基于實驗建構(gòu)問題培養(yǎng)學(xué)生實驗思維能力.doc

基于實驗建構(gòu)問題，培養(yǎng)學(xué)生實驗思維能力 鎮(zhèn)江實驗學(xué)校魅力之城分校 212005 栗海深【摘要】學(xué)起于思，思源于疑，疑解于問2，問題是科學(xué)研究的出發(fā)點，是開啟任何一門科學(xué)的鑰匙，初中物理新課標(biāo)特別強調(diào)問題意識的形成和培養(yǎng)，即讓問題成為學(xué)生感知和思維的對象。當(dāng)前新課程改革特別注重探究式的教學(xué)方法在教學(xué)中的運用，而探究式教學(xué)過程就是暴露學(xué)生學(xué)習(xí)的各種疑問、困難、障礙和矛盾的過程，又是發(fā)掘培養(yǎng)學(xué)生的智力、獨立個性、創(chuàng)新能力的過程，可見問題是探究教學(xué)之本，思維之源，沒有問題就沒有思維，沒有創(chuàng)新。因此在物理教學(xué)中注重問題對探究式教學(xué)的引領(lǐng)作用尤為重要?！娟P(guān)鍵詞】 問題 探究式教學(xué) 實驗新課程改革已經(jīng)實施多年，廣大初中物理教師對于新課改觀點非常認(rèn)同，尤其是對新課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“重視科學(xué)探究式教學(xué)”的要求，表示贊同。然而絕大多數(shù)課堂教學(xué)卻是“濤聲依舊”。究其原因是很多老師在教學(xué)中不重視問題設(shè)計對探究式教學(xué)的引領(lǐng)作用。在教學(xué)中經(jīng)常見到這樣的情況：不同的老師上相同內(nèi)容（甚至同一個知識點）的課，往往會有截然不同的教學(xué)效果。他們之間的差距主要發(fā)生在什么地方呢？圖1例如“超重和失重”1的教學(xué)，可用圖1所示的器材（粗糙的橫桿上擱放兩塊異名極相對的環(huán)形磁鐵），通過實驗演示來加深對所學(xué)知識的理解。然而，即使用同樣的器材、做同一個實驗，不同的教師卻是教法各異： 師1：演示實驗：手持橫桿使磁鐵由靜止開始向下運動，問學(xué)生觀察到了什么現(xiàn)象（磁鐵吸攏），并解釋所見現(xiàn)象。師2：先演示：使磁鐵由靜止開始向下運動，讓學(xué)生觀察并解釋所見的現(xiàn)象；再演示：讓磁鐵由靜止開始向上運動，仍見磁鐵吸攏（學(xué)生大感意外），啟發(fā)學(xué)生分析并解釋所見的“反常”現(xiàn)象。 師3：先提問題：當(dāng)磁鐵由靜止開始向下運動，會發(fā)生什么現(xiàn)象？讓學(xué)生在思考的基礎(chǔ)上作出預(yù)測，而后演示實驗，要求學(xué)生觀察并分析實驗現(xiàn)象；接著再提問題：若磁鐵向上運動呢？比較這三位老師的教學(xué)，可以看出，師2要比師1好，因為他對實驗的開發(fā)更為充分，通過變式實驗使學(xué)生對超失重現(xiàn)象的認(rèn)識更加深入。而師3的教學(xué)又與師1、師2不同，他是從提出問題、學(xué)生預(yù)測入手，這樣更能引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)他們的思維活動，因而教學(xué)效果也就更好。如果把師1、2的實驗演示策略歸結(jié)為“演示觀察解釋”，那么師3的策略就是“預(yù)測觀察解釋”1。粗看起來兩者似乎大同小異，但卻有著內(nèi)在的實質(zhì)差異。這是因為，教師所以采用不同的策略和教法，是基于他們對一些關(guān)鍵問題的不同理解與判斷。從上例我們看出教師3采用的策略“預(yù)測觀察解釋”1是貼合探究式教學(xué)的策略，其中“預(yù)測的環(huán)節(jié)”恰恰體現(xiàn)了課堂教學(xué)中教師通過問題的提出，來引領(lǐng)學(xué)生的思維，達到探究式教學(xué)的目的這個過程。