基于問題解決理論的開放化實驗室建設策略分析

張亞偉

(江蘇省淮安市浦東實驗學校 223002)

所謂的“開放化實驗室”，實際就是打破課堂實驗和課外實驗的界限，讓學生將探索活動向課外延展，由此來發展物理認知，提升探究能力.然而就物理教學而言，建設開放化實驗室，并不是將實驗室大門的鑰匙打開那么簡單，對大多數學生而言，他們缺乏自主探究的意識，因此即便是為他們創造了實驗條件，他們也無法自由地展開探索和研究.為此，筆者認為應該將問題解決理論引入開放化實驗室建設過程中，即教師通過對問題的有效組織，以此來驅動學生在空余時間積極展開物理實驗探索.

用問題解決理論來指導開放化實驗室的建設，關鍵是設計合適的問題，對此筆者總結出問題解決理論指導下的開放化實驗室建設策略如下：

一、圍繞課堂教學主題來創設問題

實驗是物理學發展的基礎，也是學生物理認知發展的主要支柱.在初中物理的課堂上，幾乎所有的學習內容都可以與實驗直接或間接的聯系起來.為此，教師要因勢利導，精心創設情境，以便激起學生探索和求知的欲望，同時學生的思維也將因此而被激活，他們在問題的引領下將完成對有關知識的探索.

學生本就對自然界的萬物之理充滿好奇，物理課堂如果能正好撓到了學生的癢處，學生將產生一種欲罷不能的探究心理.在這一背景下，教師圍繞課堂教學的主題提出問題，將學生的探究行為向課外延展，指導他們在開放化實驗室中自主搜集器材，自主完成實驗，這樣的過程將促使學生完成對知識的深度理解和掌握.學生也將感受到物理現象無所不在、無時不在的玄妙.比如當學生學習過“聲音的產生和傳播”之后，教師可以向學生提出以下問題，安排他們在課外展開實驗探索.

(1)請每位學生自制“土電話”，然后和家長合作看看這個“電話”能否實現“通話”？能將聲音傳出去多遠？

(2)選用一個廣口瓶，用橡膠塞將它的瓶口封住，用一根鐵絲穿過橡膠塞，將一個鈴鐺固定在瓶中，搖晃瓶子，看看是否有聲響？準備一些紙片，點燃之后丟到瓶子中，趁著火還沒有熄滅，將蓋子蓋上去，再來搖動瓶子，看看聲響程度和之前相比，有無差別？請分析原因？

以上問題的探索有助于學生對聲音有關的規律形成更加深刻的認識和理解.學以致用一直是我們教學的追求，教師結合教學內容，趁熱打鐵地設計一些問題，引導學生在課外自己搜集實驗器材，開展物理實驗，完成對物理規律的進一步研究和分析，這樣的處理不但有助于學生知識的鞏固，也有助于學生動手能力和思維能力的發展.

二、結合課堂上的生成性素材創設問題

教學實踐中，我們有著這樣的體會，學生思考和操作的機會越多，我們也將收獲更多的驚喜，而且也將得到更多的教學資源.在教學過程中，教師要積極發現學生中存在的問題和閃現的靈感，以此為生成性資源來創設問題，引導他們通過實驗探索，提升其創造性解決問題的思維活力.

比如為了引導學生建立有關“升華與凝華”的概念認識，我們會利用碘來進行實驗，基本操作是將少量的固態碘放在干凈的燒杯中，再在上面蓋上一塊玻璃片，然后對燒杯進行加熱……

在課堂上演示這個實驗時，學生指出這樣兩個現象：(1)碘蒸汽有毒，實驗過程中的外溢現象將污染環境，這也將影響大家的身體健康；(2)使用酒精燈對碘固體進行加熱時，碘蒸氣產生的同時，碘也在發生熔化，因此我們有理由質疑，為什么不是碘先熔化，再由液體轉化為氣態呢？

針對這些實驗過程中的現象，筆者引導學生展開分析，并形成結論：(1)我們的實驗在敞口燒杯進行實驗，因此有嚴重的碘蒸氣外溢現象；(2)作為一種晶體，碘的熔點為114℃，而酒精燈所能提供的溫度為700到800℃，所以加熱的效果遠遠超過了碘的熔點，因此在產生碘蒸氣的同時，碘必然會發生熔化.

當學生明確上述原因之后，我們安排學生在課后自主設計實驗，以完善之前實驗中所存在的瑕疵.比如有學生就設計出“封閉式水浴加熱法”，具體操作如下：將碘固體放在燒瓶中，然后用橡膠塞將上口封住，這樣后續實驗就不會出現碘蒸氣的外溢；然后將整個燒瓶放在裝有足量沸水的水槽中，這樣既可將溫度控制在100℃以下.學生按照這樣的思路進行實驗，他們發現碘受熱后產生大量的蒸汽，而且越來越濃，將燒瓶從沸水中拿出，也沒有看到碘熔化的現象，由此可以確認碘的確是直接由固體轉化為液體.待燒瓶冷卻之后，還可以在燒瓶壁上看到很多針狀且帶有光澤的碘晶體.

三、從教材上取材設計問題

物理教材一直都是我們實施初中物理教學的基本依據和重要載體，為了凸顯教學的基礎性、自主性以及連續性，我們要引導學生從教材中發掘問題，并引領學生帶著問題來閱讀教材，進而自主展開實驗，通過實驗來解決問題.在這樣一系列過程中，教師要積極鼓勵學生，啟發學生進行質疑，由此幫助學生叩開思維的大門，讓學生形成一種連續化的思維，生成一種較為持久而堅韌的內驅力.

學生在自主閱讀教材時，會遇到很多障礙，這些障礙就是問題生成的素材，學生由此展開研究，就可以促成能力的提升和發展.比如學生在學習電路時，他們通過閱讀教材能夠對電路連接、電表接法以及電路設計，產生濃厚的興趣，但是僅止于閱讀教材卻很難形成直觀而形象化的認知，為此我們應該安排學生自主走進實驗室，展開實驗探索.

比如在學生學習過歐姆定律之后，他們結合教材的閱讀發現這正是一種測定電阻的方法，為此他們自主設計出如圖所示的電路圖.從理論角度來講，這些電路圖都可以完成電阻測定，但是事實真的如此嗎？這就需要學生自己通過實驗來進行驗證.此外，學生的思維是不可以限制的，教學中我們發現，有的學生說可以用電壓表和電阻箱等裝置搭配使用，亦可完成電阻測定，對于類似的做法，教師也要慷慨地予以鼓勵，引導學生在實際操作中予以探索.

參考文獻：

[1]蔣玉英.生活化的初中物理實驗教學與研究[J].中學物理教學參考，2015(2).

[2]任磊.新課程下高中物理實驗教學自主探究模式的構想與實施[J].課程教育研究：學法教法研究，2016(2).