高中物理“問題式”教學(xué)模式課例

摘 要：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和元認(rèn)知理論等都強(qiáng)調(diào)了問題生成與問題解決的重要性。以問題生成和問題解決為核心的 “問題式”教學(xué)是適應(yīng)新課標(biāo)要求，是更能體現(xiàn)“生本”的一種教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：高中物理； “問題式”教學(xué)； 課堂實錄

中圖分類號：G633．7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2011）3-011-002

學(xué)以問開始，無問無以成學(xué)。加強(qiáng)學(xué)生問題意識的培養(yǎng)，關(guān)注問題生成與解決為歷代教育家所重視。孔子認(rèn)為“疑是思之始，學(xué)之端”，亞里士多德也提出：“思維是從疑問和驚奇開始的”。是否善于提出和思考問題，在很大程度上是檢驗一個人是否具有創(chuàng)造才能的重要尺度。創(chuàng)新靈感在問題生成中被激發(fā)。蘇霍姆林斯基說過：“在人的心理深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。”研究、探索基于發(fā)現(xiàn)，首先在于問題的生成。學(xué)生能否生成問題以及生成怎樣的問題，必然會對探究學(xué)習(xí)的進(jìn)程與效果產(chǎn)生重要的影響。這是決定學(xué)習(xí)效果的重要因素。問題使人的注意力具有明顯的指向性與選擇性，對持續(xù)進(jìn)行有目標(biāo)的思維、探索活動具有顯著的激勵功能。在問題空間中進(jìn)行搜索，以便使問題的初始狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的思維過程就是問題解決。安德森（Anderson，1989年）把問題解決定義為任何受目標(biāo)指引的認(rèn)知性操作序列。其中包括三方面的因素：目標(biāo)的指引性、操作序列及認(rèn)知性的操作。問題解決綜合地、創(chuàng)造性地應(yīng)用所學(xué)知識和方法去解決非常規(guī)性的問題，通過一個培養(yǎng)過程，使得對一個問題的深入思考方式慢慢融入到思維當(dāng)中去，培養(yǎng)思維能力。

以本節(jié)課為例，傳統(tǒng)教材是驗證牛頓第二定律，注重的是知識的再現(xiàn)，而現(xiàn)在更改為探究實驗，注重的是問題的生成與解決。探究式實驗是高中物理“問題式”教學(xué)模式的典型課例，不僅鍛煉學(xué)生的動手能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生如何手腦并用去設(shè)計實驗，如何生成問題，如何具體操作，以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理并得出實驗結(jié)果，這些才是現(xiàn)代中學(xué)生最應(yīng)該掌握的基本能力，也是“學(xué)會學(xué)習(xí)”和“終身學(xué)習(xí)”所要求的。至于學(xué)生生成問題的質(zhì)量如何，自己設(shè)計的方案是否符合要求，實驗后能否得出正確的結(jié)論，都要加以鼓勵，因為學(xué)生在問題生成的思維活動，實驗設(shè)計和實際操作中的親身體驗才是最重要的。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識與技能：理解物體運動狀態(tài)的變化的快慢，即加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)。

2.過程與方法：通過實驗探究加速度與力的定量關(guān)系，知道用控制變量法進(jìn)行實驗。

3.情感態(tài)度與價值觀：通過問題生成、實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神。

二、教學(xué)過程：

[環(huán)節(jié)1]問題生成。復(fù)習(xí)牛頓第一定律，引入新課，指導(dǎo)學(xué)生圍繞探究的目標(biāo)生成問題。

老師：牛頓第一定律告訴我們，物體的運動不需要力來維持。力和運動到底是怎樣的關(guān)系？（老師預(yù)設(shè)生成的問題引起學(xué)生的頭腦風(fēng)暴。）

對于探究什么，怎樣探究？有的學(xué)生在獨立思考，有的學(xué)生在相互討論，生成了很多的問題。先通過小組（由6至8人組成）歸類分析，第一輪篩選出小組內(nèi)認(rèn)為有價值的問題，然后每一組派一個代表把小組內(nèi)生成的問題寫到黑板上，全班同學(xué)在老師的指導(dǎo)下討論分析，第二輪篩選出有價值的問題。

