基于問題生成的初中物理實驗教學方法的應用

曹鈴鈴

（江陰市申港中學，江蘇 無錫 214443）

0 引言

實驗是初中物理中的重要一環，它既是用以教學的有效手段，也是考試的核心考點。初中物理實驗通常的教學方法為：教師講解實驗原理、實驗步驟、數據處理、實驗結論等，學生根據教師的講解按部就班地做實驗。這種教學方法的好處在于教學過程可控，教師可以在預定的時間內完成教學。當然，這種教學方法的弱點也顯而易見。在這種教學方式下，學生缺少主動探索的過程，學生的思維能力和實踐能力無法得到有效訓練。基于問題生成的初中物理實驗教學方法改變了這一教學狀態，使實驗教學充滿活力，學生能夠真正地參與進來。在實驗探究過程中，教師根據教學情況，適時生成有效的問題，可以增強學生課堂專注度，提高學生思維能力[1]。“測量小燈泡的電功率”是初中物理重要的電學實驗，可以采用基于問題生成的教學方法。

1 由問題生成想法

實驗是驗證各種奇思妙想的方法。因此，初中物理應該從學生的奇思妙想出發。初中生好奇心重，對日常生活中的各種物理現象十分感興趣，希望了解這些物理現象背后的物理本質。但是，新奇的想法并不是憑空產生的，除了需要學生的好奇心外，還要存在引爆好奇心的導火索。基于問題生成的教學方法將問題當成了導火索。教師可以基于真實的物理情境，生成能夠引發學生思考的問題，讓學生思考。當學生苦苦思考無法解決這些問題時，他們則產生了進行實驗的需求。這個就是由問題到想法的實驗教學策略。

教師提出問題：“你們知道各種家用電器的電功率嗎？”這個問題來源于實際生活。學生學習過電功率知識后自然會對家里各種用電器的電功率產生好奇。由于學生缺乏觀察，他們不能說出常見用電器的電功率。教師展示一些家用電器的銘牌，如電視機、空調、洗衣機、電冰箱、微波爐等。學生可以直觀地從銘牌上讀出這些用電器的額定功率。基于電視機的銘牌（如圖1 所示），教師提出問題：“這臺液晶電視機的額定功率是170W，是不是它在所有時候的功率都是170 W？”結合前面所學的電學知識，學生能夠回答出“在額定電壓下，這臺電視機的功率是170 W。”教師接著提出問題：“如果一臺用電器的銘牌破損，無法看清了，如何知道它的額定功率呢？”學生脫口而出：“可以通過實驗測出它的額定功率。”學生已經對測量用電器的額定功率有了一定想法。教師使用問題對學生的想法進行限定，防止學生的想法超過實際，無法完成。教師提出問題：“我們可以從最簡單的用電器出發測量額定功率，你們選什么來研究呢？”許多學生想到了小燈泡。小燈泡額定電壓、額定電流都較小，適合初中生用來做實驗。而且，小燈泡的實際功率可以從亮度上直觀地感受出來，方便了學生實驗。

圖1 電視機銘牌

教師不斷生成問題使學生產生探究的想法，并且對學生的想法進行限定，達成了從問題到想法的教學目標。教師的問題環環相扣，不斷引導學生思維轉換，讓學生產生了進行實驗探究的想法。精彩的生成立足于學生對教學情境的感悟、體驗、理解和教師的啟發，實質上是一種師生、生生、生本（課本）、生稿（教學案、導學案，或講學稿）等互動[2]。

2 由問題生成設計

在產生探究想法后，學生還不能直接去實驗，因為學生還沒有具體的實驗方案。只有在學生設計好實驗方案后，他們才可以開展實驗。教師可以通過問題生成的方式引導學生開展實驗設計。實驗設計可以由粗到細，逐步實現具體的方案。在學生設計的過程中，教師要不斷生成問題，引導學生進行有效設計。如果學生進行不切實際的設計，將無法進行后續的實驗。

教師提出問題：“測量小燈泡的電功率，需要測量哪些物理量？”學生結合電功率定義式P=UI 說出：“需要測量電壓和電流。”教師追問：“如何測量電壓和電流？”學生回答：“可以在小燈泡兩端并聯電壓表來測量小燈泡的電壓，可以和小燈泡串聯電流表測量通過它的電流。”教師再提出問題：“我們需要測量的是小燈泡的額定功率，如何才能夠使小燈泡兩端的電壓為額定電壓？”學生回答：“可以在電路中接入滑動變阻器，調節滑動變阻器來改變電路中的電流，從而改變小燈泡兩端的電壓。”教師提出問題：“此實驗需要用到哪些實驗器材？”學生回答：“小燈泡、電流表、電壓表、導線、電源、開關、滑動變阻器等。”教師提問：“實驗電路圖是什么樣的呢？請畫出它。”教師給予學生充分時間討論，繪制實驗電路圖。如圖2 所示是學生繪制的測量小燈泡額定功率的電路圖。針對學生繪制的電路圖，教師提出問題：“關閉開關前，滑動變阻器的滑片應該滑到什么位置？為什么？”學生回答：“應該將滑動變阻器的滑片滑到最右邊，這樣可以使滑動變阻器接入電路中的電阻最大，起到保護電路的作用。”教師提出問題：“如何使小燈泡的電功率為額定功率？”學生思考后回答：“可以一邊觀察電壓表的示數，一邊調節滑動變阻器，直到電壓表的示數為小燈泡的額定電壓為止，此時小燈泡處于額定功率下工作。”

