,關注應用.對應的學習功能是:積極操練技能.

4. 若何(if):一些表示情境條件變化的問題,當條件發生變化時,"如果要是""是否""即使"等情況下的問題.條件發生變化可能產生新結果的問題,如:假設性問題等,該類問題的解決意味著創造性知識的獲取.

如:如果不用這個方法,這個實驗還可以怎樣做?

學習的基本方式:猜想,情境中學習,發散與創造性地學習.麥卡錫認為"抽象——反思"型學習者"若何"類問題,關注創造.對應的學習功能是:靈活自如運用.

三、利用"四何"問題解決高三物理實驗題

高三的實驗題的難點在于經常會有一些創新的實驗方法,學生看到這些與書本實驗不一樣的做法就會覺得"無從下手",即使頭腦中有很多相關的信息存儲也不知道該提取哪條.筆者認為可以用"四何"問題組成的問題鏈:是何(what)如何(how)為何(why)若何(if),指引思考的方向,有序調動學生頭腦中的信息存儲.讓學生每次拿到實驗題時,一問"是何":這個實驗要做什么?由此引導學生了解實驗目的是什么?二問:"如何":為了達到實驗目的,這個實驗是如何做的?由此引導學生清楚實驗步驟.三問"為何":這個實驗為何要這樣做?由此引導學生深究實驗原理.四問"若何":為了達到實驗目的,這個實驗還可以怎樣做?由此開拓學生思維,舉一反三.這樣做可以讓學生慢慢學會自己提問并以問題帶動思維,最終解決問題.下面筆者以評講2019年廣州市一測的23題為例,試述"四何"問題在實驗題評講中的應用:

23.用如圖a所示的電路測量鉑熱敏電阻的阻值與溫度的關系.

(1)開關閉合前,滑動變阻器的滑片應移至 端(填"A"或"B").

(2)實驗測得不同溫度下的阻值,并繪得如圖b的Rt-t關系圖線,根據圖線寫出該熱敏電阻的Rt-t關系式:Rt= (Ω).

(3)鉑的電阻對溫度變化很靈敏,可以制成電阻溫度計.請利用開關、導線、鉑熱敏電阻、圖a中某一電表和圖c所示的恒流源(調節旋鈕時可以選擇不同的輸出電流,且輸出電流不隨外部條件的變化而變化),設計一個簡易電阻溫度計并在圖d的虛線框內畫出電路原理圖.

(4)結合圖b的關系圖線,選擇恒流源的輸出電流為0.15A,當選用的電表達到滿偏時,電阻溫度計所測溫度為℃如果要提高該溫度計所能測量的最高溫度值,請提出一種可行的方法.

利用"四何"問題的評講過程如下:

一問"是何"(What):這個實驗要做什么?從題目里可以輕易找到答案:測量鉑熱敏電阻的阻值與溫度的關系.這樣可以讓學生了解實驗目的.

二問:"如何"(How):為了達到實驗目的,這個實驗是如何做的(書本里的實驗是如何做的?題目實驗又是如何做的?)?這個問題可以引導學生了解實驗的具體步驟.學生回憶平時我們在實驗室測電阻的方法(伏安法測電阻或者直接用多用電表測量)——-有序調動學生的信息存儲.此時,根據題目所給的電路圖,就可以看到這道實驗題用的就是伏安法測電阻.這兩個問題解決以后,整個實驗就清晰了,要用伏安法測電阻,為了保護電路,要連接一個滑動變阻器,讓電路中的電流從小逐漸增大,第(1)小題就解決了,第(2)小題直接就是數學問題,根據圖像寫出函數關系式就可以了.

三問:"為何"(Why):這個實驗為何要這樣做?第(3)小題為什么要給你一個恒流電源?這個問題可以讓學生學會了解題目的意圖,帶著這個問題學生就可以想到它可以替代電流表.這樣,(3)(4)小題就可以迎刃而解了.

四問:"若何"(If):如果不用伏安法還有什么方法可以測量電阻呢?這里老師可以給出具體條件 1.如果沒有恒流電源和電壓表,而另外給一個電流表和一個500Ω的定值電阻,應該如何測電阻呢?2. 如果是給你一個 電阻箱和開關,這個實驗還能怎樣做?要求學生畫出對應的電路圖.

3.如果沒有恒流電源和流表,而另外給一個電流表和一個5Ω的定值電阻呢?

這樣做可以讓學生拓寬思路,舉一反三,并復習儀表改裝的知識、復習電阻箱的特點和用法.評講完這道題以后,老師找一到同類型的實驗題讓學生進行練習,強調讓學生自己按照:是何(what)如何(how)為何(why)若何(if)的思路進行解題,讓學生逐步形成好的思維習慣,以不變應萬變.

四、小結

在高三備考中每當復習到實驗題的時候,都采用上述的"四何"問題組成的"問題鏈"引導學生解題,慢慢地筆者發現學生們拿到一道實驗題的時候,不再會無從下手了,他們也會自己去用"四何"問題來提問,帶動思維,有序調動信息儲備,最終解決問題.當然,如果學生所掌握的信息量不足以提出問題,就會導致學生問題意識的缺失,要想在高三的實驗題中很好地運用"四何",書本中講到的實驗基本原理以及各物理實驗儀器的使用原理這些基礎的知識還是必須要在高三的一輪復習中夯實的.只有信息儲備量充足,再配合有效的解題思路,才能有序地調動信息儲備,解決問題.