關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生提出問題能力的情境分析

劉丹紅

(北京市中關(guān)村中學(xué)，北京 100086)

義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出科學(xué)探究涉及提出問題等要素,[1]提出問題能力是學(xué)生應(yīng)掌握的重要科學(xué)探究能力之一．提出問題對知識與能力的要求比較高,需要一定的知識積累,需要發(fā)散的思維和綜合運(yùn)用知識的能力,[2]所以需要教師為學(xué)生搭臺(tái)階,培養(yǎng)學(xué)生從能提出問題到能提出科學(xué)問題,再到能提出可探究的科學(xué)問題,讓學(xué)生經(jīng)歷學(xué)習(xí)進(jìn)階的過程,使學(xué)生提出問題的能力逐步得到提升．這對培養(yǎng)提出問題能力的情境提出了要求,需要情境應(yīng)具有真實(shí)性、復(fù)雜性、進(jìn)階性和典型性等特點(diǎn)．

1 情境要具有真實(shí)性

“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的理念,體現(xiàn)了物理學(xué)科素養(yǎng)應(yīng)該是從真實(shí)的情境中提煉而來,再應(yīng)用到復(fù)雜的真實(shí)情境中去,所以教學(xué)應(yīng)該用真實(shí)情境去培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)．新課改的物理教學(xué)倡導(dǎo)融入最新科研成果、科研動(dòng)態(tài),加強(qiáng)與生活、生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系,也體現(xiàn)了新課改對教學(xué)情境真實(shí)性的要求，并且真實(shí)情境更能刺激學(xué)生的感官,驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考,激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心,讓學(xué)生更主動(dòng)地參與到活動(dòng)中．所以,情境應(yīng)該首先具有真實(shí)性．

在講物體的浮沉條件時(shí),我們這樣設(shè)計(jì)情境:分給每個(gè)小組各種水果和蔬菜,然后先讓學(xué)生將水果和蔬菜浸沒在水中,讓學(xué)生觀察松手后物體的浮沉情況,就學(xué)生觀察到的現(xiàn)象,問學(xué)生想提出什么問題?學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)有的水果和蔬菜的浮沉情況會(huì)與他的生活經(jīng)驗(yàn)相同,有的卻不相同,強(qiáng)烈引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖,學(xué)生這時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心,想知道原因,提出為什么有的水果會(huì)上浮或下沉,滿足什么條件它才能上浮或下沉等問題．這樣通過真實(shí)情境,培養(yǎng)了學(xué)生提出問題的能力．

2 情境要有一定的復(fù)雜性

真實(shí)的情境,本身就具有復(fù)雜的一面．事物的復(fù)雜性,使學(xué)生的思維會(huì)更加發(fā)散,更利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的形成．在多樣化的情境中,學(xué)生更有可能抽象概念的相關(guān)特征,發(fā)展更加彈性的知識表征,情境的復(fù)雜性有利于知識、能力的彈性遷移,更利于學(xué)生提出問題能力培養(yǎng)．新課程改革倡導(dǎo)對物理學(xué)科的全面理解,包含物理學(xué)前沿發(fā)展、物理思維方法、物理與社會(huì)和生活、物理規(guī)律的適用條件、雙刃劍作用及科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識等等,[3]也體現(xiàn)出新課改對情境的復(fù)雜性要求．所以,在設(shè)計(jì)培養(yǎng)提出能力的情境時(shí),盡量要有一定的復(fù)雜性．

以往,教師在講“學(xué)生實(shí)驗(yàn):探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”這節(jié)課時(shí),傳統(tǒng)的提出問題環(huán)節(jié)教學(xué)情境:設(shè)計(jì)有滑動(dòng)變阻器的電路,通過改變滑片的位置,觀察小燈泡的亮暗是否發(fā)生變化,讓學(xué)生提出問題．因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)滑動(dòng)變阻器時(shí),教師已經(jīng)做過類似實(shí)驗(yàn),雖然是真實(shí)情境,但情境過于簡單,引不起學(xué)生的興趣和好奇心,并且只是再現(xiàn)了之前的教學(xué)情境,只是對以前知識的單純記憶,學(xué)生很容易提出電流與電阻有關(guān)．像這種簡單的情境并不能培養(yǎng)出學(xué)生提出問題的能力．

