中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)加強問題情景的創(chuàng)設(shè)

　關(guān)鍵詞：創(chuàng)設(shè)問題情景問題教學(xué)創(chuàng)新能力
　　
　　近年來，隨著素質(zhì)教育的逐步落實，教育界乃至整個社會越來越重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而創(chuàng)新源于問題，只有發(fā)現(xiàn)問題，才有可能找到解決問題的途徑和方法，才能發(fā)揮人的創(chuàng)新才能。
　　
　　一、問題與科學(xué)創(chuàng)新
　　
　　縱觀科學(xué)發(fā)展史，幾乎每一次質(zhì)的飛躍都是從問題開始的。比如：在研究光電效應(yīng)時，出現(xiàn)了經(jīng)典電磁理論所無法解釋的現(xiàn)象，從而吸引了許多物理學(xué)家對新領(lǐng)域的探索，最后由愛因斯坦提出光量子理論。又如：在研究原子結(jié)構(gòu)時，盧瑟福的α散射實驗出現(xiàn)了湯姆生原子模型所無法預(yù)料的現(xiàn)象，為了解決此問題，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說�？梢娍茖W(xué)創(chuàng)新源于問題。問題不僅是科學(xué)研究的邏輯起點，而且也正是問題不斷推動著科學(xué)研究。因此，可以說問題是科學(xué)研究的真正靈魂。當(dāng)代英國著名科學(xué)哲學(xué)家卡爾·波普爾(K.Popper)曾經(jīng)強調(diào)指出：“科學(xué)和知識的增長永遠(yuǎn)始于問題，終于問題——愈來愈深化的問題，愈來愈能啟發(fā)新問題的問題”。為了解決問題，科學(xué)家必須以批評的態(tài)度認(rèn)識原有理論的局限性，以創(chuàng)新精神沖破傳統(tǒng)觀念的束縛，運用創(chuàng)新的思維方式和觀念提出新的假設(shè)，建立新的理論。
　　
　　二、問題情景與物理創(chuàng)新教學(xué)
　　
　　根據(jù)認(rèn)知理論，物理課堂教學(xué)過程應(yīng)該是以不斷地提出問題并解決問題的方式來獲取新知識的思維過程。解決問題首先要提出問題，因此，教師無論是在教學(xué)的整個過程，還是在教學(xué)過程中的某些微觀環(huán)節(jié)，都應(yīng)該十分重視問題情景的創(chuàng)設(shè)。所謂問題情景，是指一種具有一定困難，需要學(xué)生通過努力克服（或?qū)ふ疫_(dá)到目標(biāo)的途徑），且力所能及的學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)任務(wù)）。任何學(xué)習(xí)的愿望，總是在一定的情景中發(fā)生的，只有具有這種問題性的情景，才具有強大的吸引力，對學(xué)習(xí)具有強烈的激發(fā)作用。
　　
　　從認(rèn)知角度來看，學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容和結(jié)果對學(xué)生來說是新的，是一個課題。但在心理過程上卻與科學(xué)家創(chuàng)新的發(fā)現(xiàn)過程很相似，都是為了解決某個問題而對現(xiàn)有認(rèn)知結(jié)構(gòu)和方式進行改造和超越，相對自身現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和方式而言，這便是創(chuàng)新。這為我們進行物理創(chuàng)新教學(xué)提供了一個很好的類科學(xué)研究的情景，通過這一教學(xué)情景來完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的創(chuàng)新能力。因此在教學(xué)中要精心創(chuàng)設(shè)問題情景，通過問題情景把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力落到實處。
　　
　　三、創(chuàng)設(shè)問題情景進行創(chuàng)新教學(xué)的實踐
　　
　　創(chuàng)設(shè)問題情景來實施創(chuàng)新教學(xué)的功能主要表現(xiàn)為：①通過情景，提出問題。使教學(xué)信息具有新奇性，從而使學(xué)生產(chǎn)生好奇心和求知欲，極大地激發(fā)了學(xué)生的探索動機和興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和提出問題的能力。②通過問題情景來討論問題，展開聯(lián)想，提出猜想，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新所需的思維素質(zhì)和創(chuàng)新精神。③在探索創(chuàng)新過程中滲透和運用一些創(chuàng)造性的方法，提出假設(shè)、建立新理論、給出新方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方法。
　　
