關(guān)于創(chuàng)設(shè)有效問題情境在高中物理課堂中的實踐研究

摘 要：在高中物理課堂中設(shè)置一些有效問題情境能活躍課堂、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進學(xué)生思維發(fā)展。筆者在課堂實踐中不斷揣摩，逐漸積累，從生活經(jīng)驗、認知沖突、實驗、知識應(yīng)用等方面對如何創(chuàng)設(shè)有效問題情境進行闡述，并對問題情境創(chuàng)設(shè)的實踐研究進行了反思，對高中物理課堂教學(xué)，尤其是新教材的教學(xué)中有較強的可行性和實用性。

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

一、問題的提出

高中物理課堂上，教師往往會設(shè)計一些帶有目的性的問題，使學(xué)生身處這些問題情境中，需要學(xué)生積極思考，質(zhì)疑問難，層層剖析。通過這些活動，促使學(xué)生思維得到發(fā)展，知識得以應(yīng)用。

問題設(shè)計形式多樣，但只有有效的問題情境才能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓課堂煥發(fā)出蓬勃的生氣。

什么是有效問題情境？

有效問題情境是指教師所設(shè)計的問題情境能讓教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用有機結(jié)合起來，能激起學(xué)生的探究問題的欲望，并能促使他們運用已有知識，通過質(zhì)疑、分析或推理，去主動建構(gòu)新知識，有效的問題情境能節(jié)約時間 ，使課堂教學(xué)安排更合理，學(xué)生思維得到有效發(fā)展，課堂教學(xué)目標達成最高。

然而在教學(xué)實踐中筆者發(fā)現(xiàn)問題情境多，但很多問題情境不夠精煉，不能直接沖擊學(xué)生思維，有些問題情境起點高，學(xué)生思維夠不著，有些問題設(shè)計沒有創(chuàng)新，無法激發(fā)學(xué)生興趣。問題是否聯(lián)系實際，能否引發(fā)學(xué)生思考是學(xué)習(xí)是否有意義進行的關(guān)鍵所在，所以在新課程高中物理課堂上創(chuàng)設(shè)有效問題情境是教師適應(yīng)新課程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段。

二、有效問題情境的創(chuàng)設(shè)途徑

（一）創(chuàng)設(shè)有效問題情境可以從學(xué)生生活經(jīng)驗出發(fā)

以生活經(jīng)驗為情境，學(xué)生感到熟悉，親切，能快速融入課堂，展開思考，參與到與教師的互動學(xué)習(xí)中來，從而提高課堂效率。

例1：曲線運動，如何理解曲線運動的方向？

問題創(chuàng)設(shè)：

（1）如果雨天騎著一輛沒有安裝擋泥板的自行車，人身上那個部位更容易沾上泥巴？

（2）如果是你，你會如何安裝擋泥板？

這兩個問題把學(xué)生帶入了一個雨天騎車這樣一個非常熟悉的生活場景，學(xué)生通過自身豐富的體驗在學(xué)習(xí)中交流探討，發(fā)表見解，使學(xué)科素養(yǎng)得到發(fā)展。

例2：渦流問題創(chuàng)設(shè)：

（1）家中吃火鍋時用電磁爐，電磁爐上的鍋是用什么材料做的？

（2）當(dāng)鍋中的水沸騰時，電磁爐的面板是否十分燙手？

（3）為什么鍋的溫度已經(jīng)很高了，而跟它接觸的面板溫度卻不高？那么鍋的熱量又是怎么來的呢？

這幾個問題通過學(xué)生生活的體驗，發(fā)現(xiàn)生活中常見卻疏忽的問題，從而激發(fā)學(xué)生迫切想要知道原因的學(xué)習(xí)欲望，積極投入到思考中去。

例3：向心力的來源

問題創(chuàng)設(shè)：一輛正在轉(zhuǎn)彎的公共汽車上（站立乘客面向汽車前方），某同學(xué)拍到這樣一張照片，請問汽車正在向左轉(zhuǎn)彎還是正在向右轉(zhuǎn)彎？

幾乎每個學(xué)生都有遇到過這樣的生活場景，在這樣一個問題情境的導(dǎo)引下，通過受力分析、牛頓運動定律的應(yīng)用等高中物理知識將這個實際的問題得到解決。

（二）創(chuàng)設(shè)有效問題情境可以從制造學(xué)生認知沖突出發(fā)

例4：力的分解

問題創(chuàng)設(shè)：一件衣服掛在晾衣繩上，想要用力將繩子拉直，能做到嗎？

先選擇一組力氣較小的女生來進行實驗，未拉直。男生躍躍欲試，再選擇兩位力氣較大的男生來進行實驗，仍然拉不直。學(xué)生面面相覷，充滿疑惑。

在這段教學(xué)中，學(xué)生普遍認為只要力氣足夠大，細繩應(yīng)該可以被拉直，但卻事與愿違，通過兩組學(xué)生的“表演”產(chǎn)生熱烈的氣氛，同時也激發(fā)了強烈的認知沖突。此時再來引入力的分解的教學(xué)恰好解釋學(xué)生疑惑，令學(xué)生茅塞頓開，印象深刻。

