用創(chuàng)新的物理問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究

陳軍

摘 要：?jiǎn)栴}作為由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的一種形式，它不僅是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段，更是提高學(xué)生綜合能力的方式。通過(guò)多種形式的創(chuàng)新問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，是物理教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神的有效途徑。教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題并開(kāi)展物理教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地借助多樣化的創(chuàng)新問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生在分析論證、猜想假設(shè)、對(duì)比評(píng)估、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制定計(jì)劃等多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；創(chuàng)新物理問(wèn)題；科學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）9（S）-0026-2

物理作為一門(mén)重視過(guò)程，講究方法的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它不僅強(qiáng)調(diào)自然界各個(gè)事物之間的關(guān)系，而且注重多個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系與滲透，這就要求學(xué)生必須經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程。為了更好地灌輸這一理念，《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確將“科學(xué)探究”作為課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容。這一明顯的教學(xué)指示傾向也督促教師應(yīng)當(dāng)擺脫“學(xué)科本位”的思想，讓物理教學(xué)探究更貼近學(xué)生生活，更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)?；谶@一教學(xué)背景，教師可以通過(guò)多種形式的創(chuàng)新問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

1 用非常規(guī)構(gòu)思的創(chuàng)新問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在分析論證中進(jìn)行科學(xué)探究

受應(yīng)試教育的影響，不少教師為了提高學(xué)生的答題速度與質(zhì)量從而獲取更高的分?jǐn)?shù)，會(huì)根據(jù)題目的類型特點(diǎn)編制對(duì)應(yīng)的解題步驟并教授給學(xué)生，學(xué)生在這一教學(xué)方式下，雖然具備對(duì)部分題目輕車熟路的解題能力，但長(zhǎng)此以往將會(huì)在無(wú)形中形成惰性思維定勢(shì)，扼殺學(xué)生的思考能力。因此，教師應(yīng)當(dāng)擺脫這一僵化的教學(xué)思維，借助非常規(guī)形式的、非固定套路的創(chuàng)新型物理問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入科學(xué)探究的軌道。以《聲學(xué)》為例，教師可以結(jié)合熱點(diǎn)話題，通過(guò)設(shè)計(jì)生活類問(wèn)題來(lái)引發(fā)學(xué)生的思考探究。如“有一群大媽在廣場(chǎng)上跳舞，在與廣場(chǎng)相隔不遠(yuǎn)的某一棟樓里，甲學(xué)生盡管是門(mén)窗緊閉在書(shū)房?jī)?nèi)溫習(xí)功課，但仍然可以聽(tīng)到大媽播放的舞曲，而乙學(xué)生同樣是在門(mén)窗緊閉的書(shū)房?jī)?nèi)看書(shū)，卻絲毫沒(méi)有聽(tīng)到干擾他的聲音，請(qǐng)問(wèn)原因何在”。在這一問(wèn)題里，乍一看找不到解題的突破口，然而教師只要引導(dǎo)學(xué)生逐一排查條件，假設(shè)結(jié)果，就可以發(fā)現(xiàn)“門(mén)窗緊閉”這一條件所蘊(yùn)含的“解題要點(diǎn)”。根據(jù)聲音傳播需要介質(zhì)的物理原理，假如乙學(xué)生的房間內(nèi)不具備介質(zhì)的條件，則聲音無(wú)法傳播。而無(wú)介質(zhì)只能是真空狀態(tài)，由此引導(dǎo)學(xué)生分析推理出“乙學(xué)生的房間窗戶可能是夾層為真空的雙層玻璃”這一結(jié)果。教師在設(shè)計(jì)非常規(guī)構(gòu)思的創(chuàng)新問(wèn)題時(shí)，一是要與實(shí)際生活，最好是時(shí)事熱點(diǎn)、社會(huì)話題相結(jié)合，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的思考興趣并提高學(xué)生的想象能力，二是要有“看似無(wú)?！钡摹胺P”作為解題的突破口。在引導(dǎo)的過(guò)程中要幫助學(xué)生分析問(wèn)題與論證過(guò)程，逐步掌握科學(xué)探究中的推理能力。

2 用“不確定”結(jié)果的創(chuàng)新問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在猜想與假設(shè)中進(jìn)行科學(xué)探究

不論是研究問(wèn)題的方法還是推理驗(yàn)證得出的結(jié)果，均具有“唯一性”與“不確定性”這兩種情形。前者指的是相對(duì)固定的、根據(jù)思維慣性可以得出的結(jié)論。在這一情況下，學(xué)生將會(huì)習(xí)慣性地根據(jù)既定的思維模式來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。后者指的是相對(duì)多樣的，需要從多個(gè)維度、不同角度來(lái)得出結(jié)論。在這一情況下，學(xué)生將必須沿著不同的思維軌跡來(lái)進(jìn)行思考。通過(guò)這兩者情形的對(duì)比我們不難發(fā)現(xiàn)，用“不確定”結(jié)果的創(chuàng)新問(wèn)題將更有助于學(xué)生在反復(fù)思考、反復(fù)推理的過(guò)程中逐步進(jìn)入到科學(xué)探究的狀態(tài)之中。以中國(guó)之聲《全國(guó)新聞聯(lián)播》在今年4月15日發(fā)布的“307國(guó)道不堪重負(fù)，今起大修”的新聞為例，教師可以根據(jù)該新聞所反映的“從山西過(guò)來(lái)運(yùn)送煤炭、建材的重型超載車輛眾多，讓這段國(guó)道不堪重負(fù)”的事實(shí)讓學(xué)生思考超載汽車會(huì)致使路面損壞的原因。該問(wèn)題至少可以從三個(gè)角度來(lái)思考，一是《力學(xué)》中，“力的作用將改變物體形狀”，因此車輛向地面施加過(guò)大的力將引發(fā)路面斷裂。二是《壓強(qiáng)》中根據(jù)“P=F/S”這一公式，在受力面積“輪胎”不變的情況下，車輛對(duì)地面施加的壓力越大，其對(duì)地面的破壞性就越大。三是《摩擦力》中，“壓力越大，接觸面越粗糙，則摩擦力越大”，因此，在路面與車輪的粗糙程度相對(duì)固定的情況下，超載汽車的壓力越大，其對(duì)路面產(chǎn)生的摩擦力會(huì)越大，表現(xiàn)于外就是路面損壞率提高。在這一問(wèn)題中，由于答案并不是固定的，因此不同的學(xué)生站在不同的思考角度將得出不同的結(jié)論，學(xué)生在多種猜想與假設(shè)的思考中將無(wú)意識(shí)地實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究。