筆者在探究電流與電阻有關(guān)的教學(xué)上,設(shè)計(jì)了日常生活中數(shù)字溫度計(jì)測溫度、用壓力顯示屏顯示機(jī)器人行走時(shí)足底的壓力變化和用呼氣酒精測試儀測酒精的濃度3個(gè)真實(shí)情境.

用數(shù)字溫度計(jì)測液體的溫度,讓學(xué)生觀察,數(shù)字溫度計(jì)顯示屏示數(shù)的變化;機(jī)器人(使用了中科院自動(dòng)化所研制的四腳機(jī)器人，如圖1)走路時(shí),讓學(xué)生觀察,壓力顯示屏示數(shù)的變化;吃了巧克力派后吹酒精測試儀,讓學(xué)生觀察,酒精測試儀顯示屏示數(shù)的變化．然后讓學(xué)生根據(jù)剛才看到的3件事情,提出問題．面對復(fù)雜的真實(shí)情境,學(xué)生非常感興趣,積極思考,討論異常活躍．每個(gè)學(xué)生的思維都非常發(fā)散,積極思考提出了很多不同的科學(xué)問題(只在這個(gè)情境中,讓學(xué)生一步到位提出可探究的科學(xué)問題還是很困難的).在這個(gè)情境中,都是傳感器隨著外界條件的變化,使電阻發(fā)生變化,然后導(dǎo)致電流和電壓變化,把這種電信號通過單片機(jī)等轉(zhuǎn)化成顯示器的數(shù)字變化．讓學(xué)生在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上,尋找復(fù)雜情境中的共性部分,然后歸納總結(jié)出規(guī)律．越復(fù)雜的情境,越需要教師的指導(dǎo)和點(diǎn)撥,尤其是方法、路徑的點(diǎn)撥,會(huì)使學(xué)生頓悟、豁然開朗,以使能力達(dá)到質(zhì)的飛躍．

圖1 四腳機(jī)器人

3 情境具有進(jìn)階性

學(xué)習(xí)進(jìn)階的思想認(rèn)為學(xué)習(xí)是一種不斷積累、發(fā)展的過程,學(xué)生對核心概念的理解不是一蹴而就的,而是需要經(jīng)過許多個(gè)不同的中間水平，而在一定的時(shí)間范圍內(nèi),依靠恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略,學(xué)生對這一核心概念的理解和運(yùn)用便會(huì)不斷發(fā)展,逐漸成熟．[4]在復(fù)雜的情境中,學(xué)生很難一次就將問題提得準(zhǔn)確、到位,所以需要先設(shè)計(jì)一個(gè)情境讓學(xué)生提出問題或科學(xué)問題,教師再設(shè)計(jì)進(jìn)階情境,通過教師指導(dǎo),讓學(xué)生的思維和能力進(jìn)階,提出可探究的科學(xué)問題．

例如在上述案例中,接著上面的情境,教師給出數(shù)字溫度計(jì)、機(jī)器人足部運(yùn)動(dòng)壓力和酒精測試儀的電路圖,告訴學(xué)生圖里有一個(gè)核心元件——電阻,然后教師給出準(zhǔn)備好的熱敏電阻、壓敏電阻和氣敏電阻做實(shí)驗(yàn)．在分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),讓學(xué)生注意觀察當(dāng)外界條件變化時(shí),電流表的變化,讓學(xué)生根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)提出可探究的科學(xué)問題．這時(shí)教師要做及時(shí)引導(dǎo),讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,歸納、分析、總結(jié)出這節(jié)課所需要提出的問題—電流與電阻有關(guān)嗎?