在動手實驗之前，同學(xué)們已生成了如下有價值的問題（教師對學(xué)生的問題進(jìn)行了必要的整理，使問題更明確、更科學(xué)）。

1.探究實驗中提到的力，其內(nèi)涵是什么？

這個問題的價值在于能為學(xué)生澄清外力與合外力的細(xì)微區(qū)別。實際上牛頓第二定律提到的外力指的就是合外力。

學(xué)生應(yīng)該有了一些實踐的經(jīng)驗和初步的分析能力。要學(xué)生理解力這個概念的內(nèi)涵，可讓學(xué)生舉例分析。有一個學(xué)生舉了這樣一個例子：靜止在水平地面上的物體水平方向不受力，如果用水平方向的力去推物體但沒有推動，物體受到不為零的合外力嗎（注意被忽視的靜摩擦力？）如果推動了呢？（片刻的寂靜之后是雷動的掌聲，如果教師再作闡述顯然是多余的了。）

2.如果一個靜止的物體受到不為零的合外力會怎樣，能再舉例說明嗎？

同學(xué)1：把手中的石子釋放，它將豎直向下運動，且運動得越來越快。同學(xué)2：把手中的氣球釋放，它將豎直向上運動，且運動得越來越快。同學(xué)3（按捺不住）：同學(xué)2說得有問題，有風(fēng)和沒有風(fēng)的情況下，氣球運動情況不一樣。（課堂氣氛熱烈，爭論不斷。教者參于問題的生成并把問題引向本堂課要探究的目標(biāo)上去。）

老師：以上事例說明，力和物體運動狀態(tài)的改變確實有著某種聯(lián)系，再如，汽車剎車后為什么會停下來？但又為什么不會立即停下來？請同學(xué)們帶著問題再去思考新的問題。

3.物體運動狀態(tài)的改變是由于什么原因？質(zhì)量對物體運動狀態(tài)的改變有影響嗎？

根據(jù)以上事例再結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的牛頓第一定律，同學(xué)們清楚了力是改變物體的運動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度（加速度是反映速度變化快慢的物理量）的原因。牛頓第一定律也告訴我們：物體質(zhì)量大，則慣性大，運動狀態(tài)難改變。運動狀態(tài)改變的難易程度（即同樣力的作用下，加速度的大小）由質(zhì)量決定。

4.加速度與哪些因素有關(guān)？

物體的加速度與哪些因素有關(guān)，前面的討論教師實際上在引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)從內(nèi)因和外因兩個方面去尋找答案，科學(xué)地生成問題。從這里也可以看出自然科學(xué)對哲學(xué)的基礎(chǔ)作用，同學(xué)們通過上述的問題生成，在討論中已逐步明朗本堂課要探究的目標(biāo)實質(zhì)上就是加速度a與合外力F和質(zhì)量m的關(guān)系。可再通過下面的問題讓同學(xué)們猜想這三個物理量中可能存在的內(nèi)在聯(lián)系。對同一輛車啟動時不同的擋啟動快慢為什么不一樣？動力車正常行駛比小汽車要快，但啟動過程為什么比小汽車慢得多呢？

同學(xué)們已經(jīng)開始大膽地量化加速度a與合外力F和質(zhì)量m的關(guān)系。

[點評]在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的問題生成中，有著函數(shù)和方程思想的萌芽，物理現(xiàn)象—→物理量—→變量—→代數(shù)問題—→方程問題。從具體問題中尋找變量進(jìn)行提煉抽象的過程，蘊(yùn)藏著科學(xué)思維的質(zhì)的變化。

[環(huán)節(jié)2]問題探究。對現(xiàn)象的困惑和疑問，會激起學(xué)生對問題的探究。加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系如何，怎樣探究？學(xué)生又展開了討論。

5.可以通過實驗探究或理論探究嗎？（理論探究在中學(xué)階段主要是指由已有的規(guī)律在設(shè)定的條件下得出新的規(guī)律，例如可以根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)的規(guī)律推導(dǎo)出動能定理等。）同學(xué)經(jīng)過討論認(rèn)為用所學(xué)知識還不能推導(dǎo)出加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。