例5：向心力問題創(chuàng)設(shè)

（1）有一內(nèi)壁光滑的玻璃漏斗，兩質(zhì)量相等的小球分別沿虛線所在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。兩小球所受向心力哪個大？

很多學(xué)生會認為這個模型是角速度相等，而半徑不同，所以向心力相等。

先不著急做出評論，創(chuàng)設(shè)下一問題。

（2）試畫出受力分析圖，求出合力。

根據(jù)受力分析圖，可以得到F_合=Gtanθ ，而質(zhì)量相同，θ相同，則合力相同，即向心力大小相同。由此得到與剛才互相矛盾的結(jié)論，促使學(xué)生質(zhì)疑剛才的結(jié)論，進而進行更深層次的判斷、推理，構(gòu)建完整的知識體系。

基于認知沖突創(chuàng)設(shè)問題情境，能誘導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑原有認識，引發(fā)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)習(xí)的心理能量，提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)設(shè)有效問題情境可以從演示實驗出發(fā)

例6：自感現(xiàn)象。用小燈泡演示自感現(xiàn)象時雖然比較直觀，但是不能解決斷電自感中電流大小方向如何變化問題，改進實驗，用電流傳感器直接測出電路中的電流并通過圖像顯示，利用數(shù)字實驗把一些難以觀察的變化直觀的展示，這樣的情景能幫助學(xué)生更清晰更嚴謹?shù)牧私饪茖W(xué)事實。

問題創(chuàng)設(shè)：

（1）如圖1，合上開關(guān)，電路中的電流如何變化？

（2）如圖2，電路中串聯(lián)一個線圈，合上開關(guān)，電流有什么不同？

通過數(shù)字傳感器，分別得到右圖兩種電流變化圖，清晰看到線圈自感對電流變化的阻礙作用

（3）如圖3，開關(guān)斷開時流過電阻R的電流是如何變化的？（實驗演示）

得到下圖電流變化圖，可以清楚地看到電流大小及方向的變化情況

設(shè)置電阻R的阻值大一些，可得到電流瞬間反向增大的圖線，由此，學(xué)生對于教材中小燈泡閃亮一下的問題欣然了解。

例7：在變壓器變壓比教學(xué)中，規(guī)律公式的應(yīng)用往往會忽略此規(guī)律適用于理想變壓器這個條件，習(xí)慣性的把此公式認為是變壓器在任何時候都有這個變壓關(guān)系。

問題創(chuàng)設(shè)：

（1）如果把可拆卸變壓器上方橫著的鐵芯抽出，原副線圈匝數(shù)不變，燈泡還會亮嗎？（引導(dǎo)學(xué)生猜測，然后實驗演示）

（2）變暗的原因是什么？（引導(dǎo)學(xué)生從電壓變化分析）

（3）難道這個規(guī)律是錯誤的嗎？（啟發(fā)學(xué)生從鐵芯被抽出這個角度出發(fā)積極思考）

（4）得出的條件是理想變壓器，實際情況要充分考慮磁漏問題。

（5）手機無線充電技術(shù)的優(yōu)缺點分析

（四）創(chuàng)設(shè)有效問題情境可以從知識應(yīng)用出發(fā)

例8：靜電除塵

問題創(chuàng)設(shè)：放電現(xiàn)象對人類活動不總是有危害的，人們也可以利用放電現(xiàn)象來進行生產(chǎn)生活，促進社會發(fā)展，比如靜電除塵，那么靜電除塵又是怎么工作的呢？

在這節(jié)課中，學(xué)生已經(jīng)了解了尖端放電原理，當(dāng)存在強電場時，空氣分子在強電場作用下被電離成正負離子。結(jié)合裝置圖可以分設(shè)幾個小的問題情境逐步引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識進行解釋、描述。

問題1：當(dāng)空氣進入到容器內(nèi)部時，在高壓電極下會發(fā)生什么現(xiàn)象？

問題2：煙塵在上升過程中是否帶電？如果帶電帶什么電？

問題3：帶上電的煙塵會向哪里運動？

例9：高空墜物的危害

2018年廣州某高層住宅區(qū)，一嬰兒不幸被一從20多層樓上墜落的蘋果砸中，昏迷不醒。這一新聞除了讓人震驚和心痛外，能否用物理知識來了解一個蘋果落地時究竟有多大的力？能否估算一下？

問題創(chuàng)設(shè)：設(shè)一個質(zhì)量為200g，高為6cm的蘋果從20樓的窗戶掉下，忽略空氣阻力影響，樓層層高3米，蘋果接觸地面后，蘋果上端的運動可看作是勻減速運動，試估算蘋果與地面撞擊時的平均沖擊力。

