疑由境生 悟因疑導——談物理教學中的問題情境及其創設

張 俊

（南通市通州區教學研究室，江蘇 南通 226301）

英國科學家波普曾說過：“科學知識的增長永遠始于問題，終于問題——越來越深化的問題，越來越觸發新問題的問題.”可見，知識的汲取及能力的培養離不開生疑與感悟的互推循環，而不斷生成新的疑問則是這一循環中的關鍵所在.因此，以問題為主線，使學生在所創設的問題情境中，產生學習的需要，主動探究、親身體驗，通過問題解決，建構知識，開發潛能，培養思維能力，理應成為高效物理課堂的追求.顯然，教學中物理問題情境的設置與學生思維能力的培養已密不可分.

1 問題情境創設的意義及其概念界定

學生的學習都是在一定的環境條件下進行的，因此，在我們進行教學設計的過程中，肯定會思考這樣的問題：為什么要設置問題情境？到底什么是問題情境？

1.1 創設問題情境的意義

建構主義認為，學生不能直接將知識存儲到自己的記憶中，而需要通過經驗與外界的共同作用來建構新知識.這種作用是需要介質的，這種介質就是學習的情境.而創設問題情境作為學習情境的一個要素，是幫助學生實現意義建構的必要前提.

奧蘇伯爾的有意義學習理論也認為，創設一定的問題情境，能夠使學生對知識本身產生興趣，進而形成探究、認識的需要，產生想學習的傾向，有效地激發學生的學習動機.因此，學生學習的主動性，學生思維的廣度與深度，很大程度上取決于教師在教學中對學生興趣的激發和對自主學習環境的營造.

1.2 問題情境的含義

所謂問題情境，是一個能最大限度地激發學生學習興趣及主觀能動性，使學生通過親身體驗，獲得智能發展的反映相關內容或聯系現實生產、生活的特殊的教學環境.其表現形式是與生產、生活聯系或是與學科相關的背景素材，其關鍵是要能喚起學生追求和探索知識的熱情，其目標是能使學生的思維能力得到培養，身心得到發展.

2 物理問題情境應具備的特征

為使物理問題情境的設置能有效幫助學生深刻理解并靈活運用物理概念和規律，能切實將學生的學習方式向自主、合作、探究型轉變，真正發展學生的思維.筆者結合幾節比賽課例，談談物理問題情境應具備的5個主要特征.

2.1 科學性

這是問題設置最基本的要求.即在進行問題設置時，首先應該確保相關素材或背景材料以事實為依據，不虛構問題；其次要保證圖表、數據、公式、符號、單位、物理專業術語等準確無誤.如一位教師在講授“運動的相對性”一課時，表述自己心情激動后，提出了這樣的問題：心理活動是不是運動？另一位教師為了使學生理解相對靜止時兩物體速度相等，設置了并肩同行、同步衛星的問題情境.這些問題情境，都存在科學性錯誤.

2.2 有效性

問題情境如果沒有趣味，就不能有效地激發學生的認知沖突，誘發學生的學習興趣和思維；情境與學習內容之間若缺乏實質性聯系，就難以引發學生充分的思維投入，而設置的情境如過于追求內容的生活化、形式的活動化，又會沖淡情境所蘊涵的科學思想，起不到應有的效果.如講授“力的合成”一課時，教師找來幾個重錘，先請兩個女生互成角度拉起，然后再請一個男生拉起，以此來引入并提出合力與分力的概念.課堂上學生都很輕易地拉起重錘，使引入的趣味性大打折扣，所展示的情境與實際聯系并不密切，效果就不盡人意了.

