問題引領實驗設計 促進減負增效

羅小春

摘 要：本文針對初中物理力、熱、電、光學實驗教學與思維培養(yǎng)，主要以案例分析的方式，通過問題引領實驗設計，優(yōu)化課堂實驗教學，集約、挖掘、充分利用實驗課程資源，以“科學思維與實驗探究”的物理核心素養(yǎng)為引領，促進課堂減負增效。

關(guān)鍵詞：問題引領；實驗設計；案例分析；思維培養(yǎng)；實驗探究；減負增效

培養(yǎng)科學思維與實驗探究能力是物理核心素養(yǎng)之 一[1 ]。當下新課改越來越重視以問題為導向的課堂教學。我主持廈門市十二五規(guī)劃重點課題《“促學稿”提升課堂減負增效效益的創(chuàng)新研究》（編號13014）以及廈門市海滄區(qū)第四批課題 《“促學稿”在課堂減負增效提質(zhì)中的創(chuàng)新應用研究》（編號K0448）兩年多以來，通過課題組全體成員集體攻關(guān)與課堂實踐研究發(fā)現(xiàn)：就理綜學科而言，通過問題引領實驗設計，能較好地培養(yǎng)學生思維品質(zhì)，抓住物理以實驗為基礎的本質(zhì)特點，在相同的課堂學習時間內(nèi)，更好地利用并豐富、挖掘?qū)嶒炚n程資源，達成課堂減負增效目的。下面就滬科版初中物理實驗為例，通過案例分析法，以力、熱、電、光四大塊依次展開，闡述筆者的觀點，懇請廣大老前輩、同仁批評、指正，或有所啟發(fā)，不勝感謝！

1 力學實驗問題引領設計——通過正反兩向引領實驗設計培養(yǎng)逆向思維，促進課堂減負增效

（1） 【案例】“大氣壓現(xiàn)象”教學—“覆杯實驗”資源挖掘

器材：較大玻璃杯1個、比杯口稍大的硬紙片1塊、適量水

①正向問題引領設計：為什么紙片會掉下來？說明什么？

演示：玻璃杯不裝水，硬紙片緊貼倒放的玻璃杯口，松手，紙片掉下來。

（簡析：紙片受豎直向下的重力作用而掉下來）

②反向問題引領設計：玻璃杯裝滿水后為什么紙片不會掉下來？說明什么？

演示：玻璃杯裝滿水，硬紙片緊貼倒放的玻璃杯，松手，紙片不會掉下來。

（簡析：主要是因為大氣壓力把紙片“托住了”）

分析：通過正反問題引領實驗設計與實施，對比深化了大氣壓現(xiàn)象，比單純演示效果好。

引導學生學習“對比實驗與分析”的學習方法。由于正反問題引領實驗設計，培養(yǎng)了逆向思養(yǎng)。

（2） 【案例】“力現(xiàn)象”教學—“氣球?qū)嶒灐辟Y源挖掘

器材：普通氣球1個

①正向問題引領設計：用嘴向氣球里面吹氣，能驗證哪些力現(xiàn)象？

分組實驗：學生用嘴吹氣。a.用力壓氣球，現(xiàn)象：變形；證明：力可以改變物體形狀。b.綁好，用力甩出去；證明：力可以改變物體運動狀態(tài)等。c.松手，氣球掉下來；證明：重力方向豎直向下等。

②反向問題引領設計：向外放氣，即松開氣球嘴，會發(fā)生什么現(xiàn)象？說明什么？

分組實驗：松開氣球嘴。現(xiàn)象：氣球象火箭一樣飛出去；說明：力的作用是相互的。引申：火箭發(fā)射原理。

按照這個思路可以優(yōu)化、開發(fā)出很多物理小實驗。雖小，但減負增效關(guān)鍵之一就是注重細節(jié)，在細節(jié)上下功夫，細節(jié)是小，但效果不錯。

分析：同上。

（3）【案例】力學實驗問題引領設計方法不拘一格，根據(jù)實際情況，選擇合適的問題引領方法，追求實效即可。再比如，可以通過巧妙設問請學生利用身邊的資源做實驗：滬科版八年級物理第199頁實驗：兩位工人從一樓搬運物體到三樓，比較做功快慢。設問：把物體搬上樓在教室內(nèi)不方便操作，大家能用身邊的物體做實驗嗎？學生分兩組，引導等時間內(nèi)搬相同的作業(yè)本等，通過比較做功的多少來比較做功快慢；滬科版八年級物理“速度教學”，設問：請大家用身邊的物體驗證：物體從斜面上運動下來速度怎樣變化？引導學生用幾本相同的課本與文具盒墊高一端組成斜面（分上、下兩半段），圓珠筆等從斜面上滾下來，用手機計時器計時，刻度尺測量長度，從而計算比較速度大小，得出結(jié)論。

（4）由于集約了身邊課程資源，使學生深切體會到物理就在身邊，并且有可操作性，且操作靈活簡便，學習任務大大減少了；并且挖掘豐富，學習任務表面上雖少，但實際學習內(nèi)容反而多了、深了。這樣，通過明確的問題引領，實驗設計，任務驅(qū)動，學生可以用有限的課堂時間完成內(nèi)容更豐富的學習，從而達到既減負又增效的目的，這也是我們課題組要追求的目標。

