以問題為中心，創新物理實驗教學設計

徐劍昆

摘 要：問題是人類學習活動的開端，問題也是激發學生學習興趣的有效方式。在高中物理實驗教學中，教師可以圍繞教學目標，根據具體的學習內容，結合學生的興趣愛好和認知特點，設計恰當的問題，并在適合的時機提出問題，讓學生的物理學習有的放矢、更加高效。

關鍵詞：高中物理 教學設計 問題

問題是知識的載體，也是探究的源頭。很多教師擅長運用問題來點燃學生的智慧火花，讓學生主動地探究與發現問題。在高中物理實驗教學中，教師可以以問題為核心，激發學生探尋問題答案的興趣，引導學生運用已學的知識，通過合理的分析、推理，進行積極有意義的學習，建構新的知識結構，完成學習任務，提升自身能力。教師要圍繞“問題”進行實驗教學設計，展開教學活動。

一、創設問題情境，激發學生探究的興趣

良好的學習氛圍、有效的教學情境，可以激發學生的興趣與思維。高中生已經積累了一些生活經驗，對于一些常見的社會現象也有了一定的觀察力和分析力。在物理實驗教學時，教師通過創設與學生實際生活密切相關的學習情境，可以活躍學生思維，從而使學生產生強烈的探尋問題答案的興趣。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的實驗教學中，教師為了吸引學生的注意力，通過一個簡單的小實驗來激發學生的興趣。教師拿了一個大鐵球，用繩子拴好后固定在一個穩固的支架上，然后拉起鐵球，使之剛好碰到自己的鼻子，讓學生猜測：“同學們，你們想一下，鐵球會不會在擺動時碰到我的鼻子？”有的學生說：“有可能。”有的學生說：“碰不上，鐵球最高就是放手的位置。”對于學生的猜測，教師說：“事實勝于雄辯，讓我們用事實說話。”教師一邊說，一邊松手放開鐵球。學生睜大了眼睛，教師卻是一副鎮定自若的樣子。當鐵球擺回來時，有些學生張大了嘴巴，當看到鐵球貼到教師鼻子的那一刻，有些學生認為鐵球會打到教師的鼻子上，但當看到鐵球沒有傷到教師時，學生覺得有些不可思議。借此時機，教師引出了驗證“機械能守恒定律”的實驗。教師通過創設問題情境，在實驗之前設置懸疑，讓學生在好奇心的驅動下，認真觀察、積極思考，使之產生強烈的探究興趣。

“學貴質疑”，教師精心創設問題情境，有助于學生思考、發現并提出問題，從而通過物理實驗來探究未知領域、揭示問題答案，為接下來的物理實驗做好充分的心理準備。

二、設計基本問題，奠定實驗學習的基礎

為了順利完成物理實驗，并達到預期的教學效果，學生還需具備一定的基礎知識和基本技能。同時，物理實驗的設計教學要圍繞特定的教學目標來開展。教師在進行物理實驗之前，要精心設計問題，幫助學生明確物理實驗的學習目標以及操作實驗需要注意的問題。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的實驗教學之前，教師讓學生認真閱讀教材，思考以下問題：什么是機械能守恒？機械能守恒的條件是什么？驗證機械能守恒的實驗，其選擇的內容是什么？驗證過程中有必要測量物體的質量嗎？為什么？實驗中需要注意哪些事項？實驗的操作順序是怎樣的？學生一邊閱讀教材，一邊思考問題答案。教師要逐題檢查，讓學生單獨回答，并強調與本次實驗相關的知識內容。有的學生說：“機械能守恒是指物體在沒有受到外力作用的情況下，或者物體只受到彈力或重力作用時，這個物體的動能與勢能之間才可以相互轉化，不過物體機械能的總量不會變化。”對于機械能守恒的條件，有的學生說：“受到不做功的外力。”有的學生說：“受到其他外力，并且都做功，但這些功的代數和為零，只有重力做功，這時機械能也是守恒的。”有的學生說：“機械能守恒定律是通過自由落體運動來驗證的。”學生在閱讀、思考、回答中，對于實驗的目的、步驟、注意事項等內容都已經清楚了，學生就可以順利地完成實驗了。

