新高考背景下以問題為中心的高中物理實驗教學分析

福建省三明市沙縣第一中學 李 華

以問題為中心進行高中物理實驗教學，將學生整體認知情況、物理實驗目標作為出發點，設計針對性的問題，以此為實驗探究的主線。高中物理教師應采取相應的指導策略，重點培養問題發現能力，而且在處理問題的過程中引導學生更加深刻地理解問題，強化學生的問題解決能力和對于實驗的實質理解。

一、簡析問題為中心的基本內涵

以問題為中心的物理實驗教學，主要指的是在進行高中物理實驗教學時，將問題作為教學中心，而實驗則是教學手段，物理教師通過問題來組織課堂教學，而在課堂上學生以問題展開知識學習，是問題把教學整個過程串聯，物理實驗把知識結合理構建起來，從而形成問題為中心的高效物理實驗教學模式。在實際教學過程中通過辨析與觀察實驗現象，收集、整理和分析實驗信息，在此基礎上設計并修正實驗方案，重點培養學生問題發現、理解、分析和處理能力，從而在激發學習動機的同時增強學習能力，這能為學生物理核心素養的發展打下堅實基礎。

二、以問題為中心開展高中物理實驗教學的相關原則

（一）層次性

不同學生在認知水平、知識基礎、興趣愛好、學習態度等方面存在差異。以往的物理實驗教學，忽視學生之間的個體性差異，僅是采取相同的教學要求對待全體學生，這會造成一些學生覺得物理實驗沒有挑戰性，還有些學生會感到實驗要求過高，從而喪失參與物理實驗的信心。高中物理實驗教學以問題為中心，通過問題串為學生設計層次明顯的問題，班級的優等生對這些問題會多些期待，至于后進生僅回答相應的部分問題即可，以此提高學生的學習信心，鼓勵其積極投入實驗探究。同時，問題設計還需體現一定的針對性，依據層次不同學生的能力與學習要求，開展滿足各層次需求的差異性教學活動，進而為提升實驗教學質量創造條件。

（二）科學性

若是過度強調靈活多變，最后只會出亂子。物理實驗需要靈活多變，可是靈活需要有一個清楚的限度，這便是實驗的過程與思想的科學性。解決問題是需要達到某一指定的目標狀態，出于達成物理實驗目標，應首先掌握問題實質，找出正確的實驗理論依據；其次需要判斷設計方法的可行性、儀器選用的科學性，做到每個實驗步驟均仔細思考、深入分析。

（三）目標性

如果心理活動沒有清晰的目標，則不能稱之問題解決，只有目的性明確的物理實驗，才會調動學生進行有意義的觀察，引起學生的有效思考，從而吸引學生更加主動地進行物理實驗并探索其中的物理規律，并非單純追求直觀的表象或是形式的趣味性。在準備物理實驗教學前，物理教師應該回答以下幾方面問題：（1）學生已掌握的知識有哪些？（2）需要學生掌握哪些知識？（3）學生應要形成哪些能力？（4）怎樣引導學生發現、理解并處理問題且形成相關方法？

三、開展以問題為中心的高中物理實驗教學相關路徑分析

（一）以問題串進行新課導入

以“勻變速直線運動實例——自由落體運動”為例，不同物體的落體運動，有不同的下落速度，為讓學生重新認識物體下落，找出其中的規律，教師可以這樣的問題串幫助學生觀察物理演示實驗：（1）不一樣的物體其下落快慢一樣嗎？（2）在同一高度讓一枚硬幣和一張紙片同時下落，哪個先落地？（3）是否存在不同的物體但是下落快慢相同？（4）把紙片揉成紙團，然后和硬幣在同一高度同時落下，哪個先落地？（5）相同的物體下落快慢能否有不同的現象？（6）完全相同的兩個紙杯，相隔一段距離讓它們一上一下，若是同時放手，哪個先落地？（7）物體下落的快慢會受到哪些因素影響？（8）下落中的物體受哪種力的作用？（9）刨除重力，是否還會受到別的力的作用？（10）物體下落與哪些因素相關？