　　1、利用實驗創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實驗以其直觀性、形象性為學(xué)生提供了豐富的感性信息。因此利用實驗內(nèi)容設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生通過對實驗的觀察、研究和分析獲得的感性信息去思考問題、探索問題，從而揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)，探究物理規(guī)律。①通過實驗，激發(fā)求知欲②通過實驗，層層設(shè)置情景，探索規(guī)律
　　
　　2、通過新舊知識的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　根據(jù)奧蘇貝爾的同化理論，任何一個新知識均可以通過上位學(xué)習(xí)、下位學(xué)習(xí)、組合學(xué)習(xí)，設(shè)計恰當(dāng)?shù)南刃薪M織者，尋求它與舊知識的聯(lián)系作為新概念的增長點，促進新知識的學(xué)習(xí)。可見在教學(xué)中，利用學(xué)生原有知識來創(chuàng)設(shè)情景，有助于學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，促進思維的敏捷性和創(chuàng)造性。
　　
　　如在“電磁振蕩”教學(xué)中，提出以下問題：①電容器具有什么本領(lǐng)？②當(dāng)電容器的帶電量增加時，其兩端的電壓、電場強度以及它所儲存的電場能如何變化？（得到上述物理量是同步變化的）③當(dāng)電流通過自感線圈時，將產(chǎn)生何現(xiàn)象？④如電流增加時，它內(nèi)部的磁場能如何變化？⑤自感電動勢的作用如何？⑥如果把一儲存電荷的電容器與一自感線圈組成一個回路，電路中的電流將是怎樣一種情況？通過上述問題的回答，學(xué)生不但把原有知識回憶起來了，而且為新知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。同時，讓學(xué)生猜想情況，提出各種假說，學(xué)生的求知欲得到充分的調(diào)動。
　　
　　3、利用現(xiàn)代教育手段，創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　現(xiàn)代科技為物理教學(xué)提供了大量先進的教學(xué)設(shè)備，如雙向閉路電視、多媒體等，作為一種新的教學(xué)輔助手段，它具有形象、直觀、動態(tài)逼真、表現(xiàn)力豐富等常規(guī)教學(xué)手段所無法替代的優(yōu)勢。特別是它能把一些無法看清的現(xiàn)象模擬出來，從而讓學(xué)生獲取足夠的感性材料，為思維加工奠定基礎(chǔ)。它恰當(dāng)?shù)氖褂茫�不僅能夠活躍課堂氣氛，而且還能喚發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性聯(lián)想。
　　
　�。ń虒W(xué)實例）在“原子核式結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，利用多媒體手段，可以把這一過程生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前。教學(xué)過程為：設(shè)問：按照“湯姆生原子模型”原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的？假設(shè)：假如是上述結(jié)構(gòu)，那么當(dāng)高能粒子穿過金箔將是怎樣一種情景？猜想：讓學(xué)生猜想高能粒子穿過時出現(xiàn)的情況。
　　
　　多媒體模擬演示：再現(xiàn)α散射實驗（α粒子穿過金箔）的情景推測：由絕大多數(shù)粒子能穿過金箔的實驗事實，說明原子的大部分是空的；極少數(shù)α粒子的偏向角超過90°甚至反向彈回，說明其中有一個質(zhì)量集中、電荷集中、體積較小的核。創(chuàng)想：原子是由帶正電的體積很小的原子核和核外電子構(gòu)成的。多媒體①通過實驗，激發(fā)求知欲
　　
　�、谕ㄟ^實驗，層層設(shè)置情景，探索規(guī)律
　　
　�。ń虒W(xué)實例）在“變壓器”教學(xué)中，為了探索“變壓器原、副線圈匝數(shù)與電壓、電流的關(guān)系”時，設(shè)計了一系列小實驗先定性后定量研究。實驗步驟為：a、利用可拆式變壓器，副線圈用漆包線繞成，并連接一個小燈泡，先加入一組線圈，請學(xué)生觀察小燈泡是否變亮；b、再逐個增加副線圈的匝數(shù)，讓學(xué)生進一步觀察小燈泡是否變亮。此時學(xué)生的注意力充分集中，使燈變亮的欲望進一步加強，最后燈終于變亮了。在學(xué)生的情感意識中更加想知道“輸出電壓與匝數(shù)”到底是什么關(guān)系呢？接下來再與學(xué)生一起探索。實驗2步驟為：a、利用可拆式變壓器實驗裝置，在原、副線圈二端各接一個電壓表；b、記錄原、副線圈的匝數(shù)及二個電壓表的示數(shù)；c、改變原、副線圈的匝數(shù)再記錄二個電壓表的示數(shù)；d、根據(jù)數(shù)據(jù)分析請學(xué)生得出“電壓與匝數(shù)成正比”的規(guī)律。接下來進一步探索，實驗3的步驟為：a、在實驗2的電路中接入二個電流表；b、測出各表的示數(shù)；c、計算U1I1、U2I2的值，并提出問題為何U1I1＞U2I2呢？d、進一步實驗，將可拆式變壓器的鐵芯向右移動，變壓器的輸出功率變得更小，從而說明實驗中總有鐵損、磁損，再抽象出理想變壓器的工作原理即U1I1=U2I2。這樣由實驗步步深入，層層設(shè)置問題情景，圍繞問題師生共同探索，有利于學(xué)生探索能力的培養(yǎng)。同時也符合高中生從定性到定量研究的認(rèn)知規(guī)律。