由此可見，教師作為學生進行物理實驗學習的組織者、指導者，要幫助學生明確實驗目標、注意事項、操作步驟等，而問題又是一種很好的呈現形式，可以引導學生主動思考、總結和分析，實現物理實驗的目標。

三、運用有效問題，推導物理實驗的原理

在高中物理實驗教學中，除了讓學生掌握物理基礎知識、鞏固基本的實驗技能外，還要增強學生物理實驗的設計能力。因此，對于原理的認識和分析是至關重要的。教師通過設置問題，幫助學生構架起新舊知識的橋梁，引導學生能夠主動地推導出物理實驗的原理，分析出物理實驗所需要的器材，并概括出實驗步驟。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的教學實驗中，為了引導學生認識實驗原理，教師設計了以下問題：假設物體在下落過程中沒有空氣阻力的情況下，機械能守恒公式應該怎么寫？公式中的各個字母都代表了什么？要驗證物體的機械能守恒，只要證明這個公式成立就可以了，那么，為了證明這個公式能否成立，在實驗過程中需要測量哪些數據？又怎樣測量這些數據？有沒有必要測量物體的質量？學生根據教師的提問，對于物理實驗原理進行了推導、分析，并按照實驗前的假設，寫出了物體機械能守恒定律的公式是mv2=mgh。有的學生說：“只要通過實驗測量出v和h就行了，其中h代表物體下落的高度，可以計算出物體的勢能，v代表物體下落到某個高度時的速度，可以算出物體在這個高度的動能，只要證明等式兩邊相等，就能說明物體的機械能是守恒的。所以，這個實驗的關鍵數據是物體自由下落的高度和物體的速度。”通過這樣的分析，學生不但明白了實驗原理，而且還掌握了實驗的關鍵內容。

由此可見，教師以一系列的問題引入教學，能讓學生在思考中逐步理解實驗原理，并以此為依據來準備實驗所需要的器材，設計實驗的操作方法和步驟，科學地處理實驗數據。

四、借助簡單問題，分析物理實驗的結論

在物理實驗操作完成之后，學生通過認真測量，獲得了一些實驗數據，再對這些數據進行科學的分析，就可以驗證出一些物理學的定理、定律等。教師通過設置問題，引導學生分析數據，讓學生在觀察、比較、分析中發現其中存在的問題，探尋誤差產生的原因以及減小誤差的方法，培養學生觀察、分析、總結的能力。

例如，在驗證“機械能守恒定律”的這個實驗操作完成后，學生認真記錄了一組實驗數據，教師讓學生把數據呈現出來，引導學生運用電子表格對數據進行處理和分析，并要求學生仔細觀察數據。師：“同學們，實驗操作雖然完成了，但并不代表實驗結束了，測量出的很多數據都是我們需要的，下面考驗一下大家的觀察力，看誰能發現其中的問題？有沒有什么特別的數據？”有的學生說：“有的數據大，有的數據小，這說明測量可能存在誤差。”教師繼續讓學生思考：“減少誤差的方法有哪些？從這個實驗中，我們又發現了什么？”有的學生說：“物體重力勢能的減少量和物體動能的增加量是相等的。”這樣，在層層問題的引導下，就可以達到預期的實驗教學效果了。

由此可見，教師在實驗完成后，還要通過問題來啟發學生對實驗結論進行推導和分析，促使學生主動發現問題，尋找解決辦法，最終達到優化物理實驗效果的目的。

總之，學生在探究問題的過程中會遇到很多不可預知的情況，能使自己充分感受并發現快樂，能夠最大程度地發揮學生的主觀能動性和積極性。在高中物理實驗教學中，教師作為學習活動的指導者，需要精心設計教學活動，以有效的問題為載體，引導學生發現、探究、生成，實現高效的教學與學習。

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