“五問教學(xué)法”在初中物理實驗教學(xué)中的實踐研究

■天津市環(huán)湖中學(xué) 王秀梅 ■天津市第四中學(xué) 孫 濤

一、“五問教學(xué)法”的產(chǎn)生

筆者根據(jù)多年對初中物理課堂的觀察，發(fā)現(xiàn)初中學(xué)生雖然對實驗充滿好奇，但是缺乏對實驗的深入思考與理解。學(xué)生在實驗中大多是在模仿教師的演示活動，或者仿照課本的提示進行操作?！拔鍐柦虒W(xué)法”正是針對以上現(xiàn)象提出的解決辦法?！白鍪裁矗╓hat）—為什么（Why）—怎么做（How）—得什么（Conclusion）—怎么好（Analysis）”五個問題分別對應(yīng)實驗中的五個思考階段，“做什么”——實驗?zāi)康?，“為什么”——實驗原理，“怎么做”——實驗器材和步驟，“得什么”——數(shù)據(jù)處理和結(jié)論，“怎么好”——誤差分析與改進。在物理學(xué)科的實驗教學(xué)中，教師以“五問教學(xué)法”為工具，可以引導(dǎo)學(xué)生有計劃、有步驟地開展實驗內(nèi)容的探究學(xué)習(xí)。學(xué)生在這五個問題的引導(dǎo)下對實驗進行逐層深入的思考，從而形成一套相對完整的思維體系,使學(xué)生在面對物理實驗時可以有所思、有所學(xué)、有興趣、有收獲。

二、“五問教學(xué)法”在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

下面以人教版八年級物理第八章第三節(jié)《摩擦力》中“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗為例，簡述“五問教學(xué)法”在實際教學(xué)中的應(yīng)用。

（一）做什么

“做什么”是“五問教學(xué)法”的第一問，也就是要明確實驗?zāi)康?。實驗?zāi)康耐ǔ＞褪菍嶒灥念}目，本實驗的目的是探究影響滑動摩擦力大小的因素。從這個題目看，學(xué)生是無從下手的，因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生對實驗有進一步的思考。摩擦力是我們生活中處處存在、不可或缺的一種力的形式。因此，教師從學(xué)生的感受入手，讓學(xué)生在課堂上進行以下對比實驗，并將感受記錄在表格中（見表1）。

表1

通過對比實驗，引導(dǎo)學(xué)生得到以下猜想：滑動摩擦力的大小是否與物體間的壓力有關(guān)、是否與物體表面粗糙程度有關(guān)。明確了這兩個問題，學(xué)生對接下來的實驗才有了具體認(rèn)知。

“做什么”這一步教師要從學(xué)生身邊的、思維范圍內(nèi)的現(xiàn)象、實驗入手，將問題具體化，這樣學(xué)生才能真正明確實驗中要做的內(nèi)容，也就有了“撥云見日”的感覺。

（二）為什么

“為什么”是“五問教學(xué)法”的第二問，即明確實驗原理。首先，要“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”就要測量滑動摩擦力的大小，而實驗中彈簧測力計的示數(shù)是物體所受拉力大小，物體所受到的滑動摩擦力并不能直接測量。人教版教材在這個探究實驗前安排了一個測量實驗“測量滑動摩擦力”，為本探究實驗作鋪墊。在這個測量實驗中引導(dǎo)學(xué)生思考，根據(jù)二力平衡原理（如圖1），物體處于平衡態(tài)時，受平衡力作用，F(xiàn)拉=F滑。實驗中，只要物體做勻速直線運動，拉力與滑動摩擦力大小就相等，物體所受滑動摩擦力的大小就可以通過彈簧測力計的讀數(shù)間接測量出來。得到了滑動摩擦力的大小，接下來就可以探究它與哪些因素有關(guān)了?！盀槭裁础边@一步不僅使學(xué)生明確了實驗原理——二力平衡，而且對實驗操作也提出了具體的要求——物體要做勻速直線運動，因此對接下來的“怎么做”環(huán)節(jié)有至關(guān)重要的作用。

