物理教學(xué)中問題情境的創(chuàng)設(shè)全

物理教學(xué)中問題情境的創(chuàng)設(shè)全第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六一、問題情境的內(nèi)涵一切可以引發(fā)學(xué)生探究活動的情境，都可以說是問題情境。認(rèn)知心理學(xué)家把知識分為陳述性知識和程序性知識兩大范疇。對物理學(xué)來說，所謂陳述性知識指的是物理學(xué)的現(xiàn)象、概念、規(guī)律及科學(xué)方法等，程序性知識指的是為學(xué)習(xí)物理知識而進(jìn)行的觀察、實(shí)驗(yàn)、想象、分析、推理、綜合等思維及思維程序、方法等。前者是學(xué)習(xí)的內(nèi)容，后者既是學(xué)習(xí)的方法，又是學(xué)習(xí)的內(nèi)容。按認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn)，程序性知識比陳述性知識更具有概括性和恒定性，具有更廣泛的適用性，因此更有價值。創(chuàng)設(shè)問題情境，開展問題研究的過程，就是進(jìn)行程序性知識學(xué)習(xí)的過程。第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六物理學(xué)習(xí)中的問題情境，可能是教學(xué)過程中隨機(jī)或偶然產(chǎn)生的，但更多地必須依靠教師的創(chuàng)設(shè)和引導(dǎo)，因此，從這個意義上說，教師的問題意識和創(chuàng)設(shè)情境的能力，是營造問題情境的首要環(huán)節(jié)。而學(xué)生從問題情境的進(jìn)入到產(chǎn)生自發(fā)探究問題，以及進(jìn)一步的探究活動，又必須依靠學(xué)生這個主體的積極參與和師生的雙邊活動。第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六二、問題情境的設(shè)計(一)設(shè)計的指導(dǎo)思想(二)設(shè)計的基本方法第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六(一)設(shè)計的指導(dǎo)思想新課程標(biāo)準(zhǔn)的重要目標(biāo)就是讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。而在科學(xué)探究基本過程的六個要素中，“提出科學(xué)問題”是第一要素。普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南指出：研究性學(xué)習(xí)的實(shí)施一般可分三個階段，第一階段即為“進(jìn)入問題情境”階段。問題情境的創(chuàng)設(shè)是教師課前精心設(shè)計的，目的是為了啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的興趣，為學(xué)生獨(dú)立探索知識提供引導(dǎo)，使學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境中，激活知識儲存，使問題與激情互動。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六(二)設(shè)計的基本方法由于問題情境的創(chuàng)設(shè)需要教師課前設(shè)計，其基本目標(biāo)是把問題情境轉(zhuǎn)化為情境問題(隱問題一顯問題)，最終目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生探究問題和解決問題。如何進(jìn)行問題情境的設(shè)計，這就要求教師不僅要有問題的意識，還必須掌握問題情境設(shè)計的一些基本方法第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六1．把握情境的基本要素一個物理的問題情境應(yīng)該包括下列要素：背景材料，生活經(jīng)驗(yàn)(或舊知識)，興趣和熱情，沖突和生疑。背景材料包括閱讀材料，教師語言描述和介紹，自然或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的觀察，教師提供的習(xí)題或討論題，等等。背景材料是學(xué)生進(jìn)入情境的門檻，關(guān)系到學(xué)生是否能夠了解事情的原委、看清現(xiàn)象的全貌。因此，背景材料又可認(rèn)為是情境到問題的奠基石和產(chǎn)生問題的發(fā)源地。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六生活經(jīng)驗(yàn)(或舊知識)包括學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)、主觀想象(錯誤概念)、局限性知識，等等。它是與背景材料所產(chǎn)生的情境不相適應(yīng)或產(chǎn)生矛盾之處，是產(chǎn)生問題的導(dǎo)火線。興趣和熱情包括學(xué)生對背景材料的關(guān)注度、興趣度，以及由此而產(chǎn)生的好奇心、參與意識和動手實(shí)驗(yàn)、積極思維、討論交流、相互合作。顯然，它是引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生知識(經(jīng)驗(yàn))沖突，由問題情境轉(zhuǎn)化為情境問題的催化劑。同時，也是學(xué)生學(xué)習(xí)、思維、探究、創(chuàng)新的激勵劑。第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六沖突和生疑是指學(xué)生通過對背景材料的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有情況與頭腦中的原有經(jīng)驗(yàn)或原有知識之間的差異、矛盾，并通過多次研究，由對某一舊知識(經(jīng)驗(yàn))的生疑逐步發(fā)展為質(zhì)疑，發(fā)生思維、知識質(zhì)的突破和飛躍，為自己大膽地提出探究的核心問題做好準(zhǔn)備。根據(jù)上述討論，問題情境四要素的相互作用關(guān)系可表示為：

