物理課堂有效問題情境的創設
——以牛頓第一定律教學為例

孔紅艷，柴海鑫，趙夢祥

陜西師范大學物理學與信息技術學院，西安 710119

普通高中物理課程標準指出，要在問題情境中引導學生[1]。高中物理相較于初中物理，知識點增多，理論性和綜合性更強，物理表述更加規范；學科間相互聯系尤其是與數學科目相互滲透，很多綜合性大題需要一定的函數、幾何能力，對學生的能力要求較高；物理教材中的定理、定律等僅靠記憶完全不夠，許多模型較為抽象，難以理解。傳統的物理課堂教學中，教師提問只是與學生進行簡單的問答，學生回答也僅局限于教材上的知識，回答錯誤時教師為了趕課程進度而選擇自己問答，機械地讓學生回答是或否，問題設計不夠深入，不利于學生發散思維和高效學習。學而不思則罔，思而不學則殆。學生在高中物理學習中必須要進行思考。因此，在教學中創設有效問題情境，對引導學生參與課堂、增強學生對課堂的興趣、加深對課程的理解具有十分重要的意義。

1 ARCS動機模型

ARCS動機模型是美國佛羅里達州立大學的約翰·凱勒教授提出的一個動機激發模型，其由四部分組成，即注意（Attention）、關聯（Relevance）、信心（Confidence）、滿意（Satisfaction）[2-3]。注意策略是指教學者吸引學生對課堂的注意力，激發學生對課堂的興趣，學生關注課堂是學習的先決條件；關聯策略是指在教學過程中利用與課堂相關的素材，聯系學生生活、先驗知識等，學習者感受到知識與自身的相關性；信心策略是指學習者有對成功的渴望，對學習目標產生成功的信念，主動提出見解；滿意策略是指學習者在學習過程中獲得滿足感，較滿意自己的行為后果，符合預期的期望并產生積極的效果。此模型主要是通過激發學生的學習興趣，找到與學生相關的知識維持其學習動機，增強學生學習的自信心從而增強其學習的滿足感。關注的是如何通過教學設計來調動學生的學習動機問題[4]。

2 教育戲劇

教育戲劇是指運用戲劇和劇場的技巧來從事教育教學，其不以表演為目的，借用戲劇途徑推進人的社會學習，對人的認知發展情緒、個性社會性的發展發揮積極的促進作用[5]。學生在與老師、同學的相互關系中可以自主構建、發展自己的知識。教育戲劇強的學生從“做”中學，注重學習過程和學習參與感。

3 有效問題情境

問題情境指教師有目的、有意識地創設各種情境，在情境中對學生發問，引導學生得出答案。近年來，提高教學的有效性是我們一直研究的熱點話題，學校、教師一直都在試圖擺脫應試教育的桎梏。但在具體教學過程中，教師往往會向應試教育的方向偏離，因此從問題情境角度切入對提高教學的有效性十分必要。愛因斯坦曾說，提出一個問題比解決一個問題更重要。教師在課堂上創設有效問題情境，有效提問學生，能擴散學生的思維，促進學生有效學習，高效完成學習任務，激發學習興趣，使學生形成良好的學習習慣。

心理學家魯賓斯坦在《關于思維和它的研究道路》中曾指出：思維是由問題情境產生的，而且是以解決問題情境為目的的[6]。因此，在教學中創設問題情境對于學生的思維發展十分必要。

4 高中物理教學中的有效問題情境

ARCS動機模型作為激發學生學習動機的模型，從注意、關聯、信心、滿意四個層面出發，維持學生對學習的興趣。而教育戲劇則是通過在教學中讓學生扮演角色，用戲劇的方式全身心主動參與教學，這與教師在教學中創設問題情境的方向與思路不謀而合，因此，三者的結合對于提高物理課堂的有效性大有裨益。本文以牛頓第一定律教學為例，列舉出有關問題情境創設的教學片段。牛頓第一定律是經典力學的核心內容之一，它指出了力與運動的關系，是高中物理課程的基礎。學習此節內容前，學生在腦海中已初步形成力的概念，對于基礎的運動學知識有了初步掌握。牛頓第一定律的課堂知識結構如圖1所示。

（說明：注意策略—A，關聯策略—R，信心策略—C，滿意策略—S）

圖1 牛頓第一定律的課堂知識結構圖

4.1 情境創設1：課堂導入

師：請大家作為辯手，判斷論點是否正確。

亞里士多德通過大量生活經驗——“馬拉車，車子會運動；不拉車，車子會逐漸停下來”“人推車，車運動；不推車，車停止”等得出結論：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止下來。即力是維持物體運動的原因。