2 熱學實驗問題引領設計——通過“相似聯(lián)想”與過程追索進行問題引領實驗設計與現(xiàn)象分析

（1）【案例】滬科版八年級物理第221頁“水能被壓縮”實驗資源挖掘

在學生分組完成了“水能被壓縮”實驗基礎上：

設問1：用同樣器材驗證氣體能被壓縮嗎？

器材：去針頭的注射器1個

操作：引導學生分組實驗，注射器不注入水，手指堵住針孔，另一只手用力推。

現(xiàn)象（感受）：稍推進一點就很難推動了；堵住針孔的手指感受到較大壓力。

說明：氣體分子間有斥力。

設問2：你能用身邊的器材證明固體能被壓縮嗎？

學生用雙手壓身邊的物體比如桌子等，覺得很難壓縮，原來固體分子間也有斥力。

歸納：固體、液體、氣體分子間都有斥力。

（2） 【案例】滬科版九年級物理第35頁“壓縮空氣，內(nèi)能增加”實驗過程追索式設問及現(xiàn)象分析

①硝化棉燃燒之前，如何證明壓縮空氣，筒內(nèi)溫度升高了？

簡析：觸摸玻璃壁感覺熱，并現(xiàn)場操作證明。

②什么現(xiàn)象明顯證明筒內(nèi)溫度升高了？

簡析：硝化棉燃燒

③用力壓縮空氣，空氣內(nèi)能增加了，手松開后會發(fā)生什么現(xiàn)象？說明什么？

簡析：現(xiàn)象：推把附近產(chǎn)生一團“白霧”。

說明：空氣對外界做功內(nèi)能減少，溫度降低，推把附近水蒸氣遇冷液化成小水珠形成“白霧”。

（3）體會：充分挖掘課堂實驗資源，通過問題引領尋找更多的學習點，效果事半功倍，從而減負增效。特別是明年福建省高考采用全國卷，中考省命題，各地區(qū)學情、考情不一，更需要一線老師把握理綜學科“實驗與思維”的本質(zhì)特點去研究。課題組課堂實踐證明：問題引領實驗設計是其中值得研究的一種有效途徑。

3 電學與光學實驗—增加鋪墊問題引導電學實驗設計與依次、分步遞進式發(fā)散問題引導光學實驗設計，促進電學與光學課堂減負增效

（1）【案例】滬科版九年級物理第77與79頁“探究串、并聯(lián)電路各處電流關(guān)系”實驗資源挖掘

設計背景：教材是用兩個型號不同的燈泡分別組成串、并聯(lián)電路，用電流表多次測量出各處的電流，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論：串聯(lián)電路電流處處相等；并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和。

鋪墊式問題引導實驗設計：

①用兩個型號相同的燈泡分別組成串、并聯(lián)電路，用電流表多次測量出各處的電流，能得出什么結(jié)論？

生：完成實驗，得出：串、并聯(lián)電流規(guī)律。

②請大家討論，這樣得出結(jié)論行嗎？如果有問題，是什么？如何改進？

引導學生分析：

問題1：串聯(lián)電路電流相等可能是燈泡相同引起的，不同型號的燈泡串聯(lián)電流會相等嗎？

問題2：在并聯(lián)電路中，不同型號的燈泡是不是也是這種規(guī)律呢？

對策：用型號不同的燈泡多次做實驗驗證，對比分析，最終得出結(jié)論。

通過鋪墊設問引導徹底突破關(guān)于燈泡型號引起實驗錯誤結(jié)論這個難點。當然其他電學實驗有不同的問題引導設計方法，不能一一列舉。

（2）【案例】滬科版八年級物理第72頁“凸透鏡成像”實驗挖掘

這是初中光學最重要、最難的實驗。學生較難操作與理解的原因是成像情況太豐富。依次、分步遞進發(fā)散問題引導實驗設計可以大大簡化操作難度，便于學生掌握。

設計規(guī)劃：依次按物距由近到遠或由遠到近分步設問引導實驗；由靜態(tài)到動態(tài)遞進設問引導實驗。闡述如下：

實施條件：蠟焰、焦距已知的凸透鏡、光屏依次中心等高地插在光具座上。

物距由遠及近分步設問引導實驗：

①蠟燭放在凸透鏡二倍焦距之外，移動光屏，觀察成什么像？

學生數(shù)據(jù)記錄如表1：

②蠟燭放在一倍與二倍焦距之間，移動光屏，觀察成什么像？

學生數(shù)據(jù)記錄如表2：

③把蠟燭放在一倍焦距之內(nèi)，移動光屏，觀察成什么像？

學生數(shù)據(jù)記錄如表3：

由靜態(tài)到動態(tài)遞進設問引導實驗：

①成實像時，蠟燭靠近凸透鏡，像的大小怎么變？反之呢？

學生操作后發(fā)現(xiàn)：成實像時：蠟燭靠近凸透鏡，像變大；反之變小。

②成虛像時，蠟燭靠近凸透鏡，像的大小怎么變？反之呢？

成虛像時：蠟燭靠近凸透鏡，像變小；反之變大。

4 有效進行問題引領實驗設計教師要具備的素質(zhì)

教師首先要強化問題意識，針對實驗的重、難點設計實驗；其次，深入研究教材，吃透實驗的各個環(huán)節(jié)的要求；再次，充分了解學情，知道學生的思維障礙與實驗操作難度在哪里；最后，認清認知規(guī)律，根據(jù)認知規(guī)律進行問題引導實驗設計。以更好地通過問題引領實驗設計促進課堂減負增效。

參考文獻：

[1]教育部.初中科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012：43-70.