生活經(jīng)驗(yàn)(或舊知識)好奇和興趣

背景材料差異或沖突生疑質(zhì)疑

新情況思維和討論

第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六2．注意情境的呈現(xiàn)方式物理問題情境的呈現(xiàn)方式可以分為兩種：教學(xué)過程中偶然出現(xiàn)和教師設(shè)計出現(xiàn)。這里，我們僅討論教師設(shè)計的情境呈現(xiàn)方式。語言、文字的描述：指學(xué)生通過教師的語言描述或閱讀材料、參考資料的查閱對比，在頭腦中呈現(xiàn)物理的問題情境。物理現(xiàn)象的觀察：指學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)和自然現(xiàn)象的觀察中感知問題情境。習(xí)題結(jié)果的討論：指學(xué)生在知識擴(kuò)展討論、習(xí)題結(jié)果討論中產(chǎn)生新舊知識的碰撞，呈現(xiàn)物理的問題情境。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六3．確定情境的層次梯度物理問題情境的層次一般可分為：是什么(what和who)，為什么(why)，怎么做(how)。其內(nèi)容涉及兩個方面：其一，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的某一或整個問題情境屬于哪一層次；其二，某一問題情境本身是由哪幾個層次的問題情境構(gòu)成。另外，層次本身也包括深度和廣度的問題，是開放式的問題情境，還是封閉式的問題情境；是簡單的一步到位直達(dá)結(jié)果，還是層層深入的連環(huán)情景.第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六(三)設(shè)計的幾種類型物理的問題情境有多種多樣，但其實(shí)質(zhì)都是引導(dǎo)學(xué)生提出核心問題，誘發(fā)學(xué)生探究的動機(jī)。正如波普所說：“問題能激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)、去發(fā)現(xiàn)、去實(shí)驗(yàn)、去觀察”。作為教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的基礎(chǔ)，把握問題情境的四個要素，注意問題情境的呈現(xiàn)方式和遞進(jìn)梯度，創(chuàng)設(shè)合適類型的問題情境。根據(jù)物理學(xué)科的特點(diǎn)，物理的問題情境主要有下面幾種類型。第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象情境觀察和實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基本方法，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象情境是指教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來創(chuàng)設(shè)物理問題的一種情境。我們通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與初中生頭腦中的原有概念發(fā)生沖突，創(chuàng)設(shè)問題情境。例如，在進(jìn)行高中二年級“閉合電路歐姆定律”的教學(xué)時，可以這樣安排：第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六[問題情境]

背景材料：初中部分電路歐姆定律，干電池(化學(xué)電池)構(gòu)造，原理閱讀材料。按圖1、圖2電路圖分組實(shí)驗(yàn)，測定電池兩端電壓。圖1電壓表讀數(shù)為()；圖2電壓表讀數(shù)為()(比較兩讀數(shù)的大小)。舊知識：電路中用電器變化時，電池兩端電壓不變。新情況：圖2電壓表示數(shù)總是小于圖1電壓表示數(shù)。沖突：圖2電壓表示數(shù)為何不等于圖1電壓表示數(shù)?

