“問題”賦能：指向深度探究的初中物理實(shí)驗(yàn)

許本科

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課堂教學(xué)的核心，是訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識的有效途徑。但事實(shí)上，不少教師并不重視對物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課的效果也和課程標(biāo)準(zhǔn)差距甚遠(yuǎn)。筆者聽取兩堂物理實(shí)驗(yàn)課后深受啟發(fā)，撰寫本文，淺述教師教學(xué)過程中“問題”設(shè)計(jì)的思路，從源頭上切實(shí)解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)課中淺層探究的問題。

一節(jié)常態(tài)的物理實(shí)驗(yàn)課：兩三個(gè)學(xué)生上臺做實(shí)驗(yàn)，一兩個(gè)學(xué)生上黑板記錄。剩下的四十多個(gè)學(xué)生做了旁觀者，眼光是游離的，思維是停滯的。這樣的課堂是低效的，不適合全體學(xué)生發(fā)展。

另一節(jié)常態(tài)的物理實(shí)驗(yàn)課：教師提問：“在探究物體動(dòng)能和速度關(guān)系時(shí)，我們應(yīng)該如何選擇和放置小球？”學(xué)生回答：“將兩個(gè)球放在同一斜面的不同高度。”教師再問“為什么將小球放置不同高度”時(shí)，許多學(xué)生一臉茫然。教師在解釋這一問題后繼續(xù)提問：“這種探究的方法在之前的學(xué)習(xí)中有哪些應(yīng)用？”絕大多數(shù)學(xué)生面面相覷，一無所知。這就是典型的“淺層學(xué)習(xí)”，而導(dǎo)致“淺層學(xué)習(xí)”形成的原因是教師在平時(shí)教學(xué)中忽略了實(shí)驗(yàn)探究中“有效手段”的培養(yǎng)，所以筆者從以下幾個(gè)方面談?wù)剛€(gè)人做法。

一、善于發(fā)現(xiàn)問題，感受神奇世界

物理學(xué)是一門建立在觀察和實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)上的自然科學(xué)，它源自生活，又服務(wù)于生活。我們在家中就能發(fā)現(xiàn)許多值得思考的問題：聲音是怎么產(chǎn)生的？為什么冬天洗澡會(huì)發(fā)現(xiàn)浴室內(nèi)的鏡子模糊而夏天卻沒有這現(xiàn)象？家中大門的“貓眼”為什么從外向里看幾乎看不見，而從里往外看卻看得清楚且范圍廣？菜刀刀口為什么無比鋒利，而刀柄卻非常粗大？當(dāng)你打開電源開關(guān)時(shí)，為什么燈會(huì)發(fā)光……

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意生活中的物理現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，激發(fā)學(xué)生觀察、思考和解決問題的強(qiáng)烈愿望。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)評價(jià)學(xué)生的“問題”在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心社會(huì)、熱愛生活、崇尚科學(xué)的品格。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究欲望

著名教育家陶行知先生曾說：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問。”可見“問題”是科學(xué)創(chuàng)新的本源，大力倡導(dǎo)的“問題解決式學(xué)習(xí)”完全符合當(dāng)前的教育規(guī)律，能夠更好地解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)中淺層探究問題。

案例一：關(guān)于“光的直線傳播”引入。

圖1：教師演示“小孔成像”實(shí)驗(yàn)，提問：“為什么會(huì)在薄膜上呈現(xiàn)一個(gè)倒立的像？”

圖2：教師演示“手影”實(shí)驗(yàn)，提問：“墻上為什么會(huì)有栩栩如生的動(dòng)物形狀？”

案例二：關(guān)于“升華”和“凝華”的引入。

圖3：將試管中放入少量干冰，試管口的氣球?yàn)槭裁磿?huì)慢慢膨脹？

圖4：過一會(huì)兒，試管的底部為什么會(huì)結(jié)上一層厚厚的霜？

引入效果：“生活處處皆物理。”教師通過生活中有趣的物理現(xiàn)象引入新課，從而引發(fā)學(xué)生的思考，為后面實(shí)驗(yàn)的“深度探究”打下基礎(chǔ)。

三、巧設(shè)“問題串”，體驗(yàn)科學(xué)探究

古希臘教育家亞里士多德說過：“思考始于對問題的驚訝。”設(shè)置有效的“問題串”進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)，可以把相關(guān)聯(lián)的單個(gè)問題通過思維遞進(jìn)且符合學(xué)生認(rèn)知的方式展現(xiàn)出來。“問題串”不僅關(guān)注教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，而且關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過程，同時(shí)有效地促進(jìn)師生的互動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的“深度探究”。

