問題驅動在高中物理實驗教學中的應用

杭周強

摘 要：問題驅動是一種以問題為核心的教學方法。學生的行為是在教師的問題引導下進行的，教師的教和學生的學都集中在問題上。本文在分析問題驅動的概念及意義的基礎上，探討了問題驅動在高中物理實驗教學中的應用，旨在培養學生的學科素養。

關鍵詞：問題驅動;高中物理;實驗教學

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B

【文章編號】1008-1216（2020）06C-0031-02

實驗是高中物理教學的重要組成部分，需要精細設計、有序實施。而講授式、結論式的實驗教學方式雖然精細，但都忽視了學生的學習主體作用。《普通高中物理課程標準》（2017版）中提出，要培養學生的物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度等核心素養，教師可以采用問題驅動的方式引導學生在實驗中發現問題、分析問題并解決問題，從而發展學生的物理核心素養。

一、問題驅動的概念及意義

（一）問題驅動的概念

問題驅動是以問題為動能，推動學生學習的一種教學方式。近年來，許多教師嘗試將問題驅動應用到基礎教育教學中，發揮其積極的教學價值。物理實驗是建立在一個個問題的提出和解決之上的。以問題為驅動的教學模式可以整合實驗教學中的各個元素，使實驗教學更為系統化、合理化。

（二）問題驅動的意義

問題驅動在高中物理實驗教學中的應用具有兩方面意義：1.發展學生問題解決能力。問題驅動的核心就是問題。教師可以針對實驗流程提出一個又一個的問題，引導學生在解決這些問題的過程中完成實驗操作。學生解決問題的能力自然得以發展。2.發展學生主動學習的意識。在問題驅動模式下的高中物理實驗教學中，學生的主動性得以發揮。教師提出問題后不再干預太多，學生自己想方設法去解決問題，在解決問題中主動學習，學生探究的意識會逐步得到提升，有利于學科素養的培養。

二、問題驅動在高中物理實驗教學中的運用

在高中物理實驗教學中應用問題驅動教學策略，關鍵在于問題和實驗過程的融合。下面從三個方面探討高中物理實驗教學中的問題驅動的應用。

（一）實驗設計中的問題驅動

在物理實驗教學中，許多高中物理教師并不重視實驗的總體設計，而是直接將實驗方案的細節告知學生。這種教學方法看似效率較高，實質上并不能發展學生真實的實驗能力。在以問題驅動為核心的高中物理實驗教學中，教師可以使用問題來驅動學生開展實驗設計，從而發展學生的實驗能力。

比如，在“驗證機械能守恒定律”實驗教學中，教師可以通過問題驅動的方式引導學生開展實驗設計，從而得出理想的實驗方案。首先，教師和學生復習機械能守恒定律的推導過程，再據此復習機械能守恒的條件。完成這些環節后，教師問：“這個只是我們通過理論推導所得到的結論，能不能設計實驗來驗證一下結果呢？”教師要求學生分組討論，進行實驗方案的設計。學生通過分組討論得出了兩種實驗方案：一是借助自由落體運動驗證;二是使用單擺來驗證。第一種是教材中指定的實驗方案，第二種則是學生創造性設計出來的拓展實驗方案。教師再提出問題：“你們設計的實驗方案的具體細節是怎樣的？需要使用哪些實驗器材？”教師讓各個小組的組長來回答。在各組長回答后，教師提供實驗器材，讓學生按照他們所設計的方案來實驗。

在本次實驗教學中，避免了直接告知學生實驗細節的弊端，讓學生自己去設計，突出了學生實驗設計的主體性。之后，教師再通過問題驅動學生詳述他們設計方案的細節，這樣可以將學生所設計的實驗方案細化，保證后續實驗的可操作性。教師要培養學生的問題意識，以問題引領學生設計實驗的過程、環節和步驟。

（二）實驗原理中的問題驅動

實驗原理是指實驗方案所遵循的理論基礎。沒有實驗原理的支撐，學生的實驗操作將缺少針對性，無法達到實驗的目的。因此，在高中物理實驗教學中，教師要讓學生深入理解實驗原理，做到原理和實驗相結合，讓實驗能“貼著地面”展開，從而培養學生的科學精神和科學態度。