6.如果通過實驗探究應(yīng)怎樣設(shè)計實驗？

這個問題是開放性的，只要學(xué)生提出的方案存在合理性，教者都應(yīng)該鼓勵。

同學(xué)1：汽車啟動，換用不同的檔看相同時間發(fā)生的位移；或同一檔，裝不同質(zhì)量的物體看相同時間發(fā)生的位移。（下轉(zhuǎn)第178頁）

（上接第11頁）（看看！控制變量的思想，）同學(xué)2：把一重物從某一高處釋放，通過下落的高度和落地的時間求出加速度。

7.如果用教材的裝置進(jìn)行實驗探究，要注意什么？

教師引導(dǎo)學(xué)生生成具體的問題。

同學(xué)1：繩拉小車的力是不是小車受到的合力？

（鼓勵同學(xué)生成問題也鼓勵同學(xué)自己去解決問題。這里形成了兩個思考的方向：①如果摩擦力很小就可以忽略，例如用氣墊導(dǎo)軌；②如果摩擦力較大不能忽略但可以抵消，例如平衡摩擦力）

同學(xué)2：鉤碼和托盤的重力是不是等于繩的拉力？

（這個問題本堂課不能真正解決，但可以讓學(xué)生清楚：對鉤碼和托盤而言因為有豎直向下的加速度不符合二力平衡的條件，所以鉤碼和托盤的重力不等于繩的拉力，但在它們的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的時候可以近似的認(rèn)為等于繩的拉力。）

8.怎樣操作？（讓學(xué)生在操作的過程中去總結(jié)操作的要領(lǐng)。）

9.要記錄什么？如何記錄？

學(xué)生自己動手設(shè)計實驗，自己設(shè)計記錄的表格，把課堂交給了學(xué)生自己，激發(fā)了學(xué)生探究的興趣。

[點評]當(dāng)自變量超過一個時如何去尋找規(guī)律、建立方程，要引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量法來解決這個問題。那么控制變量法是處理物理問題的方法還是數(shù)學(xué)的方法？其實這已無關(guān)緊了，因為它是數(shù)學(xué)物理思想滲透的結(jié)果。這個階段是引起思維質(zhì)的飛躍的重要階段，應(yīng)給學(xué)生充分的自由，讓他們合作討論，激起學(xué)生的頭腦風(fēng)暴。

[環(huán)節(jié)3]問題解決。把記錄好的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程，這是科學(xué)思維又一次飛躍。如何處理得到的數(shù)據(jù)？每一個同學(xué)都躍躍欲試。

分析數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)尋找物理量的關(guān)系，運用數(shù)學(xué)語言將問題中的條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型例如方程。然后給方程一定的物理意義，就得到了牛頓第二定律的表達(dá)式。這個探究實驗增強(qiáng)了學(xué)生對數(shù)字的敏感，很好地滲透了函數(shù)與方程的思想。

[總評]問題的生成要注意梯度，要符合思維發(fā)展的規(guī)律，這就要求問題的生成是有序的，可以有一定的預(yù)設(shè)性。但思維的發(fā)展又具有跳躍性的特點，因此問題的生成更多的是在課堂上即時生成。本堂課是\"問題生成\"教學(xué)模式的典型課例。教學(xué)是從問題展開的，力不是維持物體運動的原因，那么力和運動到底是怎樣的關(guān)系呢？這個問題可以是老師預(yù)設(shè)的，因為這正是本堂課要探究的目標(biāo)。所有的問題都應(yīng)該是圍繞這個目標(biāo)展開的，在老師的有效引導(dǎo)下，學(xué)生才能有目的有序的地生成問題，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造的潛能才能被調(diào)動起來。既使在問題的解決過程中仍然有著問題的生成。例如探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系作圖像時就可以生成這樣的問題：是作圖像還是圖像？在這里又能有效滲透數(shù)學(xué)思想，激起學(xué)生的求知欲望。

在這節(jié)探究實驗課中，可以看出教者對課堂有很強(qiáng)的駕馭能力但更重要的是學(xué)生始終是“問題式”課堂的教學(xué)主體，真正體現(xiàn)課堂是學(xué)生的課堂的“生本”理念。