生疑：圖2電壓表示數(shù)為何會變小?[情境問題]還有部分電壓哪去了?第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六生活中很多物品是利用物理原理制成的，生活中大量現(xiàn)象也包含一定的物理知識，而人們的生活經(jīng)驗(yàn)卻有很多與物理的知識相違背。生活現(xiàn)象情境就是指教學(xué)中利用人們生活經(jīng)驗(yàn)的局限或錯誤來創(chuàng)設(shè)物理問題的一種情境。例如，在進(jìn)行“熱傳導(dǎo)”內(nèi)容教學(xué)時，可以“冬天里，室外的鐵和木頭哪個溫度低”為題來設(shè)計問題情境。又如，在進(jìn)行“浮力”內(nèi)容教學(xué)時，以“鐵比水重，為什么鐵船可以浮在水面上”為題來設(shè)計問題情境。2．生活現(xiàn)象情境第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六3．自然現(xiàn)象情境自然現(xiàn)象中普遍存在著物理原理和規(guī)律，物理知識的重要應(yīng)用就是解釋自然、探究自然和改造自然。而自然現(xiàn)象情境是指教學(xué)中利用客觀的自然現(xiàn)象來創(chuàng)設(shè)物理問題的一種情境。利用自然現(xiàn)象來創(chuàng)設(shè)物理情境的事例教學(xué)上已經(jīng)用得很多、也很普遍，這里不再贅述。第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六4．知識拓展情境學(xué)習(xí)了一個物理知識，必然要討論其內(nèi)涵和外延，必然要使之和前后知識、相關(guān)知識(學(xué)科)發(fā)生聯(lián)系。知識拓展情境就是在此討論過程中向?qū)W生展開的一種情境。例如，前面討論的電池兩端的電壓問題，實(shí)際上也是部分電路歐姆定律向閉合電路歐姆定律的拓展問題。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六再如，在進(jìn)行“單擺”問題教學(xué)拓展時，提供下列背景：某單擺的擺錘是上、下各有一小孔的空心鐵球，球內(nèi)灌滿水，使擺線偏離豎直線θ角后讓其擺動，單擺周期如何變化?此題很易使學(xué)生進(jìn)入問題情境，通過擺球質(zhì)心的變化，出現(xiàn)了出乎學(xué)生意料(舊經(jīng)驗(yàn)：質(zhì)心和擺長不變)的變化，學(xué)生探究激情較高，由問題情境到情境問題的轉(zhuǎn)化中思維活躍，產(chǎn)生的想法和問題也較多，通過探究使學(xué)生對質(zhì)心、擺長概念都得到了有效的拓展。

第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六5．解題矛盾情境習(xí)題是教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個重要的鞏固和檢測手段，教學(xué)中的例題講解討論、習(xí)題鞏固練習(xí)，都將涉及物理問題背景。解題矛盾情境是指教師在設(shè)計其背景時，有意識地選擇特殊背景，使學(xué)生在解題過程或結(jié)果中，出現(xiàn)與原有知識或經(jīng)驗(yàn)矛盾(或不相符)的情境(結(jié)果)，從而引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生問題，并展開討論研究。例如，在進(jìn)行“加速度”內(nèi)容教學(xué)時，提供下列背景：第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六摩托車的最大速度為25m／s，要想在lmin內(nèi)沿一條直線追上它前面500m處正以12m／s勻速行駛的汽車，摩托車必須以多大的加速度行駛?此題屬于物理臨界問題，結(jié)果有兩種可能，一是在未達(dá)到最大速度時摩托車已追上汽車，另一種是摩托車在lmin內(nèi)已達(dá)到最大速度，因此，該題必須通過計算來判斷屬于上述的哪種情況。事實(shí)上，很多學(xué)生由于思維(舊知識、舊經(jīng)驗(yàn))的慣性，忽視了臨界問題，出現(xiàn)了摩托車的加速度大于25m／s的現(xiàn)象，產(chǎn)生解題矛盾情境。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六三、問題情境的導(dǎo)入(略)(一)導(dǎo)入點(diǎn)內(nèi)容的選擇1．內(nèi)容的問題性2．