圖2 學生繪制的測量小燈泡額定功率的電路圖

教師不斷生成問題，引導學生設計實驗電路。教師先針對測量的關鍵物理量提問，讓學生思考所需要使用的測量工具。然后，教師要求學生列舉出實驗所需的實驗器材，并設計實驗電路圖。在學生設計好實驗電路圖后，教師針對性地提出問題，幫助學生順利完成后續實驗。教師的問題生成啟發了學生思維，提升了學生探究能力。

3 由問題生成操作

實驗操作是激動人心的過程，許多學生沉浸在其中。但是，學生不進行思考的操作是無效的，無法促進學生實驗能力的發展。教師可以生成問題引導學生思考，提升學生實驗操作的效率。實驗總是會出現許多意外。如果學生在實驗操作中出現了意外，教師可以針對學生的操作意外提出問題，引導學生解決問題，提升學生分析問題、解決問題的能力。實驗操作要求嚴謹細致，不能隨心所欲。教師可以應用問題對學生的實驗操作細節進行指導，使學生的實驗操作更具有針對性。

教師提出問題：“設計好實驗電路圖后，我們就可以連接實物了。在連接實物過程中有哪些注意點？”這個問題考查學生進行電學實驗的細節。學生回答：“先找到電源，從電源的正極出發，先連接串聯電路一直到電源的負極，然后再連接并聯電路。”教師提出問題：“在連接實物的時候，開關應該斷開還是閉合？”學生回答：“應該斷開，這樣可以起到保護電路的作用。”在學生連接好實物電路后，教師提出問題：“在實驗過程中，應該如何記錄數據？”學生回答：“根據實驗需求設計數據記錄表格，將測量到的數據記錄在表格中。”教師讓學生設計數據記錄表格。設計好數據記錄表格后，教師引導學生分析他們所設計的數據表格是否滿足實驗探究的需求。如果學生設計的實驗數據記錄表格不滿足實驗需求，還要重新修改。接下來，學生可以開始實驗。有些小組在閉合開關后，發現小燈泡不亮。教師要求學生查找故障原因，并解決故障。學生先檢查各處的電線接頭，然后檢查實驗器材，直至找到故障點。經過實驗操作后，學生測量出許多數據，教師提出問題：“這些實驗數據足夠了嗎？”這個問題引發了學生評估實驗操作是否滿足探究的需求。

在初中物理實驗教學中，教師很少能夠提出問題。實際上，教師及時生成問題，引導學生進行實驗操作，可以使學生的實驗操作更為嚴謹細致。教師的問題生成也保證了學生實驗的順利進行。學生實驗技能還不足，教師的指導對學生的實驗至關重要。問題生成和學生的實驗過程十分貼合，有助于實驗教學的有序開展。

4 結語

實驗是探究的過程，需要針對某個問題提出解決的方法，或者針對某個問題下結論。在初中物理實驗教學中，許多教師直接將數據處理方法告訴學生，學生根據教師所說的方法去處理數據，得出結論。這種教學方法沒有給學生處理數據得出結論的機會，教學效果不好。基于問題生成的初中物理實驗教學中，教師應用適時生成的問題引導學生處理數據，得出結論。

學生通過實驗操作在表格上記錄了許多數據。教師提出問題：“根據數據，你們知道小燈泡的電阻是多少嗎？”學生應用歐姆定律來計算。通過計算，學生發現小燈泡的電阻不是一個定值，而是隨著電壓的增加，電阻在增加。教師提出問題：“可以采用什么更為直觀的方法了解小燈泡電阻的變化？”學生想到了作圖法。教師讓學生作圖。如圖3 所示是學生作的小燈泡兩端電壓和通過它的電流的圖像。圖線是一根曲線，充分說明了小燈泡的電阻在不斷變化。教師提出問題：“如何計算出小燈泡的額定功率？”學生在圖像上選取電壓為額定電壓的點，找出所對應的電流，然后應用P=UI 來計算小燈泡的額定功率。教師提出新的問題：“如果測量出小燈泡不亮時的電阻，能否應用它來計算小燈泡的額定功率？”學生回答：“不行，因為在額定電壓下，小燈泡的電阻和燈泡不亮時的電阻相差較大。”

圖3 小燈泡兩端電壓和通過小燈泡的電流圖像

教師不斷生成問題，引導學生處理數據。學生不僅使用公式計算的方法處理了數據，還采用圖像法直觀地處理了數據。學生發現，小燈泡的電阻并不是一成不變的。雖然本實驗的目的是測量小燈泡的額定功率。但是，教師利用問題生成的方式引導學生分析電阻變化，可以使學生對額定功率概念理解更為深入。最后，教師還利用問題對額定電壓、額定電流、額定功率三者的關系進行了強化。根據初中物理學科的特點，創設問題情景，激發學生的思維，使學生在課堂上充分展示思維發展的情況，實現教師有效生成資源的獲取[3]。教師關注學生的發展，適時生成滿足學生發展需求的問題，引導學生實驗。