淺談高中物理科學(xué)探究問題情境創(chuàng)設(shè)的途徑

摘 要：科學(xué)探究既是物理課程的目標(biāo)，又是物理課程的重要內(nèi)容，更是物理學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。科學(xué)探究始于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，沒有問題就沒有探究。問題來自情境，因此在科學(xué)探究中如何創(chuàng)設(shè)問題情境至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：高中物理;科學(xué)探究;創(chuàng)設(shè)問題情境

一、 科學(xué)探究問題情境創(chuàng)設(shè)的意義

我國(guó)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》將“科學(xué)探究”列入“課程目標(biāo)”、“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”和“實(shí)施建議”之中?！翱茖W(xué)探究”既是物理課程的目標(biāo)，又是物理課程的重要內(nèi)容，更是物理學(xué)科的核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)探究始于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，沒有問題就沒有探究。而問題來自情境，創(chuàng)設(shè)好的問題情境既能使學(xué)生在想辦法解決問題的過程中產(chǎn)生新的問題，又能激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理的興趣、同時(shí)對(duì)學(xué)生思維的開發(fā)及學(xué)生問題意識(shí)的培養(yǎng)都有好處。所以問題情境的創(chuàng)設(shè)在科學(xué)探究中起著非常重要的作用。所謂問題情境是指學(xué)生接觸的學(xué)習(xí)內(nèi)容與自己原來的認(rèn)識(shí)不平衡或產(chǎn)生沖突，從而喚起他們對(duì)解決問題的追求，并產(chǎn)生積極的探究欲望，進(jìn)而促使他們更主動(dòng)投入學(xué)習(xí)的心理狀態(tài)。那么創(chuàng)設(shè)問題情境的途徑有哪些呢？筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了以下幾點(diǎn)膚淺認(rèn)識(shí)。

二、 科學(xué)探究問題情境創(chuàng)設(shè)的途徑

（一）利用學(xué)生已有的日常生活經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境

高中物理的很多知識(shí)來源于日常生活，高中學(xué)生已具備一定知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，有些學(xué)過的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)是諧進(jìn)的，而有一些學(xué)過的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與即將要學(xué)習(xí)的知識(shí)是沖突的，教師要在了解學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，找好物理知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)問題情境進(jìn)行科學(xué)探究，更好地激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花，提升學(xué)生探究學(xué)習(xí)的熱情。

例如，在探究靜摩擦力方向時(shí)，一個(gè)木塊放在水平傳送帶上隨傳送帶一起向右作勻速、加速、減速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，如果分析靜摩擦力方向，那么學(xué)生是很難理解的。這時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)如下熟悉情景：木塊隨水平傳送帶上向右勻速，就像你坐在勻速向右行駛的汽車上，你相對(duì)車有向左或向右傾的趨勢(shì)嗎？如果汽車突然向右加速或突然剎車向右減速情況又如何？通過創(chuàng)設(shè)這樣學(xué)生熟悉的問題情境，學(xué)生思維被激活，從已有的經(jīng)驗(yàn)很容易分析出靜摩擦力的方向。

又如，在探究《閉合電路歐姆定律》規(guī)律教學(xué)中，新課引入設(shè)計(jì)如圖1所示的演示實(shí)驗(yàn)。教師先閉合開關(guān)S、S3和S4，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，燈L3發(fā)光，同時(shí)在黑板上記下電壓表的示數(shù)。接著師問：當(dāng)我再依次閉合S2、S1時(shí)，L3、L3和L2燈的亮度怎樣變化？電壓表示數(shù)呢？電動(dòng)機(jī)還會(huì)正常工作嗎？生答：燈亮度不改變，電壓表示數(shù)不變，電動(dòng)機(jī)照樣正常工作（我們初中老師講了很多遍的，一般錯(cuò)不了）。師問：真的像你們所說的一樣嗎？此時(shí)老師請(qǐng)一位同學(xué)上講臺(tái)協(xié)助老師記錄，老師先閉合S2，結(jié)果出乎學(xué)生的意料，L3變暗，電壓表示數(shù)變小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，當(dāng)閉合S1時(shí)，L3、L2變暗，電壓表示數(shù)又變小，電動(dòng)機(jī)竟然不轉(zhuǎn)了。學(xué)生看到此很震驚。師問：燈變暗、電壓表示數(shù)變小及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢最后不轉(zhuǎn)說明它們兩端電壓變小，那誰偷了它們兩端的電壓呢？這與學(xué)生已有的知識(shí)及日常生活經(jīng)驗(yàn)相互矛盾，因此會(huì)促使學(xué)生大腦積極思考：是誰偷了它們兩端的電壓？

（二）利用實(shí)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)問題情境

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)有直觀性、真實(shí)性、趣味性，對(duì)學(xué)生有非常大的吸引力，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和求知欲，因此，物理教師應(yīng)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)與探究?jī)?nèi)容相關(guān)的問題情境。

例如，在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”教學(xué)前，師問：請(qǐng)學(xué)生思考假如給你導(dǎo)線和發(fā)光二極管組成的閉合線圈，把它放在電磁爐面板上，發(fā)光二極管能發(fā)光嗎？生答：不能。師問：如果給電磁爐通電呢？學(xué)生很好奇到底能不能發(fā)光？接著教師演示過程，發(fā)光二極管還真的發(fā)光了。師問：發(fā)光二極管為什么能發(fā)光呢？生答：有電流通過發(fā)光二極管。師問：線圈中的電流是如何產(chǎn)生的呢？此時(shí)，學(xué)生濃厚的探究興趣和強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)就被調(diào)動(dòng)起來了。