2.3 層次性

問題情境不同于一般的問題，它是問題的前置，服務于問題.所以，設置物理問題時，要注意層層遞進，要從學生的認知特點出發，把握好難易程度，走進學生的最近發展區，既要讓學生經歷探索的“坎坷”，又要讓學生體驗成功的快樂.在講授“運動的相對性”一課時，某教師講述機械運動的概念時請學生列舉了多個運動與靜止的實例，繼而請學生根據理解用自己的語言歸納總結什么是機械運動，學生主要有兩種表述：（1）一個物體相對另一個物體的位置改變，叫機械運動；（2）一個物體相對另一個物體的距離改變，叫機械運動，然后教師又提出，哪一種表述更加準確？怎樣去證明或否定另一說法？表述中的“另一個物體”具有怎樣的特征呢？從課堂氣氛可以看出，這樣有層次的問題情境設計符合學生的認知規律，教學效果良好.

2.4 生成性

物理諾貝爾獎獲得者海森堡曾說過：“首先是問題的提出，其次才是問題的解答”.也就是說發現問題是思維活動中最重要的環節.的確，沒有問題的思維是膚淺、被動的，只有深入的思考，才能真正掀起思維的風暴.因此，在創設問題情境時，要能夠讓學生在思考解決問題的過程中發現新問題，培養學生的創新能力.在“探究加速度與力、質量的關系”一課時，教者將本課分成下述幾個層次：（1）通過生活中汽車加速的實例引導學生得出加速度的大小與力和質量有關；（2）實驗探究加速度與力的關系，并作出a－F圖線，分析圖線不過原點的原因；（3）平衡摩擦力后再做實驗，發現a－F圖線為直線但上端彎曲，再分析其原因；（4）設計修正方案并再次進行實驗探究論證；（5）實驗探究加速度與質量的關系，并作出a－M圖線，分析圖線不是直線原因；（6）引導作出a－M－1圖線并總結.這一系列的問題情境巧妙地化解了難點，在解決問題的過程中不斷產生新的問題，將學生的思維引向深入.

2.5 藝術性

教學是一門藝術，設置問題情境時要有意識地體現物理學科的簡約美、學科美、智慧美、創造美，讓學生在學習的同時去感受、體會自然科學的無窮魅力.某教師在設計“運動的相對性”一課的應用部分時，首先展示與詩句“游云西行而謂月之東馳”對應的flash圖片，再播放“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”的MTV，再研究空中加油和風洞的原理，進而請學生完成孫悟空騰云駕霧的影視拍攝設計.學生在這樣的安排中，既學到了知識，開發了智力，也被物理學的美深深感染.

3 問題情境創設的有效途徑

創設物理問題情境是教師有目的、有意識地將物理問題有機地融入生產生活情境中，是以具體的情境為載體，將抽象的物理知識具體化，使學生產生求知欲并容易理解與接受.通過問題情境的創設，能促進學生更好地理解物理概念和規律，將物理知識融化于認知結構，達到靈活解決問題的目的；同時，學生也能欣賞到情境交融的美妙與和諧，享受到歡樂與成功，促進學生的全面發展.如何進行問題情境的創設呢？筆者結合教學實踐，談談這種創設的主要途徑.

3.1 以趣設疑

眾所周知，興趣是最好的老師.教學中，通過漫畫圖片、視頻動畫、新聞故事等多種形式創設形象、富有色彩的問題情境，可以啟迪學生思維，激發學生積極主動地學習.如在講授“共振”一課的引入時，給學生講了這樣一個新聞故事：某市一居民家中的自來水管不放水時會莫名地發出嗡嗡的響聲，使人整夜不能入眠，該居民以為有用戶在深夜施工或搗亂，于是就撥打110報警，民警趕來調查后發現這聲響并非人為導致，正當大家束手無策時，樓下的教授拿來一小鐵片固定在自來水管上，聲響就消失了.教師提問，教授做法的依據的是什么原理呢？通過這個源于生活實際的小故事，就為激發學習興趣提供了很好的平臺.