案例一：如何巧妙做好“響度”到“音調(diào)”的教學(xué)過渡。

問題1：除了響度，聲音還有其他特征嗎？請同學(xué)們認(rèn)真、仔細(xì)聽老師播放下面這首歌曲并感受不同之處。

問題2：你能把最后一句“那是青藏高原”中“高”這個(gè)詞給唱上去嗎？

問題3：如果唱不上去，我們試圖再大聲唱，看能不能把“高”唱上去？

問題4：僅僅用“響度”還不能完全描述聲音的特性，剛剛同學(xué)們唱的“高”唱不上去，說明聲音還存在其他的特征，同學(xué)們能給這個(gè)特征起個(gè)名字嗎？

“問題串”的設(shè)計(jì)意圖：

突出問題：在學(xué)習(xí)聲音特性“響度”和“音調(diào)”時(shí)，學(xué)生不能很好地理解“聲音的高低”和“聲音的強(qiáng)弱”，導(dǎo)致他們往往混淆“響度”和“音調(diào)”這兩個(gè)聲音特征。

突破難點(diǎn)：在問題2和問題3中，教師根據(jù)學(xué)生不能將“高”唱上去的實(shí)際情況，要求學(xué)生聲音再大一點(diǎn)，看能不能把“高”唱上去，結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是唱不上去，學(xué)生通過切身體會(huì)知道“高”字之所以唱不上去，是因?yàn)槁曇暨€存在另一特性——音調(diào)。所以，本實(shí)驗(yàn)不僅通過4個(gè)問題遞進(jìn)式地從“響度”學(xué)習(xí)到“音調(diào)”，而且巧妙地化解了學(xué)生對“響度”和“音調(diào)”區(qū)分的困惑。

案例二：感受力臂。

問題1：力的作用效果會(huì)受到哪些因素的影響？

問題2：在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中（圖5），這三個(gè)因素是否發(fā)生了變化（表1）？

問題3：這樣得到的平衡條件有沒有局限性？如果有，你能否嘗試通過增加一組數(shù)據(jù)來改變力的方向？

“問題串”的設(shè)計(jì)意圖：

突出問題：在平時(shí)的課堂教學(xué)中，由于大多數(shù)教師都是水平調(diào)節(jié)平衡杠桿，杠桿力臂的長度與杠桿支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離是一致的，學(xué)生很難理解“杠桿支點(diǎn)到力作用線的距離”的定義。

突破難點(diǎn)：教師可以繼續(xù)用彈簧測力計(jì)斜著拉杠桿平衡，記下力的大小和杠桿上對應(yīng)的示數(shù)，從而理解力臂的定義。增加的這組數(shù)據(jù)，使得杠桿平衡條件結(jié)論更具有普遍性。同時(shí)，可以將“多次實(shí)驗(yàn)”的方法遷移到長度及質(zhì)量的測量、小燈泡實(shí)際功率的測量、光的折射規(guī)律的探究、探究電流、電壓和電阻等之間的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)探究中，歸納了“多次實(shí)驗(yàn)”在不同實(shí)驗(yàn)中的重要作用。

四、評估提問效力，反思提問行為

1.問題要著眼學(xué)生學(xué)情。

教師必須分析學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，了解每個(gè)學(xué)生的知識儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)能力。只有在此基礎(chǔ)上，才能從學(xué)生的實(shí)際需要出發(fā)，設(shè)計(jì)出能夠觸及學(xué)生認(rèn)知沖突的問題，從而激發(fā)學(xué)生探究物理實(shí)驗(yàn)的積極性和解決實(shí)際問題的強(qiáng)烈欲望。

2.問題要與教學(xué)目標(biāo)密切相關(guān)。

教學(xué)目標(biāo)在教學(xué)活動(dòng)中具有重要的導(dǎo)向性，是教師教學(xué)活動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，是指導(dǎo)“教”與“學(xué)”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的依據(jù)。因此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)置問題時(shí)，要認(rèn)真研讀課本、教參，要吃透課程標(biāo)準(zhǔn)。問題的提出要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)情，難度要有一定的梯度。只有這樣設(shè)計(jì)出來的問題，才更合理、更有效，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果才有保障。

3.問題設(shè)置要有明確的方向性。

無論教師是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)情境提問，還是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中以“問題串”的形式提問，所有問題都要指向?qū)W生的困惑。只有這樣才能引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

綜上所述，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)善于結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際，合理創(chuàng)設(shè)問題情境和巧設(shè)“問題串”，充分體現(xiàn)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用和學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，真正實(shí)現(xiàn)在“雙減”政策下實(shí)驗(yàn)的“深度探究”。

（左毓紅）