问题驱动下的物理探究式课堂教学活动的实践与探索

1、问题驱动下的物理探究式课堂教学活动的实践与探索沈亚辉物理学科带头人工作室 陈以虎（江宁学校）摘要：“问题驱动”的课堂教学过程，是以问题为主线，探究为核心，培养能力为目的。用层次鲜明、指向明确的问题驱动学生物理概念的学习与科学方法的掌握，将建立物理概念、形成物理规律的过程转化成一项具体任务。学生在探究的过程中，有实验可以做、有问题可以思考。通过师生间的质疑、思辩、交流，提炼，使学生的思维经历由具体到抽象的过程，从而把握概念的实质内涵，获取新知识，提高学习的效益。关键词：问题驱动，探究式课堂教学活动，问题层次，问题指向 ，探究过程。 “二期课改”背景下的物理学课程教学理念强调教学应回归学生的生活，

2、从学生已有的经验、经历出发，通过物理情景创设让学生善于从生活中发现感兴趣的问题，经历包括提出问题、作出假设、制定计划、选用工具和收集证据、处理数据和解释问题、表达与交流等在内的科学探究过程，从而形成和发展科学概念，认识科学的本质。学生在科学探究的过程中变被动接受知识为主动获取知识，并在获取过程中领悟科学的思想观念、科学研究的基本方法和基本技能，最终达成创新精神和实践能力的提升。一、以问题驱动为特征的探究式课堂教学的提出背景1初中物理探究式课堂教学中存在的问题“二期课改”物理新教材与原有的“一期”教材相比较，新增加了六个学生探究实验。大部分教师在课堂教学中注重采用科学探究的学习方式帮助学生构建物

3、理的概念或规律，但总觉得探究活动效益不高，其主要原因有： （1）重探究要素，轻学生探究行为。教师在教学中比较机械的按照科学探究的六个要素进行，学生探究的目的并不明确，教师对学生在各要素中的行为也并不重视，为探究而探究，使得探究内容窄化，缺乏深层次的内涵，以至于教学目标的三个维度失去了应有的平衡。（2）重探究结果，轻教师指导的“度”。或是教师指导过度，注重沿袭获得科学结论需要遵循的程序和方法，而扼杀了学生的个体化探究的方式；或是教师指导不到位，造成参与探究学习的学生“精英化”，只有少数学生能够胜任和感兴趣，违背通过探究式学习提高全体学生的科学素养的初衷。2以问题驱动开展课堂探究式教学的作用笔者在

4、课堂探究活动中，采用“问题驱动”的课堂教学形式来优化学生科学探究的过程。以一系列环环相扣的问题设计和问题情景的创设来驱动课堂教学，在问题解决过程中发掘有价值的副产品，通过师生间的质疑、思辩、交流，提炼，从而把握概念的实质内涵，体现物理学“本原性”。 采用层次鲜明、指向明确的问题，来驱动学生物理概念的学习与科学方法的掌握，使学生的思维经历由具体到抽象的过程，自主建构起知识与概念，学生运用概念时不但“知其然”也“知其所以然”。 二、以问题驱动为特征的课堂探究式教学的实践在教学中通过教师问题链的设计来驱动整个探究过程，努力培养学生形成问题意识，明确探究的目标。营造一种学生能够明显意识到的疑难情境，使

5、学生产生认识上的困难或困惑，从而激发他们对探究活动的兴趣，提升探究活动的质量。在策略上，笔者在提供问题情境时，采用以下几种方式：1问题的设计应能激发学生的探究兴趣问题的设计，立足于对学生已有知识经验和教材内容的全面的、科学的分析，设计的问题必须紧紧围绕教学目标，能反映教材和课程标准对教学的要求，能体现教材中潜在的知识点之间的内在联系。例如，在上密度一课时，发现学生已经知道“密度”这个词（科学课上讲过），也知道“铁比棉花重”这句话是错的，至于为什么错？学生并不清楚！笔者通过小实验引导学生对实验器材选择后提出问题 “体积相同的铜块和铝块，放在调节好平衡的天平上，天平平衡吗？”然后通过实验得出结论：

6、体积相同不同物质组成的物体的质量不同。从而使学生意识到“铁比棉花重”就是错在没有控制变量(体积)这个前提。以上这个情景的设计，不仅解决了学生的问题，又渗透了研究问题的科学方法-控制变量法。由于是学生自己产生的问题，又通过实验给予验证，所以在解决过程中学生有着浓厚的兴趣。2问题的设计应能拓展学生的思维深度问题的设计应有层次性，对于突破难点的问题设计要把握好层次性，层次过细，问题过于显露，难以引起争议，不利于思维的开展；层次过粗，隐含条件太多，学生又不易抓住要点，会影响探究的进行。所以，设计的问题不仅要符合学生的认知规律，还要切合学生的心理特点，更应该顺着教学知识的发展过程，组成一个循序渐进，且有

7、内在联系的问题体系。在教学实践中，笔者往往将较难的一级问题细分为若干个相对容易的、层层递进的二级问题和三级问题，从而为突破难点打好基础。例如，在“阿基米德原理”的教学中，设计问题系列如下： 一级问题二级问题三级问题四级问题（追问）探究浮力F浮与物体排开液体所受重力G排的大小关系浮力的大小可能跟什么因素有关？（教师演示“将重物逐步浸入水中，观察弹簧测力计的示数变化情况和液面变化情况”。并提出问题）实验中，除了感受到液体对浸入其中的物体有向上的浮力，还观察到什么现象吗？如何设计实验方案？（请带着这样三个问题边讨论，边填写活动卡实验记录单1）如何选择适合的实验器材?如何测量浮力(F浮)？ 如何收集“