3.2 以奇激疑

理性思維是物理課堂教學的任務之一，其重要特征就是要引起學生的懷疑意識.當教師精心設計的情境突破學生的思維常規，出現意想不到的結果時，便能使學生產生懸念而引發學生的質疑，激發他們的認知沖突，從而使其思維活躍起來.例如在講授“物質的物理屬性”一課時，可以設置這樣的物理情境來說明導熱性：將1枚硬幣用棉布包住，盡量將布抹平拉緊，然后將1段蚊香綁在布上并使蚊香燃盡，可以發現棉布不但沒有燒著，而且也沒變焦，僅僅是留下了一塊煙斑.這樣的結果顯然會使學生感到奇怪，其思維的發動機也會因此而開動起來.

3.3 以驚生疑

馬克思說，情感是一個精神飽滿、為自己目標而奮斗的人的本質力量，豐富學生的學習情感既是課程目標，也是激發學生學習動機的需要.物理課堂上若能讓學生有驚訝地體驗，就能更好地讓學生感悟其中所蘊含的物理原理.如在講授“大氣壓”時，可以先提出這一問題讓學生思考和嘗試：誰能實現1s內將啤酒瓶罐滿水？學生思考實踐后再和學生一起完成如下實驗：將空啤酒瓶在微波爐中用高火加熱3 mIn左右，迅速將其取出后倒立在水槽中，可以發現，水將迅速充滿酒瓶.通過這樣的實驗讓學生分析原因，領悟大氣壓的存在.

3.4 以做釋疑

物理中許多問題非常抽象，通過教師的講解或理論分析，學生往往仍不能透徹理解，但如果能創設相應的物理情境，讓學生在實驗探索中發現、質疑、感悟，其效果也是十分不錯的.例如在分析物體沿圓軌道模型的運動時，可以指導學生讓小球從不同的高度由靜止釋放，觀察小球何時能沿圓軌道運動而不脫離軌道，從而得出兩個臨界狀態，這樣做無疑使學生對圓周運動的幾個模型有了全面的了解和比較，對圓周運動的實質有了更深刻的理解.再如光的折射一課中，將模擬魚叉投向所看到的魚的下方能較容易地碰到魚模型，以此解釋光的折射現象；若再將激光正對射向所看到的水中的模型魚，模型魚上會呈現激光斑，由此解釋光的可逆性原理.通過這兩次操作，學生對折射現象及光的可逆性便能很好地對比理解.

3.5 以思辨疑

圖1

教學過程中，可以通過問題情境讓學生展示在探索、發現及判斷等過程中真實的思維，學會運用已有知識、經驗進行聯想、分析、歸納、類比，提出質疑，從而思考解決問題的有效方法，提升學習能力.在高三一輪復習完交流電的有效值時，教師可要求學生完成如下試題：如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2＝2 2∶5，原線圈接u1＝的交流電，電阻R1＝R2＝2 5Ω，D 為 理想二極管，請畫出電阻R2上的電壓和副線圈中的電流隨時間變化的圖線，再求出通過副線圈的電流.

經過思考和討論，學生們求通過副線圈的電流時往往會有以下典型的解答.

圖2

圖3

展示兩種解法后，教師提出問題：兩種解法是否都錯？錯在哪里？這樣，學生在解決問題的過程中又有了新的認知沖突，經過再思考，學生對電流的有效值必定會有更深刻的理解，對求解交流電有效值的注意點也會有新的認識，這些對培養學生的創新思維和批判性思維都是十分有利的.

當然，創設和營造物理問題情境是教師對自己已有教學方式的一種優化，更是一種挑戰，需要不斷地完善與創新，才能真正提升學生的物理學科素養，培養學生優良的思維能力.

1 周久璘.在“問題解決”中豐富學生的思維品質［J］.中學物理教學參考，2010（11）.

2 鄒茂全.創設問題情境的實踐與探索［J］.中學物理教學參考，2012（3）.

3 宗紅梅.淺談“問題解決”課堂教學模式下學生潛能的開發［J］.物理教師，2013（2）.

4 周久璘.課堂提問：促進動態生成的教學藝術［J］.中學物理教學參考，2011（9）.

5 鄭青岳.“提出問題”教學的常用策略［J］.中學物理教學參考，2012（3）.