比如，在“伏安法測電阻”的實驗教學中，教師可以使用問題驅動來引導學生認識實驗原理。在實驗前，教師提出問題：“伏安法測電阻的原理是什么？”由于學生在初中已經接觸過這個實驗，他們會脫口而出：“歐姆定律。”教師進一步提問：“在實驗過程中，我們采用了兩種電流表的連接方式，有什么不同呢？兩種方法會對實驗結果造成什么影響？”教師提出問題之后，引發學生熱烈討論。在討論的過程中，學生發現：電流表的兩種接法的最大區別在于對實驗結果的影響。外接法使測量值偏小，內接法使測量值偏大。在學生明白內接法和外接法所帶來的誤差后，教師再提出問題：“那我們如何選擇外接法和內接法呢？”教師再給學生討論的時間。由于學生有了之前分析的經驗，很快探究并分析出來如下結果：如果是大電阻采用內接法較好，如果是小電阻則采用外接法較好。至此，學生對本實驗的原理已經獲得了十分清晰的認知。

可見，在本次實驗教學中，教師并不急于將實驗原理和盤托出，而是以問題為驅動，引導學生自主探究、分析。學生通過獨立思考和分組討論的方式，分析清楚了實驗原理。因為明確了實驗原理，學生后續的實驗操作在有序推進?？梢?，問題驅動的教學方式能引導學生厘清實驗步驟，為實驗過程的開展提供理論支撐。

（三）實驗操作中的問題驅動

實驗操作是具體實驗方案的實施，學生在實驗操作中可能會遇到許多問題，解決這些問題是發展學生創新精神和實踐能力的關鍵。許多教師對學生的真正實驗過程并沒有過多的關注，主要原因是學生在實驗操作中遇到的問題多且雜，教師無法對每一名學生的操作進行指導。針對這個問題，教師可以使用問題驅動的方式，引導學生發現實驗操作中存在的核心問題，并提出解決核心問題的方法。學生以問題為驅動，結合具體的實驗操作環境進行深入且富有創造性的思考，為實驗操作尋找最佳方案。

比如，在進行“探究力的合成方法”實驗教學時，教師可以采用問題驅動的方式引導學生抓主要問題，推進實驗操作。這個實驗的原理比較簡單，實驗步驟也相對較少，但是，在操作中需要注意的問題卻相當多。在實驗初，教師可以提出這樣兩個主要問題：“使用兩個彈簧秤拉橡皮筋的時候，需要記錄哪些信息？使用一個彈簧秤拉橡皮筋的時候，需要記錄哪些信息？”在學生實際操作了一段時間后，教師再提出核心問題：“兩個彈簧秤拉力的夾角是不是必須選擇特殊角？”在學生完成實驗操作后，教師進一步提出啟發性問題：“你們在白紙上已經記錄了許多數據，采用什么方法才可以探究出力的合成的方法呢？”在學生采用力的圖示將實驗中的三個力圖示之時，教師繼續追問：“怎樣才能找出這三個力之間的關系？”從而引導學生一步步明晰操作要領，發展實驗素養。

在本次實驗教學中，教師提出了一些關鍵問題來驅動學生關注自己的操作，幫助學生提升了實驗操作能力，同時內化了實驗原理。

三、結束語

綜上所述，在核心素養培養目標下，問題驅動是高中物理實驗教學的有效方法，教師可以在實驗教學中加以創造性運用，從實驗的設計、原理、操作等方面來突出問題驅動的實踐性和有效性，培養學生在實驗前、實驗中和實驗后的問題意識，發展其分析問題和解決問題的能力。問題驅動教學并不一定只提出一個問題，教師可以結合具體的實驗過程和步驟提出多個問題，并以問題為引領，逐步推進實驗向縱深展開。在實驗教學中經常采用問題驅動，既可以彰顯學生的學習主體作用，也可以培養學生的探究精神，培植學生科學態度。

參考文獻：

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