基于問題教學培養物理科學思維能力

【摘 要】本文法論述基于問題教學培養科學思維的方法，提出情景創設幫助學生進入角色、提出問題積極引導學生主動分析與解決問題、達成能力提升目標等做法，以培養學生的物理思維能力。

【關鍵詞】物理教學 問題教學 科學思維

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06B-0041-02

基于問題式的教學形式，是將學生作為主體，在老師的引導下，分析解決問題，從而獲取知識，潛移默化地養成科學思維的模式。它是積極改變之前教學模式，試圖去開發學生的自主性和主觀能動性的新模式。在學習的過程中，我們能夠認識到學習的動力來自于學生對未知世界的好奇心，即對未知事物產生疑問，有了疑問便有了求解問題的動力，這樣，科學的學習思維便油然而生。

一、創設情境，進入探索角色

物理的學習講求有具體的實情實景，沒有實際事物的支撐，學生在學習未知新知識的時候很難在腦海中形成思路，這對物理的學習來說是非常關鍵的環節。要想做好這一環節，順利引導學生接納新知識，發現物理中的有趣問題，就需要老師做好學習情景的創設，引導學生進入新知識的探究角色中去，使學生主動發現問題，開展探究活動。

（一）呈現事實，引發矛盾。物理學科的魅力在于能用科學解釋自己的一些常識，通過一些物理實驗的實際演示，讓學生發現事情的內在本質和自己腦海中已存在的想法大相徑庭，從而為之驚呼，引發自己探究的思維興趣。因此，在創設情境的時候，教師可以采取事實呈現的形式，引起學生思考，讓學生在不同于自己固有思維的情況下發現新的問題，產生新的矛盾，從而激發學生的科學探究思維。

比如，在講解伏安法測量電阻的大小這一實驗時，教師在課堂中分別呈現外接法和內接法兩種不同測試方法所產生的現象。但在學生固有的思維中，伏安法測電阻就是依據? 這一恒等的關系進行測定，只要分別測出經過 R 的電流 I，以及電阻兩端的電壓 U 就可以算出阻值。但是不同的試驗的結果卻出現較大的差異，這就引出了問題，引發了矛盾，激發學生思考。由此讓同學們明白這一等式確實是沒錯的，但是在實際測量中無論是內接還是外接都會引入儀器的內部電阻 Ri 或者? Rv，導致實驗出現誤差。在外接法中實際電流 I=Ir+Iv，而電壓? U=Ur，所以實際的電阻值 ;在內接法中則串聯了電流表內阻 Ri，所以實際的阻值 R=Ri。

由此可見，正是在實際的事實演示面前，學生的思維受到了沖擊，對自己不相信不理解的事物產生了濃厚的興趣，生成了自主探究的欲望。在情境的設置中，學生不由自主地被引入探究事實的角色中，能夠全神貫注地學習新知識。在試圖解決固有思維和物理事實的矛盾過程中，他們的科學思維得到了升華。

（二）提出方案，自主實驗。在實驗物理教學中，總會陷入這樣的情景：教師布置實驗的預習任務，讓學生了解大致的實驗內容，隨后進行演示實驗，至此結束了實驗的課程。但是這樣并不利于學生思維的養成，因為在預習的過程中已經告訴了學生這個實驗是以什么步驟進行的，學生根本不用腦。因此教師可以進行改進，給學生創設情境后提出一些實驗方案，給他們思維發展的自主空間。

比如，在講授有關光的波粒二象性的內容時，提出問題，引導學生思考實驗方法。提問：同學們對于偏振片的作用怎么理解？要想驗證光的波動性需要幾塊偏振片？如何進行試驗？針對相關的問題，學生認真地進行思考。因為偏振片只能通過一個振動方向的光，這是波的特性使然，所以要想驗證光的波動性，需要兩片偏振片。實驗如下：

首先通過一片偏振片使其只具有一種方向上的振動，然后用另一塊偏振片放在前一塊的后面，緩慢的旋轉偏振片，可發現當后面一塊偏振片的偏振方向與前一塊夾角 α=90°或者 270°時，I=0，光強最弱;當慢慢地轉向到與前一塊夾角 α=0° 時，光強逐漸增加，直到 I1=I2，從而驗證了光是一種橫波，體現了光的偏振現象。

由此可見，正是這種不同于傳統的實驗模式，給學生帶來了更多的思考空間。通過情境的設計，加上老師的預設方案引導，啟迪學生進行物理思維，讓他們在自主探究實驗中，比較和驗證哪種方案是最合適的，比較出每種方案的優缺點，從而對實驗內容有更深刻的思考和了解。

二、提出問題，引導主動學習

在實際的物理學習中，學生總會遇到各種疑問和困惑，但是有很多學生并沒有表達出來，因此問題得不到解決，也降低了學習的積極性。因此，教師要想辦法鼓勵學生將自己的疑惑表達出來，進行有針對性的輔導，在這些問題中找到共性點和不同點。借助學生的問題為他們創設主動學習的環境，增強物理思維能力。

（一）接近實質，發現問題。在引導學生提出問題的時候，教師需要明白并不是所有的問題都是有根據的，有些問題對教學沒有意義和幫助，這時候就需要教師將這些學生提出的問題進行劃分，對沒有實質性意義的問題，需要引導他們轉變思路，將思路引到實質性內容上來。只有逐漸地去引導學生學會提出問題，才能更好地幫助他們發現實質性問題，學到真正的知識。