生1：正確，生活中還有很多這樣的例子，踢足球時，踢一下球就會運動，所以力是維持物體運動的原因。

生2：錯誤，我們初中的時候就已經學過，力不是維持物體運動的原因。

生3：我們之前學到的是力不是維持物體運動的原因，那與上面提到的生活經驗是否會有沖突？

師：同學們的回答都非常好，我們初中時候確實學過力不是維持物體運動的原因，那為什么物體在施加力的作用時會運動，沒有力的作用時會靜止呢？我們是否要一起推翻科學家的猜想呢？請同學們集思廣益，一起思考探究。

設計意圖：A——通過前人的錯誤經驗，與學生的已有經驗對比，讓學生“設身處境”，引發學生的認知沖突，從而激發學生的探究欲望；通過設置辯論環節，讓學生自覺參與課堂。

4.2 情境創設2：實驗探究

師：每個人的桌上都有一支粉筆，現在輕推粉筆，粉筆滾動，手拿開，粉筆停止運動；加大力氣推動粉筆，粉筆會運動得更久，甚至掉下桌面。觀察這兩次小實驗，實驗現象有何不同呢？

生：第二次用力推動粉筆后，即使沒有力的作用，粉筆也會向前運動一段距離再停止，所以物體的運動不需要力來維持。

師：同學們觀察得非常仔細。物體的運動不需要力來維持，力是改變物體運動狀態的原因，這個結論正是在亞里士多德兩千多年后，偉大的科學家伽利略提出的。為了驗證結論的正確性，物理課堂中我們應該通過什么手段進行驗證？

生：通過實驗探究。

師：既然亞里士多德認為，物體最終停止運動是因為沒有受到力的作用，那么我們怎么設計實驗來證明他的結論是錯誤的呢？

生：物體受到力的作用但運動停止，或者物體沒有受到力的作用卻還能運動。

師：沒錯！伽利略正是通過我們所提的第二種方法來設計實驗——物體未受力的作用仍能運動。接下來，我們通過實驗探究填寫表1。

表1 理想斜面實驗記錄表

伽利略的理想斜面實驗戲劇扮演如圖2所示[7]。

圖2 理想斜面實驗戲劇展示圖

通過以上實驗和戲劇表演，學生由此得出結論：力是改變物體運動狀態的原因。

過渡：笛卡爾認為，如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。

設計意圖：A——設置圖例展示，學生加深對力與運動關系的理解，維持對課堂的興趣；C、S——通過動手做實驗，總結歸納得出實驗規律，增加學生對課堂的自信心和滿意度；通過設置戲劇環節，增加學生的課堂參與度，強化新知識。

4.3 情境創設3：結論呈現

師：偉大科學家牛頓有一句至理名言“我之所以看得更遠，是因為我站在巨人的肩膀上”。在伽利略和笛卡爾工作的基礎上，牛頓提出了動力學的一條基本定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。這就是牛頓第一定律。在學習完定律之后，我們繼續思考一下，物體會不會一直保持靜止或勻速直線運動狀態呢？

生：不會，不受力的作用的物體不存在。

師：牛頓第一定律所描述的是一種什么狀態？

生：是一種理想狀態，我們是通過理想斜面實驗邏輯推理得出的，并未進行直接的實驗驗證。

師：很好！物體保持靜止或勻速直線運動狀態這一屬性也有它的專屬概念，我們下節課繼續來學習這一固有屬性。

設計意圖：R——通過科學家的故事以及通俗名言，維持學生的學習動機；通過不斷的問題驅動，循循誘導學生得出最終結論，升華內容。

5 小結

學起于思，思源于疑，有效提問是課堂教學中不可缺少的環節。教師創設問題情境，可以綜合教學手段，激發探究欲望。首先，要有一定的趣味性，如在課堂中播放多媒體音 頻、設計精彩的板書、引入古詩文導入以及講一些科學家的小故事等來激發學生的探究欲望，從而引起學生對課堂的關注度。符合學生認知，讓學生對物理的表面現象感興趣，進而轉移到對理論知識的學習中。其次，要設置梯度問題，由淺入深地對學生進行提問，讓學生感受到知識易于接受。除此之外，教師應該有的放矢、有針對性地提出一些物理問題，從生活中的情境出發，讓學生感受到物理知識與自身的相關性，學生“親其師”才能“信其道”。在物理課堂中創設問題情境，能起到激勵與引領、啟發與反思的教學作用[8]。教師應以有效問題為支點，以問題情境為杠桿[9]，有效運用ARCS動機模型創設問題情境，將教育戲劇融入教學，讓學生在問題情境中做學習的主人，感受物理知識的魅力，共同創設高效的物理課堂。