　　
　　2、通過新舊知識的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　根據(jù)奧蘇貝爾的同化理論，任何一個新知識均可以通過上位學(xué)習(xí)、下位學(xué)習(xí)、組合學(xué)習(xí)，設(shè)計恰當(dāng)?shù)南刃薪M織者，尋求它與舊知識的聯(lián)系作為新概念的增長點，促進新知識的學(xué)習(xí)�？梢娫诮虒W(xué)中，利用學(xué)生原有知識來創(chuàng)設(shè)情景，有助于學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，促進思維的敏捷性和創(chuàng)造性。
　　
　　（教學(xué)實例）在“電阻定律”教學(xué)中，提出以下問題：①請學(xué)生先計算“220v，40w”燈泡的電阻是多少？②電阻的測量用什么辦法？③演示實驗得到的測量值與計算值為何相差這么大？（約10倍）④為了弄清這一問題，還得研究導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)？是什么關(guān)系呢？從而引出課題。
　　
　　又如在“電磁振蕩”教學(xué)中，提出以下問題：①電容器具有什么本領(lǐng)？②當(dāng)電容器的帶電量增加時，其兩端的電壓、電場強度以及它所儲存的電場能如何變化？（得到上述物理量是同步變化的）③當(dāng)電流通過自感線圈時，將產(chǎn)生何現(xiàn)象？④如電流增加時，它內(nèi)部的磁場能如何變化？⑤自感電動勢的作用如何？⑥如果把一儲存電荷的電容器與一自感線圈組成一個回路，電路中的電流將是怎樣一種情況？通過上述問題的回答，學(xué)生不但把原有知識回憶起來了，而且為新知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。同時，讓學(xué)生猜想情況，提出各種假說，學(xué)生的求知欲得到充分的調(diào)動。
　　
　　3、利用現(xiàn)代教育手段，創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　現(xiàn)代科技為物理教學(xué)提供了大量先進的教學(xué)設(shè)備，如雙向閉路電視、多媒體等，作為一種新的教學(xué)輔助手段，它具有形象、直觀、動態(tài)逼真、表現(xiàn)力豐富等常規(guī)教學(xué)手段所無法替代的優(yōu)勢。特別是它能把一些無法看清的現(xiàn)象模擬出來，從而讓學(xué)生獲取足夠的感性材料，為思維加工奠定基礎(chǔ)。它恰當(dāng)?shù)氖褂�，不僅能夠活躍課堂氣氛，而且還能喚發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性聯(lián)想。
　　
　　（教學(xué)實例）在“原子核式結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，利用多媒體手段，可以把這一過程生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前。教學(xué)過程為：
　　
　　設(shè)問：按照“湯姆生原子模型”原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的？
　　
　　假設(shè)：假如是上述結(jié)構(gòu)，那么當(dāng)高能粒子穿過金箔將是怎樣一種情景？
　　
　　猜想：讓學(xué)生猜想高能粒子穿過時出現(xiàn)的情況。
　　
　　多媒體模擬演示：再現(xiàn)α散射實驗（α粒子穿過金箔）的情景
　　
　　推測：由絕大多數(shù)粒子能穿過金箔的實驗事實，說明原子的大部分是空的；極少數(shù)α粒子的偏向角超過90°甚至反向彈回，說明其中有一個質(zhì)量集中、電荷集中、體積較小的核。
　　
　　創(chuàng)想：原子是由帶正電的體積很小的原子核和核外電子構(gòu)成的。
　　
　　多媒體模擬演示：原子的核式結(jié)構(gòu)模型。
　　
　　按上述教學(xué)過程，學(xué)生沿著前人的思維足跡，用類科學(xué)研究的方式，通過假設(shè)、驗證、創(chuàng)想、模擬演示等，成功地解決新問題，學(xué)生在感到成就感的同時，迸發(fā)出創(chuàng)造欲望的火花。
　　
　　4、由知識的實際應(yīng)用創(chuàng)設(shè)問題情景
　　
　　根據(jù)生活和生產(chǎn)實際提出問題，創(chuàng)設(shè)實際問題情景，可以使學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)實意義，認(rèn)識到物理知識的價值。這樣更容易激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，更能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。