因此教師在課堂教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，適時、合理地創(chuàng)設(shè)問題情境，營造一種現(xiàn)實而富有吸引力的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)思維活力，使學(xué)生處于“心欲求而未得，口欲言而不能” 2的狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的問題情境中不斷進行探索活動，使知識更好地被學(xué)生接受、內(nèi)化，那么如何有效實施探究式教學(xué)呢？本文以壓強一節(jié)為例做如下設(shè)計。一、創(chuàng)設(shè)情境，產(chǎn)生沖突，引入新課在“壓強”的教學(xué)中，我設(shè)計了一個有趣的活動來引入新課。先讓一名學(xué)生用釘尖去戳一個氣球，輕輕一碰氣球就爆掉了。然后提出問題。(b)(a)問題1 “ 有沒有一種可能，用很多釘子去戳氣球，而氣球沒有爆掉？”學(xué)生都覺得用一個釘子都能把氣球戳爆掉，很多釘子去戳氣球怎么可能不被戳破呢？接下來我和學(xué)生一起做一個實驗，取一個事先準(zhǔn)備好的釘板，將氣球放在釘子上，氣球上方蓋一塊平木板，先讓學(xué)生預(yù)測如果在木板上放一個質(zhì)量足夠大的鐵塊，氣球會爆掉嗎？接著將大鐵塊放在木板上，結(jié)果學(xué)生觀察到氣球沒有爆掉。這有點出乎他們的意料！接著，我又在木板上增加了兩個鐵塊，氣球變得更扁，但是還是沒有爆掉。這下學(xué)生更驚訝了，都覺得不可思議！這個實驗通過事先預(yù)設(shè)的問題，又結(jié)合實驗一下就引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知沖突，認(rèn)知沖突差異越大，學(xué)生就越迫切的想知道為什么氣球沒有被壓破的奧秘？我告訴學(xué)生學(xué)習(xí)了“壓強”知識以后，你就能解開其中的奧秘！二、發(fā)現(xiàn)問題，啟發(fā)思考，進入新課在“壓力”的教學(xué)中，我設(shè)計了一個演示實驗。（1）將等高的墊塊支在薄板的兩端，再把木塊放在板的中央，觀察薄板的形變方向，如圖（a）所示；（2）將薄板的一端抬高，如圖（b）所示，觀察薄板的形變方向，問題2“ 通過實驗，你能說出木塊對薄板壓力的方向的特點嗎？”問題3“ 壓力的大小和重力的大小相等嗎？”對于“壓力”，學(xué)生容易走進兩個誤區(qū)。第一個誤區(qū)：壓力的方向總是豎直向下的，第二個誤區(qū)：壓力的大小總是與重力大小相等的。我通過設(shè)計這個實驗，從實驗中提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)壓力的方向。學(xué)生1：“通過（a），（b）的對比很容易回答問題1,壓力的方向是垂直于受壓物體表面的，而不是總是豎直向下的?！睂W(xué)生2：因為（a）,(b)中薄板形變程度不一樣，可知（a）中薄板受的壓力大于（b）中薄板受到的壓力，從而可知壓力的大小不總是與重力大小相等的。在“探究壓力作用的效果”的教學(xué)中，依據(jù)課本上提供的小活動：觀察：一手平壓氣球，另一只手的食指頂住氣球，觀察比較氣球兩邊受力形變的情況；再改變用力大小，觀察比較同一邊前后形變的情況。體驗：用兩手的食指分別壓住鉛筆或水筆的平端和尖端，體會兩手指的感覺有何不同；改變壓力大小，比較感覺有什么變化。問題4：“ 壓力的作用效果與什么因素有關(guān)呢？”學(xué)生3：壓力的作用效果可能與壓力大小和受力面積有關(guān)演示“手壓氣球”實驗，從視覺的角度引起學(xué)生認(rèn)知。學(xué)生活動“指壓筆”，從觸覺的角度進一步引起認(rèn)知。筆者在兩個活動體驗的基礎(chǔ)上，進一步提出問題，鼓勵學(xué)生說出猜想依據(jù)。從而完成自主探究的第一步：發(fā)現(xiàn)問題。三、深化問題，自主探究，突出重點在“探究影響壓力作用的效果的因素”的分組實驗教學(xué)中，首先向?qū)W生提出問題，引起學(xué)生的思考問題5：如何檢驗我們的猜想是否正確？任務(wù)驅(qū)動：利用器材（瓶、細(xì)沙、壓力小桌、海綿、木板、水、鉤碼），探究壓力作用效果與哪些因素有關(guān)。問題串6：如何呈現(xiàn)壓力的作用效果？如何在實驗中改變兩個因素？學(xué)生4：觀察小桌的在沙中下陷的深度或在海綿中下陷的深度學(xué)生5：用控制變量法（1） 不改變受力面積的前提下，增加鉤碼的數(shù)目，從而增加壓力的大?。?） 