3 用多實(shí)踐融合的創(chuàng)新問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)比評(píng)估中進(jìn)行科學(xué)探究

科學(xué)探究是允許并鼓勵(lì)多種方式渠道的信息搜集與多種假設(shè)結(jié)果的推理驗(yàn)證，因此，教師在進(jìn)行課堂內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可以將學(xué)生對(duì)某一個(gè)問(wèn)題的多種實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比研究差異性結(jié)果來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究?？紤]到初中階段，大部分學(xué)生會(huì)騎自行車來(lái)學(xué)校上學(xué)，而且自行車也是一種非常容易找到的研究對(duì)象，因此，教師可以設(shè)計(jì)“研究自行車的構(gòu)造所涉及的物理知識(shí)”這一問(wèn)題，布置學(xué)生在課后觀察自行車的構(gòu)造并將自己發(fā)現(xiàn)的結(jié)果記錄下來(lái)，于下一節(jié)課在課堂上與老師、同學(xué)分享。例如，有的學(xué)生從輪胎入手，注意到輪胎上的花紋，結(jié)合《摩擦力》的相關(guān)知識(shí)發(fā)現(xiàn)花紋的作用除了裝飾、美觀，更多的是增大摩擦力以提高安全性，由此知識(shí)點(diǎn)聯(lián)想引發(fā)到車把手的花紋、腳踏板的花紋、剎車處的花紋等也是該原理的體現(xiàn)；有的學(xué)生從車頭入手，注意到剎車裝置，結(jié)合《功能和機(jī)械能》的相關(guān)知識(shí)發(fā)現(xiàn)它與省力杠桿很像，其原理就是杠桿原理；有的學(xué)生從車身入手，注意到車座的扁平性，結(jié)合《壓強(qiáng)》的相關(guān)知識(shí)發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)原理是通過(guò)增大臀部與車座的受力面積來(lái)減少身體對(duì)車輛的壓強(qiáng)，由此聯(lián)想到腳踏板的扁平性、車軸擰螺母處的墊圈等。教師將學(xué)生在不同角度得出的結(jié)論進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，不僅有助于激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，而且有助于對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的整理歸類，該過(guò)程也是學(xué)生完成科學(xué)探究的過(guò)程。

4 用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃時(shí)進(jìn)行科學(xué)探究

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在物理教學(xué)中占據(jù)著非常重要的地位，雖然教材中各個(gè)章節(jié)都有設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，但教師在教學(xué)時(shí)大可不必拘泥于此?？梢栽趨⒖冀梃b的前提下，在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c物理原理的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生采用多樣化的方法手段來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。以《浮力實(shí)驗(yàn)》為例，教師結(jié)合前段時(shí)間全民關(guān)注的“馬航失聯(lián)事件”，讓學(xué)生研究“海下作業(yè)人員在潛入海底打撈黑匣子的過(guò)程中所受到的浮力大小與下潛深度的關(guān)系”，該浮力實(shí)驗(yàn)既可以借助水、石塊、細(xì)線、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)等工具，通過(guò)多次稱重對(duì)比法來(lái)進(jìn)行，也可以借助水、石塊、細(xì)線、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)、小桶、溢水杯等工具，通過(guò)排液法來(lái)進(jìn)行。開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新問(wèn)題不僅可以給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)想象的機(jī)會(huì)與自我發(fā)揮的平臺(tái)，而且可以直接促使學(xué)生將書(shū)面上的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，從而引導(dǎo)學(xué)生在制定計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、落實(shí)踐行的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究。

從整個(gè)物理教材的知識(shí)分布與難易程度上看，初中物理教材的容量雖然比較小，但每一個(gè)板塊內(nèi)容的縱向深入度都比較高，凸顯出初中物理在內(nèi)容選擇上具有“窄而深”的學(xué)科特點(diǎn)。這一教材內(nèi)容的編寫(xiě)原則一方面是為了給學(xué)生提供更多思考動(dòng)手的機(jī)會(huì)，另一方面也是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。而問(wèn)題作為由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的一種形式，它不僅是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段，更是提高學(xué)生綜合能力的方式。教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題并開(kāi)展教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地借助多樣化的創(chuàng)新問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生在分析論證、猜想假設(shè)、對(duì)比評(píng)估、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制定計(jì)劃等多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究，通過(guò)“觀察現(xiàn)象→發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→分析過(guò)程→思考原因→假設(shè)原因→檢驗(yàn)原因→對(duì)比論證→得出結(jié)果”的過(guò)程來(lái)效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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（欄目編輯 劉 榮）