熱敏電阻、壓敏電阻和氣敏電阻的實(shí)驗(yàn)對學(xué)生來說,是較為復(fù)雜的新情境,學(xué)生在思考的過程中會(huì)產(chǎn)生許多疑問,也會(huì)引發(fā)學(xué)生用審辯的方式進(jìn)行思考,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生審辯式思維．

4 情境要具有典型性

新知識的建構(gòu)必須來源于已有知識,對這一教學(xué)觀的合理引申就是教師需要關(guān)注學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)給定主題時(shí)隨之帶來的不完整理解、錯(cuò)誤觀念和對概念的天真解．因?yàn)榍榫呈钦鎸?shí)的,自然會(huì)有很多影響因素在里面干擾學(xué)生的思考,不利學(xué)生對新知的建構(gòu)以及對知識的正確理解．所以教師選擇具有典型性的情境,就會(huì)最大程度上減少一些次要因素的影響,使學(xué)生在清晰、明確的情境中思考,抓住事物本質(zhì),建構(gòu)新知,培養(yǎng)能力．

在講電流的熱效應(yīng)探究電熱與電阻是否有關(guān)時(shí),以往教師設(shè)計(jì)這樣的教學(xué)情境:將小燈泡通電一段時(shí)間,讓學(xué)生摸摸小燈泡(注意安全),再讓學(xué)生摸摸與燈泡串聯(lián)的導(dǎo)線,然后讓學(xué)生提出問題．這樣的情境設(shè)計(jì),雖然簡單易操作,但情景卻不具有典型性．有的學(xué)生會(huì)產(chǎn)生困惑,燈絲產(chǎn)生熱量是通過轉(zhuǎn)換成燈泡發(fā)熱發(fā)光來體現(xiàn)的,但這實(shí)驗(yàn)不能說明與燈絲串聯(lián)的導(dǎo)線沒有產(chǎn)生熱量,因?yàn)閷?dǎo)線產(chǎn)生的熱量有可能被導(dǎo)線的絕緣皮阻隔了,絕緣皮不熱,不一定就是導(dǎo)線不熱,只是導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量沒有被絕緣皮的溫度體現(xiàn)出來．因?yàn)榻處熢谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),采用了2種體現(xiàn)熱量不同的轉(zhuǎn)換方法,一個(gè)是通過玻璃的溫度和光體現(xiàn)出來,另一個(gè)是通過絕緣皮的溫度體現(xiàn)出來,效果可比性不強(qiáng),所以學(xué)生很難理解．情境不具有典型性,不能一針見血說明問題,往往引發(fā)學(xué)生對知識建立及理解的混淆．可以設(shè)計(jì)這樣的教學(xué)情境:出示電烙鐵,讓電烙鐵通電一段時(shí)間,然后用電烙鐵放在備好的導(dǎo)線外皮上,將導(dǎo)線外皮戳出一個(gè)窟窿,這時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)出驚嘆的聲音,然后讓學(xué)生去摸導(dǎo)線的外皮,對此情境提出問題．第2個(gè)情境具有典型性,采用了相同的轉(zhuǎn)換法來比較

電烙鐵和其串聯(lián)的導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量,不僅實(shí)驗(yàn)效果深深印在學(xué)生的腦海中,而且讓學(xué)生理解得深刻,能夠抓住事物的本質(zhì).

好的情境設(shè)計(jì)還有其他一些的特點(diǎn),例如新、奇、特等特點(diǎn)．利用情境培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力,情境不一定同時(shí)具有以上特征,例如，越復(fù)雜的情境,影響因素就越多,典型性就越難把握．在不同教學(xué)中設(shè)計(jì)不同的情境,關(guān)鍵看教師想用情境的什么特點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的提出問題的能力,其實(shí)也是仁者見仁,智者見智．培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的提出問題能力,這項(xiàng)任務(wù)任重而道遠(yuǎn)．