高中物理“問題式”教學模式課例

摘 要：建構主義學習理論和元認知理論等都強調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”教學是適應新課標要求，是更能體現“生本”的一種教學模式。

關鍵詞：高中物理； “問題式”教學； 課堂實錄

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

學以問開始，無問無以成學。加強學生問題意識的培養，關注問題生成與解決為歷代教育家所重視。孔子認為“疑是思之始，學之端”，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造才能的重要尺度。創新靈感在問題生成中被激發。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現者、研究者、探索者?！毖芯?、探索基于發現，首先在于問題的生成。學生能否生成問題以及生成怎樣的問題，必然會對探究學習的進程與效果產生重要的影響。這是決定學習效果的重要因素。問題使人的注意力具有明顯的指向性與選擇性，對持續進行有目標的思維、探索活動具有顯著的激勵功能。在問題空間中進行搜索，以便使問題的初始狀態達到目標狀態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指引的認知性操作序列。其中包括三方面的因素：目標的指引性、操作序列及認知性的操作。問題解決綜合地、創造性地應用所學知識和方法去解決非常規性的問題，通過一個培養過程，使得對一個問題的深入思考方式慢慢融入到思維當中去，培養思維能力。

以本節課為例，傳統教材是驗證牛頓第二定律，注重的是知識的再現，而現在更改為探究實驗，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”教學模式的典型課例，不僅鍛煉學生的動手能力，更重要的是培養學生如何手腦并用去設計實驗，如何生成問題，如何具體操作，以及如何進行數據分析、處理并得出實驗結果，這些才是現代中學生最應該掌握的基本能力，也是“學會學習”和“終身學習”所要求的。至于學生生成問題的質量如何，自己設計的方案是否符合要求，實驗后能否得出正確的結論，都要加以鼓勵，因為學生在問題生成的思維活動，實驗設計和實際操作中的親身體驗才是最重要的。

一、教學目標

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

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

3.情感態度與價值觀：通過問題生成、實驗探究，培養學生實事求是、尊重客觀規律的科學態度，激發學生的求知欲和創新精神。

二、教學過程：

[環節1]問題生成。復習牛頓第一定律，引入新課，指導學生圍繞探究的目標生成問題。

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系？（老師預設生成的問題引起學生的頭腦風暴。）

對于探究什么，怎樣探究？有的學生在獨立思考，有的學生在相互討論，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認為有價值的問題，然后每一組派一個代表把小組內生成的問題寫到黑板上，全班同學在老師的指導下討論分析，第二輪篩選出有價值的問題。

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

1.探究實驗中提到的力，其內涵是什么？

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

學生應該有了一些實踐的經驗和初步的分析能力。要學生理解力這個概念的內涵，可讓學生舉例分析。有一個學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3（按捺不?。和瑢W2說得有問題，有風和沒有風的情況下，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上去。）

老師：以上事例說明，力和物體運動狀態的改變確實有著某種聯系，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？請同學們帶著問題再去思考新的問題。

3.物體運動狀態的改變是由于什么原因？質量對物體運動狀態的改變有影響嗎？

根據以上事例再結合已經學過的牛頓第一定律，同學們清楚了力是改變物體的運動狀態即產生加速度（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：物體質量大，則慣性大，運動狀態難改變。運動狀態改變的難易程度（即同樣力的作用下，加速度的大?。┯少|量決定。

4.加速度與哪些因素有關？

物體的加速度與哪些因素有關，前面的討論教師實際上在引導學生應從內因和外因兩個方面去尋找答案，科學地生成問題。從這里也可以看出自然科學對哲學的基礎作用，同學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實質上就是加速度a與合外力F和質量m的關系?？稍偻ㄟ^下面的問題讓同學們猜想這三個物理量中可能存在的內在聯系。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？

同學們已經開始大膽地量化加速度a與合外力F和質量m的關系。

[點評]在探究加速度與力、質量關系的問題生成中，有著函數和方程思想的萌芽，物理現象—→物理量—→變量—→代數問題—→方程問題。從具體問題中尋找變量進行提煉抽象的過程，蘊藏著科學思維的質的變化。

[環節2]問題探究。對現象的困惑和疑問，會激起學生對問題的探究。加速度與力、質量的定量關系如何，怎樣探究？學生又展開了討論。

5.可以通過實驗探究或理論探究嗎？（理論探究在中學階段主要是指由已有的規律在設定的條件下得出新的規律，例如可以根據牛頓第二定律和運動學的規律推導出動能定理等。）同學經過討論認為用所學知識還不能推導出加速度與力和質量的關系。

6.如果通過實驗探究應怎樣設計實驗？

這個問題是開放性的，只要學生提出的方案存在合理性，教者都應該鼓勵。

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

（上接第11頁）（看看！控制變量的思想，）同學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行實驗探究，要注意什么？

教師引導學生生成具體的問題。

同學1：繩拉小車的力是不是小車受到的合力？

（鼓勵同學生成問題也鼓勵同學自己去解決問題。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，但在它們的質量遠小于小車的質量的時候可以近似的認為等于繩的拉力。）

8.怎樣操作？（讓學生在操作的過程中去總結操作的要領。）

9.要記錄什么？如何記錄？

學生自己動手設計實驗，自己設計記錄的表格，把課堂交給了學生自己，激發了學生探究的興趣。

[點評]當自變量超過一個時如何去尋找規律、建立方程，要引導學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學的方法？其實這已無關緊了，因為它是數學物理思想滲透的結果。這個階段是引起思維質的飛躍的重要階段，應給學生充分的自由，讓他們合作討論，激起學生的頭腦風暴。

[環節3]問題解決。把記錄好的數據進行處理的過程，這是科學思維又一次飛躍。如何處理得到的數據？每一個同學都躍躍欲試。

分析數據，通過數據尋找物理量的關系，運用數學語言將問題中的條件轉化為數學模型例如方程。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式。這個探究實驗增強了學生對數字的敏感，很好地滲透了函數與方程的思想。

[總評]問題的生成要注意梯度，要符合思維發展的規律，這就要求問題的生成是有序的，可以有一定的預設性。但思維的發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\"教學模式的典型課例。教學是從問題展開的，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系呢？這個問題可以是老師預設的，因為這正是本堂課要探究的目標。所有的問題都應該是圍繞這個目標展開的，在老師的有效引導下，學生才能有目的有序的地生成問題，學生的學習積極性和創造的潛能才能被調動起來。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量的關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學思想，激起學生的求知欲望。

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