又如，在探究“摩擦力”新課引入教學(xué)中，教師手里拿著一根木棒，引導(dǎo)學(xué)生想象一下：讓一位力氣相對(duì)大的男同學(xué)與一位力氣相對(duì)小的女同學(xué)單手握住木棒爭(zhēng)搶，誰搶到木棒誰勝，同學(xué)們猜想一下，誰可以搶到木棒獲得勝利呢？學(xué)生們依據(jù)自己積累的日常生活經(jīng)驗(yàn)答：肯定男同學(xué)獲勝啦。師問：為什么？生答：男同學(xué)力氣大。師問：力氣大就一定可以搶到木棒取得勝利嗎？接著教師讓一男一女兩位同學(xué)上講臺(tái)完成小實(shí)驗(yàn)，老師在課前把油抹在棒的一端，讓一個(gè)力氣相對(duì)大男同學(xué)握住這端，讓一個(gè)力氣相對(duì)小的女同學(xué)握沒抹油的一端。兩人爭(zhēng)奪，結(jié)果女同學(xué)輕松獲勝，同學(xué)們大笑后疑惑。這時(shí)教師應(yīng)不失時(shí)機(jī)提出下列問題：（1）男同學(xué)為什么會(huì)輸呢？（2）這根木棒是不是一根“魔棒”？在前面二個(gè)問題分析完后，繼續(xù)提出問題：（3）決定勝負(fù)除了本身力氣大小之外，還跟什么有關(guān)？（4）哪個(gè)同學(xué)受到的摩擦力大呢？（5）摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)呢？

（三）通過新舊知識(shí)的聯(lián)系創(chuàng)設(shè)問題情境

通過“新舊知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)”創(chuàng)設(shè)問題情境往往最能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

例如，在功的一般計(jì)算公式推導(dǎo)與理解時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)以下問題情境：（1）如圖2所示，人用水平力F推箱子在水平面上勻速前進(jìn)了s，力F做的功是多少？（2）如圖3所示，人用豎直向上的力F提著箱子在水平面上前進(jìn)了s，力F做了多少功？（3）前面的表述中有“在水平面上前進(jìn)了s”，高中學(xué)習(xí)位移后我們可以如何表述？（4）如圖4所示，箱子在斜向上恒力F（與水平面夾角為任意夾角θ）作用力，位移為L(zhǎng)，你能推導(dǎo)功的表達(dá)式嗎？（5）是否還有不同的推導(dǎo)方式？（6）如圖5所示，箱子在水平路面位移為L(zhǎng)，阻力f做的功又是多少？

又如，在探究“牛頓第三定律”規(guī)律時(shí)，教師可創(chuàng)設(shè)以下問題情境：甲乙兩位同學(xué)進(jìn)行拔河比賽，按照作用力與反作用力的原理，甲受到的作用力與乙受到的反作用力大小相等，甲乙不會(huì)分出勝負(fù)，實(shí)際情況總有一方會(huì)最后獲得勝利，影響勝負(fù)的因素是什么？比賽結(jié)果是否違背牛頓第三定律呢？通過這種聯(lián)系新舊知識(shí)聯(lián)系來創(chuàng)設(shè)情境的方式，能夠不斷完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

（四）利用對(duì)自然現(xiàn)象的觀察創(chuàng)設(shè)問題情境

自然現(xiàn)象中包含豐富的物理知識(shí)。作為教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察自然現(xiàn)象并從這些現(xiàn)象中創(chuàng)設(shè)探究問題情境?？吹疥柟庀碌姆试砼菸孱伭l(fā)學(xué)生思考：陽光下吹出的肥皂泡為什么會(huì)呈現(xiàn)出五顏六色的花紋？看到閃電引發(fā)學(xué)生思考：雷電是怎樣產(chǎn)生的？閃電為什么是彎彎曲曲的？看到天上的云引發(fā)學(xué)生思考：為什么晴天看到的是白云，陰天看到的是烏云？看到大海引發(fā)學(xué)生思考：為什么大海每天都會(huì)漲潮退潮？通過列舉學(xué)生熟悉的自然現(xiàn)象以及過程的實(shí)例情境對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)有重要作用。

（五）利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題情境

多媒體在教學(xué)中已普遍廣泛應(yīng)用，很多物理知識(shí)、物理現(xiàn)象、物理過程等在課堂上不方便演示，這時(shí)我們可以通過多媒體輔助教學(xué)展示出來，再現(xiàn)物理情景、創(chuàng)設(shè)問題情境。

例如，《萬有引力定律的應(yīng)用》有關(guān)于地球同步衛(wèi)星規(guī)律探究教學(xué)中，摸不著看不到，很少學(xué)生親眼見過地球同步衛(wèi)星的發(fā)射過程及在同步軌道的運(yùn)行情景，此時(shí)教師利用多媒體播放相關(guān)視頻。接著教師根據(jù)地球同步衛(wèi)星在同步軌道運(yùn)行視頻設(shè)計(jì)以下問題：（1）地球同步衛(wèi)星定義是什么？（2）我國(guó)的武漢城市的上空有沒有地球同步衛(wèi)星？為什么地球同步衛(wèi)星一定在赤道正上空？（3）地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期T為多少？（4）如果已知地球半徑R，地球同步衛(wèi)星的軌道高度h為多少？是否為定值？（5）地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速率v為多少？是否為定值？（6）綜合以上總結(jié)出地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有哪些？一個(gè)個(gè)問題由淺入深、前后銜接，驅(qū)使學(xué)生逐步深入思考，積極思考。

總之，問題情境可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，作為教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，在核心素養(yǎng)指導(dǎo)下創(chuàng)設(shè)合適的問題情境，不斷引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，充分開發(fā)學(xué)生的思維、潛能，從而為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1]中學(xué)物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書物理（選修3-2）[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：羅騰火生，福建省龍巖市，福建省長(zhǎng)汀縣河田中學(xué)。