圖1

（三）怎么做

“怎么做”是“五問教學(xué)法”的第三問，是在明確了實驗?zāi)康暮蛯嶒炘碇笠龑?dǎo)學(xué)生選擇合適器材、設(shè)計實驗，并動手操作實驗。這部分是實驗探究中的重點步驟，前兩步都是在為這一步作理論鋪墊。

在第一問“做什么”環(huán)節(jié)中已經(jīng)明確了探究的內(nèi)容“滑動摩擦力的大小與物體間的壓力、物體表面粗糙程度是否有關(guān)”。因此，在“怎么做”的環(huán)節(jié)，學(xué)生可以確定應(yīng)用控制變量法對逐個因素進行探究；在第二問“為什么”環(huán)節(jié)，不僅明確了實驗原理是二力平衡，而且指出在操作實驗時要注意勻速直線運動，應(yīng)用轉(zhuǎn)換法間接得出滑動摩擦力大小。明確了實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗方法以及操作時的注意事項后，學(xué)生就可以有目的地選取實驗器材并且開始操作實驗了。

1.選擇器材。

為完成實驗的探究目的需要選擇如下器材進行實驗：彈簧測力計、平直木板、細(xì)線、長方體木塊、砝碼、棉布、毛巾等。

2.實驗步驟。

（1）探究滑動摩擦力與壓力大小關(guān)系

如圖2所示，將木塊放在木板上，分別改變木塊對木板的壓力，三次實驗均用彈簧測力計勻速拉動木塊，記錄彈簧測力計的示數(shù)，為滑動摩擦力大小。

圖2

（2）探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系

保持木塊對長木板的壓力不變，分別在木板上鋪棉布和毛巾，并用彈簧測力計勻速拉動木塊，記錄彈簧測力計的示數(shù)，為滑動摩擦力大小。

這一過程使學(xué)生的科學(xué)思維以及科學(xué)探究能力，能得到充分的鍛煉和發(fā)展。

（四）得什么

“得什么”是“五問教學(xué)法”的第四問，即記錄實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。這一步使學(xué)生明確實驗中需要觀察和記錄的對象，同時養(yǎng)成實事求是的科學(xué)精神。

將數(shù)據(jù)記錄在如下表格（見表2、表3）：

表2

表3

1.接觸面的粗糙程度一定時。

結(jié)論：當(dāng)接觸面的粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大。

2.接觸面所受壓力一定時。

結(jié)論：當(dāng)接觸面所受壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

（五）怎么好

“怎么好”是“五問教學(xué)法”的最后一問，這一步使學(xué)生的思維有進一步的跳躍與發(fā)展，是對實驗的最后評估，誤差分析和實驗改進。在進行“探究影響滑動摩擦力大小的因素”這個實驗時，最大的困難是在實際操作過程中很難保證物體做勻速直線運動。在觀察實驗、記錄實驗數(shù)據(jù)時，就會發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)忽大忽小，給準(zhǔn)確讀數(shù)帶來了很大的困難。如何改進實驗，避免物體做勻速直線運動，但是又仍然處于平衡態(tài)，使拉力大小等于滑動摩擦力大小，就成了新的、要解決的問題。

引導(dǎo)學(xué)生找到另一個平衡狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)，物體和彈簧測力計不動，拉動長木板（如圖3）。改進后，只要長木板被拉動，木塊和木板之間就產(chǎn)生了滑動摩擦力。此時，木塊相對于地面是靜止的，處于平衡態(tài)，受平衡力，木塊在水平方向所受到的拉力和滑動摩擦力大小就是相等的。改進后的實驗對長木板的運動速度沒有要求，這樣就避免了人手拉動木塊做勻速直線運動這一操作，降低了實驗操作難度，同時又可以避免在彈簧測力計行進過程中讀數(shù)，從而提高讀數(shù)的準(zhǔn)確程度。

圖3