比如，在講解向心力的內容時，同學們總有疑問：“在某一個圓周運動中是什么力提供向心力？為什么勻速圓周運動中物體的速度也在不斷地變化？”這兩個問題被提出就是因為學生沒能真正地理解圓周運動的概念。保證物體做圓周運動的向心力并不是單獨的指某一個力，而是物體受到的所有力之和 F，并且 F 的方向指向圓心。根據牛頓定律 F=ma，此時有一個固定不變的加速度 a，因此物體的速度一直在變化，只不過變化的并不是速度的大小，而是速度的方向，加速度 a 的方向與速度 v 的方向保持正交。由此就可以導出 F=mω2r，更加深刻地掌握圓周運動的性質與向心力的關系。

由此可見，正是通過教師的引導學生才能真正發現物理學科中的實質性問題，才能學習到知識的精髓與核心。通過不斷地提出問題，不斷地改善思考問題的思路，學生才能很好地形成具有意義的科學思維。只有將思維放在真正有意義的問題上，科學思維才能被提升。

（二）提煉信息，概述表達。在問題式教學的過程中，學會提煉自己所發現的問題的實質性信息，將這種實質性信息用簡潔的形式表達出來，這是很重要的環節。教師要清楚地認識到，要想培養學生的科學思維，不能僅僅引導學生提出實質性問題，而且要讓學生學會表達問題，對問題進行概述，這樣才有清晰的頭腦，進而去進行分析。

比如，在講授“宇宙航行”這一小節的內容時，要求同學們掌握三種宇宙速度的概念與含義。因此，就需要學生們對概念信息進行提煉，掌握其本質。首先要清楚一顆人造衛星繞地旋轉時有三種可能的狀況，一是繞地球勻速圓周運動;二是速度加快，逃離地球的引力;三是速度更快脫離太陽系。之后進行推導，衛星繞地運動時萬有引力作為向心力，向心力 ，引力 ，其中，r 是衛星運行的半徑，因此可以得出 ，R 為地球半徑，因此可以推導出第一宇宙速度 v1=7.9 km/s。

由此可見，正是開發學生的問題概述能力，才能從真正意義上梳理清晰學生的思維。學生只有真正認識到自己要解決的問題是什么，才能有針對性地去解決問題。也就是說，學生只有學會提煉問題的主干，抓住問題的核心，對問題進行簡要的高度概述，才能從思維上鍛煉自己的科學邏輯，提升物理科學思維能力。

三、解決問題，達成能力目標

在問題式教學中，經過了問題的發現與提出之后，最終才能進行問題的解決，這也是問題式教學的重中之重。解決問題的形式可以分為兩個階段，首先動手操作進行猜想的驗證，其次是對猜想過程的反思歸納，進一步提升自己的認知。不管是哪個學科的哪種問題，都是經過這樣的過程，才使問題得到解決。

（一）動手操作，驗證猜想。實踐出真知，這是一條適用于萬事萬物的真理。在進行物理知識的學習探究中，教師應時刻牢記這一規律。在教學中提出適當的問題，以問題作為引導，讓學生去搜集資料、制定實驗方案，然后動手操作，并在實際的操作中一條條去驗證自己的猜想。只有這樣做，才能逐漸培養學生的科學思維。

比如，在講解牛頓第三定律的內容時，提出問題：“作用力和反作用力兩者有什么必然的關系？平衡力又是怎樣的關系？”基于這一問題學生開始探究。首先拿來兩個相同的彈簧拉力計，用兩個拉力計互相拉扯發現其示數是一樣的，這就說明 T1=T2，但是 T1 和 T2 的方向是相反的。之后一位同學用力拉住測力計的勾，并迅速撤力，發現撤力的同時彈簧收縮，拉力計示數變為零，這就驗證了相互作用力同時產生同時消失。而對于平衡力來說，就不一定是這樣了，在一個同學在手上放了一塊橡皮，橡皮靜止，因為手的彈力和橡皮受的重力平衡，T=mg，而同學迅速收手后橡皮落地，說明重力還在，所以平衡力不一定同時消失。

由此可見，學生通過自己進行資料的搜集，方案的進一步確定，親自動手去驗證自己的物理猜想，能很好地鍛煉學生的物理思維，加深對物理內容的理解。

（二）反思歸納，深化認知。物理的學習不可能是一蹴而就的，只有不斷地進行一次次的反思總結，才能達到深化認知的目的。因此，教師要引導學生基于問題，對學過的知識進行反思歸納總結，更加深刻地理解和掌握，之后才能靈活地運用所學的知識。

比如，在講解庫侖力的相關知識后，教師提出問題：“庫侖力的公式與我們之前學過的什么公式相似？它們之間有什么區別？”同學們進過反思歸納后得出，庫侖力和萬有引力的公式相似，后者表示兩個物體之間的相互吸引力的大小，前者求的是電荷之間的引力或斥力大小。兩者求解的式子十分相似，結果分別由物體的質量 m1 和 m2，電荷帶電量 q1 和 q2，以及物體間的距離決定，從而深化對物理定律的認知。

由此可見，不斷地對已經學過的知識進行反思總結，可以很清晰地發現不同部分物理知識點之間的聯系，深化對物理知識的理解，提升學生自主歸納總結的思維能力。

綜上所述，基于問題的教學模式對于培養學生的物理科學思維有積極的作用。引導學生基于教師提出的問題進行思考，可以很好地鍛煉學生思考問題、解決問題的綜合能力，進而提高其物理綜合素養。

【參考文獻】

[1]韋余月.高中物理教學中問題情境創設初探[J].中國校外教育，2018（34）

[2]劉松艷.妙用“問題串”構建靈動高中物理課堂[J].教書育人，2018（34）

[3]樊新生.以問題為導向的高中物理教學模式研究[J].中國校外教育，2018（33）

【作者簡介】陸燕平（1982— ），女，漢族，賀州人，本科學歷，中學一級教師，現就職于防城港市北部灣高級中學，研究方向：物理教學策略。

（責編 盧建龍）