“問題”賦能：指向深度探究的初中物理實驗

■江蘇省南京市科利華中學棠城分校 許本科

物理實驗教學是物理課堂教學的核心，是訓練學生動手能力、增強學生創新意識的有效途徑。但事實上，不少教師并不重視對物理實驗課的教學，實驗課的效果也和課程標準差距甚遠。筆者聽取兩堂物理實驗課后深受啟發，撰寫本文，淺述教師教學過程中“問題”設計的思路，從源頭上切實解決學生實驗課中淺層探究的問題。

一節常態的物理實驗課：兩三個學生上臺做實驗，一兩個學生上黑板記錄。剩下的四十多個學生做了旁觀者，眼光是游離的，思維是停滯的。這樣的課堂是低效的，不適合全體學生發展。

另一節常態的物理實驗課：教師提問：“在探究物體動能和速度關系時，我們應該如何選擇和放置小球？”學生回答：“將兩個球放在同一斜面的不同高度。”教師再問“為什么將小球放置不同高度”時，許多學生一臉茫然。教師在解釋這一問題后繼續提問：“這種探究的方法在之前的學習中有哪些應用？”絕大多數學生面面相覷，一無所知。這就是典型的“淺層學習”，而導致“淺層學習”形成的原因是教師在平時教學中忽略了實驗探究中“有效手段”的培養，所以筆者從以下幾個方面談談個人做法。

一、善于發現問題，感受神奇世界

物理學是一門建立在觀察和實驗探究基礎上的自然科學，它源自生活，又服務于生活。我們在家中就能發現許多值得思考的問題：聲音是怎么產生的？為什么冬天洗澡會發現浴室內的鏡子模糊而夏天卻沒有這現象？家中大門的“貓眼”為什么從外向里看幾乎看不見，而從里往外看卻看得清楚且范圍廣？菜刀刀口為什么無比鋒利，而刀柄卻非常粗大？當你打開電源開關時，為什么燈會發光……

在物理實驗教學中，教師應引導學生注意生活中的物理現象，鼓勵學生提出問題，激發學生觀察、思考和解決問題的強烈愿望。同時，在實驗教學設計中，教師應評價學生的“問題”在生產和生活中的應用，培養學生關心社會、熱愛生活、崇尚科學的品格。

二、創設問題情境，激發探究欲望

著名教育家陶行知先生曾說：“發明千千萬，起點是一問。”可見“問題”是科學創新的本源，大力倡導的“問題解決式學習”完全符合當前的教育規律，能夠更好地解決學生實驗中淺層探究問題。

案例一：關于“光的直線傳播”引入。

圖1：教師演示“小孔成像”實驗，提問：“為什么會在薄膜上呈現一個倒立的像？”

圖2：教師演示“手影”實驗，提問：“墻上為什么會有栩栩如生的動物形狀？”

案例二：關于“升華”和“凝華”的引入。

圖3：將試管中放入少量干冰，試管口的氣球為什么會慢慢膨脹？

圖4：過一會兒，試管的底部為什么會結上一層厚厚的霜？

引入效果：“生活處處皆物理。”教師通過生活中有趣的物理現象引入新課，從而引發學生的思考，為后面實驗的“深度探究”打下基礎。

初步研究結果表明，阿帕替尼聯合替吉奧治療晚期肝內膽管細胞癌有較好的療效，患者耐受性較好，可改善患者的生存質量，延長生存時間，為晚期肝內膽管細胞癌患者提供一種新的選擇。

三、巧設“問題串”，體驗科學探究

古希臘教育家亞里士多德說過：“思考始于對問題的驚訝。”設置有效的“問題串”進行物理實驗導學，可以把相關聯的單個問題通過思維遞進且符合學生認知的方式展現出來。“問題串”不僅關注教師的實驗教學過程，而且關注學生的實驗探究過程，同時有效地促進師生的互動，真正實現學生對實驗的“深度探究”。

案例一：如何巧妙做好“響度”到“音調”的教學過渡。

問題1：除了響度，聲音還有其他特征嗎？請同學們認真、仔細聽老師播放下面這首歌曲并感受不同之處。

問題2：你能把最后一句“那是青藏高原”中“高”這個詞給唱上去嗎？

問題3：如果唱不上去，我們試圖再大聲唱，看能不能把“高”唱上去？

問題4：僅僅用“響度”還不能完全描述聲音的特性，剛剛同學們唱的“高”唱不上去，說明聲音還存在其他的特征，同學們能給這個特征起個名字嗎？

“問題串”的設計意圖：

突出問題：在學習聲音特性“響度”和“音調”時，學生不能很好地理解“聲音的高低”和“聲音的強弱”，導致他們往往混淆“響度”和“音調”這兩個聲音特征。

案例二：感受力臂。

問題1：力的作用效果會受到哪些因素的影響？

問題2：在探究“杠桿平衡條件”的實驗中（圖5），這三個因素是否發生了變化（表1）？

表1

問題3：這樣得到的平衡條件有沒有局限性？如果有，你能否嘗試通過增加一組數據來改變力的方向？

“問題串”的設計意圖：

突出問題：在平時的課堂教學中，由于大多數教師都是水平調節平衡杠桿，杠桿力臂的長度與杠桿支點到力作用點的距離是一致的，學生很難理解“杠桿支點到力作用線的距離”的定義。

突破難點：教師可以繼續用彈簧測力計斜著拉杠桿平衡，記下力的大小和杠桿上對應的示數，從而理解力臂的定義。增加的這組數據，使得杠桿平衡條件結論更具有普遍性。同時，可以將“多次實驗”的方法遷移到長度及質量的測量、小燈泡實際功率的測量、光的折射規律的探究、探究電流、電壓和電阻等之間的關系等實驗探究中，歸納了“多次實驗”在不同實驗中的重要作用。

四、評估提問效力，反思提問行為

1.問題要著眼學生學情。

教師必須分析學生的實際學習情況，了解每個學生的知識儲備和學習能力。只有在此基礎上，才能從學生的實際需要出發，設計出能夠觸及學生認知沖突的問題，從而激發學生探究物理實驗的積極性和解決實際問題的強烈欲望。

2.問題要與教學目標密切相關。

教學目標在教學活動中具有重要的導向性，是教師教學活動的起點和終點，是指導“教”與“學”目標實現的依據。因此，教師在實驗教學中設置問題時，要認真研讀課本、教參，要吃透課程標準。問題的提出要結合教學目標和學生的學情，難度要有一定的梯度。只有這樣設計出來的問題，才更合理、更有效，實驗教學效果才有保障。

3.問題設置要有明確的方向性。

無論教師是在實驗教學中通過創設情境提問，還是在實驗教學設計中以“問題串”的形式提問，所有問題都要指向學生的困惑。只有這樣才能引起學生的認知沖突，激發學生的學習興趣。

綜上所述，在初中物理實驗教學設計中，教師應善于結合學生的生活實際，合理創設問題情境和巧設“問題串”，充分體現教師在教學中的主導作用和學生在學習中的主體地位，真正實現在“雙減”政策下實驗的“深度探究”。