8、物体排开的液体”,并测量其所受的重力“G排”？分析实验数据中我们可以得到什么结论？阿基米德原理适用其他液体吗？（各小组分析实验数据，归纳得出结论基础上）阿基米德原理适用气体吗？通过系列问题的设计，引发学生猜想：“物体排开水的体积V排、 物体排开水的质量m排、物体排开水的重力G排”等。由于之前的铺垫，学生较容易想到上述的三种情况。为进一步得出阿基米德原理，教师又引导学生讨论这三个物理量之间的关系，从而形成探究的问题F浮与G排之间的大小关系。让学生带着问题做实验，在实验中思考问题，最终通过探究得出“阿基米德原理”的结论。 因此，问题驱动课堂教学的特征要求学生从一点出发，运用所学的知识加以整合，进行

9、联想，打破常规，提出合理、独特的解决问题的方法，以达到在学习过程中培养学生思维的目的。这时，教师把解决问题的主动权交给学生，学生带着问题去探究。这样做，避免了学生仅对问题作“对”或“错”的表面回答，使学生明确应答的根据，增加了思维的深度，扩展了最初的答案，帮助学生加强新旧知识之间的联系，使知识更加系统化，有利于提高课堂教学效果。3问题的设计应能揭示物理概念或规律的本质问题设计应有明确的指向性，它能有助于揭示物理概念或规律的形成过程，有助于揭示物理概念或规律的本质。教师要把问题设在学生有疑之处，所设计的问题要让学生通过努力探索且必须努力探索才能得出正确的结论，太易则会使学生感到简单、乏味；太难会

10、导致“启而不发”，使探究过程无法进行。如在新教材中欧姆定律 电阻一节教学中，是在探究电流与电压的关系的基础上进一步引出“电阻”这个概念的。教学中采用“实验-记录数据-在直角坐标系中描点作U-I图像-根据图像得出结论”的方法，其中如何赋予图像以物理意义是学生能否得出欧姆定律得关键，也是教学的难点，为突破这一难点，笔者设计了三个问题帮助学生思考：问题1：同一导体的U-I图像是一条过原点的直线说明什么？问题2：同一导体两端的电压与通过该导体电流比值相同吗？问题3：不同导体的U-I图像倾斜的角度不同，反映物理意义是什么？通过这三个问题的思考和讨论，学生不仅可以得出“同一导体，通过它的电流和它两端的电压

11、成正比”，还可以从“同一导体两端电压与通过该导体电流比值相同，不同导体的两端电压与通过该导体电流比值不同”，了解到导体两端的电压和通过电流的比值可以反映导体对电流的阻碍作用的性质，由此得出电阻的概念。问题一旦得以解决，学生就会有一种“柳暗花明”的感觉，能提升学生学习的成就感，并能激起进一步探究的欲望。教师教学中应努力尝试采用从问题驱动教学入手，进行物理概念或规律的教学，使学生能够在解决问题的探究过程中加深对物理概念或规律的本质理解。同时教师在探究活动的过程开展中应留有学生一定思考的时间与空间，避免为探究而探究使学习过程流于形式。三、对问题驱动为特征的课堂探究式教学的思考 通过实践，笔者觉得在探

12、究式课堂教学中采用“问题驱动”这一教学策略，对优化学生科学探究过程，提高学生科学探究的效益是有效的。 “问题驱动”的课堂教学过程，是努力探寻探究式学习与接受式学习的合理的平衡点，避免“完全体验的绝对探究”和“完全接受”的学习方式。对物理课堂探究式教学而言，物理概念或规律不是以一定模式呈现给学生的，而是需要学生自己在解决问题的过程中有所“发现”，加深对知识的理解，认识探究所得知识与其他相关知识的内在联系，形成一定的知识结构，采用问题驱动促进学生知识结构的内化，这种内化的过程，主要通过接受学习来建构物理概念或规律。教师的行为主要是：创设情境，引发问题、指导学生探究、帮助学生解决问题。学生的行为是：

13、情境产生问题、合作或自主探究问题、讨论或独立解决问题。“问题驱动”的课堂教学过程，以问题为主线，探究为核心，培养能力为目的。将建立物理概念、形成物理规律的过程转化成一项具体任务，或者说是解决一个问题,使学生更容易进入自主探究的学习过程。探究的过程需要与教师预设的问题结合，通过学生讨论、交流、合作，提出探究问题，完成探究过程，其间教师应给予正确的、及时的指导，在“生生、师生”的互动中达成教学目标，有效避免“个别学生探究”的现象，使全体学生最大限度地参与探究的全过程。“问题驱动”的课堂教学过程，是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的过程。问题的设计要遵循学生的认知规律。教师与学生之间的交流，教师要站在稍稍超前于学生智力发展的边界上(即最邻近发展区)来提问，通过提问来引导思维，使学生意识到是对自己认知能力的一次次挑战，有利于促进学生认知能力的发展。因此问题的设计要有适当的难度和梯度，既要让学生有成功的可能，更要具有培养物理思维的价值，如一些能将认知一步步引向深入的后续问题等。明确探究的目的，防止探究流于形式，从而有效的提高学习的效益，化解探究所需的时间与课时安排冲突的矛盾。通过“