　　
　�。ń虒W(xué)實例）在“電源輸出功率”教學(xué)中，提出如下問題情景：手頭上有三根電爐絲，阻值分別為6Ω、8Ω、10Ω，現(xiàn)要把其中一根電爐絲接到一電動勢為12v，內(nèi)阻為8Ω的電源上，去燒開一小杯水，假定三根電爐絲的額定功率足夠大，問選擇哪一根電爐絲燒這杯水最快？
　　
　　由于這是一個來源于生活實際問題，學(xué)生都很感興趣，紛紛發(fā)表看法，有的選6Ω、有的選8Ω、有的選10Ω。但追究理由時學(xué)生就講不清楚是何道理，老師肯定答案是8Ω，那么為什么呢？從而巧妙地引入“電源最大輸出功率”的討論。
　　
　　5、通過例題（習(xí)題）創(chuàng)設(shè)問題情景，深化主題
　　
　　在例題（習(xí)題）教學(xué)中筆者主要通過以下模式“出題——讀題思考——試解——分析討論——歸納檢驗”進行教學(xué)。這種模式要求學(xué)生根據(jù)自己對具體的物理過程、物理問題理解，充分運用己有的知識和經(jīng)驗，結(jié)合有關(guān)的知識、規(guī)律獨立地、創(chuàng)造地進行分析、判斷、思考和探索解題方法。然后，在教師的指導(dǎo)下，通過分析討論和歸納總結(jié)，對物理題中的物理思想、物理方法進行提煉、升華，學(xué)習(xí)和汲取例題中物理的精神，它能最大限度地培養(yǎng)和鍛煉高中生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。模式的核心是試解，試解中有失敗者，有失敗才會有創(chuàng)新；有成功者，讓他們嘗到成功感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和積極性，更能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力。
　　
　　（教學(xué)實例）在“動量、碰撞”習(xí)題教學(xué)中：質(zhì)量為m的滑塊靜止放在光滑的水平面上，滑塊的光滑弧面底部與水平面相切。一個質(zhì)量為m的物體B以速度V0沿水平面沖向滑塊，設(shè)物體B不能越過滑塊A，求：①物體B能到達(dá)的最大高度h為多少？②A達(dá)到的最大速度為多少？
　　
　　教學(xué)中先讓學(xué)生思考以下幾個問題：①B上滑過程中，A、B各作何運動？②物體B到達(dá)最高點時，A、B兩物體有何特點？③上滑過程與滑下過程，各自滿足什么規(guī)律？再讓學(xué)生試解（在此應(yīng)提供足夠的時間，讓學(xué)生嘗試）；最后由教師總結(jié)歸納，聯(lián)想模型（上滑到最高點可歸結(jié)為完全非彈性碰撞，整個過程可歸結(jié)為完全彈性碰撞），再提供必要的解題步驟，讓失敗者有所感悟，讓成功者得到喜悅。
　　
　　四、創(chuàng)設(shè)問題情景的策略
　　
　　通過問題情景進行創(chuàng)新教學(xué)是一個重過程、重探索、重能力的課堂教學(xué)活動，它具有操作簡單，師生交流頻繁，課堂自由度大的特點，因此在教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)良好的問題情景，教師應(yīng)該遵循以下策略：
　　
　�、俜较蛐圆呗裕阂�求教師通過情景把問題問到“點子上”，所提問題要能反映“干什么”。從而使教學(xué)目標(biāo)明確，教師意圖清楚，學(xué)生成竹在胸。整個課堂有的放矢。
　　
　　②科學(xué)性策略：要求教師通過情景要把問題問到“關(guān)節(jié)眼”上，即所提問題要反映“為什么這樣提”。問題情景設(shè)計要充分暴露教材重點、難點、疑點和關(guān)鍵及知識的形成過程和框架結(jié)構(gòu)。問題提出必須科學(xué)、正確、清楚，不能含糊其辭、模棱兩可。
　　
　�、蹖哟涡圆呗裕簡栴}情景的設(shè)置要有合理的程序和階梯性，要善于把一個復(fù)雜的、難度較大的課題分解成若干個相互聯(lián)系的子問題；同時不同的班級，學(xué)生的知識水平和能力有所不同，因此在進行問題情景設(shè)計時，應(yīng)該隨學(xué)生的思維水平而有所區(qū)別。如：概念的理解分層次，例題的要求分層次，練習(xí)完成分層次。同時針對學(xué)生實際，學(xué)生基礎(chǔ)差一些的，可以多輔墊一些，問題細(xì)一些，采用“小步走”的方式。從而使問題的提出，由易到難，由淺入深，由近及遠(yuǎn)。
　　
　�、�“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的策略：在教學(xué)時，教師必須想學(xué)生之所想，急學(xué)生之所急，從問題的提出到解決，始終以學(xué)生為主。讓學(xué)生觀察、分析、討論，教師適時點撥，學(xué)生歸納，解決問題。也就是說教師是這場戲的導(dǎo)演，學(xué)生是演員，切忌將知識奉送給學(xué)生。
　　
　　總之，我們在教學(xué)中要努力創(chuàng)設(shè)問題情景，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)。把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力滲透到教育的全過程，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新能力。