教師在演示第二個問題時，學生會觀察到硬幣先落地；在演示第四個問題時卻是紙團和硬幣同時落地，和很多學生給出的答案不符，以此形成認知沖突；在演示第六個問題結果時學生的好奇心被激發出來，甚至有學生提出：“一模一樣的紙杯難道也有下落快慢之分嗎？”這種遞進式的問題串，會推翻大部分學生的現實生活經驗，然后在小組過討論后提出：物體下落時也會受到來自空氣的阻力，而上面的紙杯受到較小空氣阻力，下面的紙杯會受到較大空氣阻力，因此是上面紙杯運動得更快。趁熱打鐵，教師在此時為學生播放“毛錢管”實驗，觀察在真空環境下，質量和形狀不同的物體的下落。然后教師提出一個終極問題：“在不受到空氣阻力的影響下，物體會進行怎樣的運動？”再由學生自己總結自由落體運動。

（二）以問題為中心進行小組實驗

分組物理實驗的每個因素不應是突兀過渡的，需依據實驗思想逐漸推動進行分組實驗。在實際的實驗研究中，產生問題加之教師的問題引導，處理每個問題，讓各因素過渡平穩有序。針對不同的分組實驗、不同的因素會出現不同的問題，其也需要教師精心設計當中的問題，確保學生能真正理掌握實驗原理、目的等因素，在“產生—解決—產生”問題的螺旋過程中收獲新知。學生在這個實驗中應處在主體地位，為了提高學生的實驗參與度，通常教師會設計由淺入深的問題。在動手實驗時，物理教師需要巡視指導并給予學生相應的提示，適時提出啟發性問題。通過有效點撥活躍學生思維，從而逐步培養其全面、具體地認識物理規律，由感性認識過渡到理性認識，強化物理思維能力。分組實驗教學過程如下圖所示。

分組實驗教學過程結構示意圖

（三）創設有助于問題激發的情境

第一，物理教師應該為學生設計合適的問題。很多高中學生會依靠教師講授的學習方式，有關問題的提出需要保證問題符合所創設的教學情境，不要生硬地提問。而且提出的問題最好是學生熟悉和感興趣的，因為學生已經進行了課前預習，所以教師的提問可以和物理教材相脫離。

第二，情境化地呈現問題。應保證提出的問題和物理實驗教學情境相一致。

第三，問題間需要有梯度且相互聯系，由表及里地設置問題。唯有如此，才會真正引發學生主動積極思考。以“圓周運動”為例，教師應制造輕松的課堂氛圍，提問階段避免問題散亂。例如，播放汽車轉彎翻車的視頻，向學生提出這樣的問題：“汽車在轉彎中，做了哪種運動？”再比如，依據牛頓定律能知道物體受力情況會決定物體的運動，提出：“汽車在轉彎中，會受到哪些力？”

（四）注重發散與創新思維的培養

進行物理實驗的探索學習，有利于學生構建相應的物理認知結構。教師不要將思維難度隨意提高或是降低，應是從始至終清楚學生的真實學習情況，合理分析其思維發展情況，確保思維的流暢性及連續性，最好根據學生的思路，以其所處的思維層次，設計與調整物理實驗教學。積極引導學生通過多元化的方法解決同一個問題，以“一問多答”或是“一題多解”的方式培養學生的發散性思維。有時學生在操作物理實驗后，并不能全面深刻地解答，物理教師在這個時候應該依據學生的具體情況采取小組合作學習模式，或者是組織和學生之間的互動，通過教師和學生的交流啟發其問題解決思路。

綜上所述，以問題為中心的物理實驗教學，首先要培養與激發學生的學習興趣。以問題為主線開展物理實驗教學，鼓勵學生積極參與，讓學生能更活潑生動地學習；通過設計性實驗，讓學生不只是利用所學知識與常用方法處理問題，不斷激發其物理學習需求。其次，訓練并教授解決問題的策略方法。實現物理實驗和問題解決相結合，在真實的實驗情境中將問題正確解決，習得科學的思維方法，將教師經驗逐漸內化變成自己的。最后，注重問題思考習慣的養成。通過問題串引導學生自覺發現問題，強化學習主動性并培養觀察意識與能力。