將蘋果的運動進行模型提煉，轉(zhuǎn)變成學(xué)生熟悉的問題情境，學(xué)生根據(jù)動量定理，自由落體和勻變速直線運動規(guī)律就可以估算出蘋果落地時的作用力。由鮮活的案例，科學(xué)的數(shù)據(jù)對研究的問題進行描述解釋和預(yù)測，讓學(xué)生明白高空墜物的危害，促使學(xué)好物理，提升科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任意識。

三、對問題情境創(chuàng)設(shè)的幾點反思

（一）問題設(shè)計要有針對性

問題設(shè)計應(yīng)圍繞學(xué)生當(dāng)前知識，充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)實際水平，不泛泛而問，為問而問。

例10：完全失重問題創(chuàng)設(shè)：

（1）在礦泉水瓶子底部扎一小洞，裝滿水，可看到水會從洞中流出。如果讓礦泉水瓶豎直釋放，水還能否流出？

（2）若將礦泉水瓶豎直上拋，情況又如何？

這節(jié)課中學(xué)生已經(jīng)學(xué)過“完全失重”的概念，符合學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)水平。此兩問題設(shè)計緊緊圍繞“完全失重”的本質(zhì)是對接觸物的壓力為零這一特點而展開，通過提問讓學(xué)生理解“完全失重”的受力特點，達成教學(xué)目標。

（二）問題設(shè)計有序遞進，思維逐次深入

任何一個事件的開展都遵循從簡到難，層層遞進的過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動亦是如此。因此，教師在設(shè)計問題時應(yīng)充分考慮學(xué)生認知水平，能力水平，幫助學(xué)生搭建好知識銜接的橋梁，問題設(shè)計應(yīng)有梯度，分層次，逐漸觸及思維深度。

例11：位移概念的建立

問題1：同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過“距離”這個概念，那為什么到高中還要再來學(xué)習(xí)“位移”？

問題2：已知一段距離，能否確定位置？比如汽車從A點出發(fā)，行駛了1km后抵達B點，能否確定B點位置？

問題3：汽車從A點出發(fā)，向南行駛了1km后抵達B點，能否確定B點位置？

問題4：汽車從A點出發(fā)，向南沿直線行駛了1km后抵達B點，能否確定B點位置？

以上問題一個一個遞進，通過不斷否定獲得最終概念的完整性，體現(xiàn)了思維的逐漸深入。

（三）問題設(shè)計要賦予情感

能引起學(xué)生共情的問題設(shè)計，會釋放學(xué)生活力，使之積極參與到問題解決中來，活躍課堂氣氛，讓學(xué)習(xí)變成一件愉悅的事情。

例12：萬有引力—衛(wèi)星運動

問題創(chuàng)設(shè)：2019年，我國發(fā)射的嫦娥4號探測器首次“月背面”軟著陸！那么嫦娥4號探測器經(jīng)地月轉(zhuǎn)移軌道，在環(huán)月軌道上B處發(fā)動機應(yīng)點火加速還是減速才能使探測器著陸月球表面？

不得不說嫦娥系列探測器是中國的驕傲，祖國的強大讓傳說變成現(xiàn)實，并躋身世界先進水平，在問題情境中關(guān)注當(dāng)前科技發(fā)展形勢，傳播當(dāng)前科技新聞，有利于增強學(xué)生愛國熱情，為培養(yǎng)中國人自己的科學(xué)團隊埋下一粒希望的種子。筆者認為，我們的教育應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)更多為自己國家服務(wù)的高科技人才，中學(xué)階段是學(xué)生建立正確人生觀價值觀的重要環(huán)節(jié)，教師應(yīng)盡可能想辦法在教學(xué)中滲透愛國主義教育，努力培養(yǎng)國家需要的人才。

結(jié)語

好的問題情境往往能使學(xué)生循著知識脈絡(luò)層層推進思維深度，精準把握學(xué)習(xí)內(nèi)容。在教學(xué)實施過程中，如何創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，還有賴于教師自身素質(zhì)。所以作為教師，始終要以學(xué)生為主體，在創(chuàng)設(shè)問題情境時充分考慮學(xué)情，發(fā)揮自身的教學(xué)藝術(shù)和智慧;教師要鉆研教材，深入分析，精準挖掘?qū)W生理解上的難點問題，設(shè)計精簡有效的問題情境，不斷改進，逐步積累出一系列有助于提升課堂教學(xué)效果的問題情境。此工作精細而量大，需要教師有足夠的耐心和持久的熱情，以及靈活處理教材的能力，總之，有效問題情境的創(chuàng)設(shè)是一項值得教師去研究和實踐的任務(wù)。

參考文獻

[1]廖伯琴主編：高等教育出版社《普通高中物理課程標準》（2017版解讀）

[2]陳峰津：杜威教育思想與教育理論 福建教育出版社

作者簡介：鐘麗霞，1979年12月，女，浙江省杭州市，最高學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：一級教師，研究方向：高中物理，郵編：311400，單位：浙江省杭州市富陽區(qū)富陽二中