不改變壓力的前提下，將小桌翻轉(zhuǎn)過來，改變其受力面積該實驗有一定的開放度，由于學(xué)生已具備一定的實驗技能，故可以放手讓學(xué)生以小組協(xié)作學(xué)習(xí)展開實驗。以小組為單位，在我提出的問題串6的引導(dǎo)下，先讓學(xué)生討論活動方案，然后進行學(xué)生實驗，學(xué)生實驗后，得出結(jié)論，并將實驗過程進行匯總。學(xué)生6：壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積有關(guān)，當(dāng)受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當(dāng)壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。四、升華問題，建構(gòu)概念，突破難點在建構(gòu)壓強概念的教學(xué)中，我是這樣設(shè)計的請出兩個同學(xué)（體胖的學(xué)生腳大，體瘦的學(xué)生腳?。┱驹诘孛嫔希瑔栴}7：哪個學(xué)生對地面的壓力作用效果更明顯？利用情境再現(xiàn)，“制造”障礙，促進學(xué)生自主產(chǎn)生進一步學(xué)習(xí)的愿望。通過問題引發(fā)學(xué)生思考，產(chǎn)生認(rèn)識矛盾。這個過程給學(xué)生一定的時間相互討論，嘗試用實驗結(jié)論進行分析。為的是讓學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)通過形變來判斷壓力的作用效果是有一定局限的。問題串8：能否通過現(xiàn)象觀察進行比較？根據(jù)壓力的大小能否進行比較？是否有方法來進行比較呢？方法引導(dǎo)：類比速度、密度概念的建立，此引入壓強表示比較壓力作用的物理量。在學(xué)生自主思考的基礎(chǔ)上，通過師生對話，由淺入深進行思考。學(xué)生7：可以取相同面積比較壓力大小”學(xué)生8：可以取相同壓力比較受力面積大小”對學(xué)生好的想法給予表揚，從而激勵學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在學(xué)生自學(xué)教材的基礎(chǔ)上，學(xué)生匯報學(xué)習(xí)所得，教師作適當(dāng)點撥，整理壓強概念的相關(guān)內(nèi)容。五、交流問題，結(jié)合實際，拓展應(yīng)用問題9：一輛坦克的質(zhì)量為20t，每條履帶與水平地面的接觸面積為2m2，求該坦克行使時對地面的壓強。參考答案解：由F=G=mg=2104kg10N/kg=2105NS=22m2答：該坦克行使時對地面的壓強為學(xué)生自主計算，后投影學(xué)生的解題過程。對結(jié)果進行討論，針對學(xué)生還缺乏“帕”大小的心理形象，用事例來進行意義建構(gòu)，感受帕斯卡是一個很小的單位。問題10：如何比較班級里哪個同學(xué)的壓強最大？人體站立時對地面的壓強有多大？學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，交流設(shè)計方案，教師設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生完善方案。問題串11： 實驗測量依據(jù)是什么？如何測量人對地面的壓力？（學(xué)生：體重計）如何估測地面的受力面積？（學(xué)生：方格紙）學(xué)生進行實際測量。部分學(xué)生匯報測量結(jié)果，進行比較。通過對實驗的反思，提升壓強知識的應(yīng)用，增加對壓強概念的理解和運用。問題11：人在陷入淤泥時，應(yīng)該如何自救？觀察圖片，鼓勵思考。開展生命教育。為下節(jié)內(nèi)容課作鋪墊 新課程改革的理念“告誡”我們，灌輸式的教學(xué)必定是失敗的，不能適應(yīng)當(dāng)今社會。學(xué)生的大腦不再是我們填充知識的容器，而是一支需要我們點燃的明燈，“問題”就是能點燃這盞明燈的火柴。在提倡探究式教學(xué)的大背景下，我們教師的任務(wù)就是將“知識問題化，問題情境化”