基于實驗建構問題培養(yǎng)學生實驗思維能力.doc

基于實驗建構問題，培養(yǎng)學生實驗思維能力 鎮(zhèn)江實驗學校魅力之城分校 212005 栗海深【摘要】學起于思，思源于疑，疑解于問2，問題是科學研究的出發(fā)點，是開啟任何一門科學的鑰匙，初中物理新課標特別強調(diào)問題意識的形成和培養(yǎng)，即讓問題成為學生感知和思維的對象。當前新課程改革特別注重探究式的教學方法在教學中的運用，而探究式教學過程就是暴露學生學習的各種疑問、困難、障礙和矛盾的過程，又是發(fā)掘培養(yǎng)學生的智力、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。因此在物理教學中注重問題對探究式教學的引領作用尤為重要。【關鍵詞】 問題 探究式教學 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同，尤其是對新課程標準中關于“重視科學探究式教學”的要求，表示贊同。然而絕大多數(shù)課堂教學卻是“濤聲依舊”。究其原因是很多老師在教學中不重視問題設計對探究式教學的引領作用。在教學中經(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，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（學生大感意外），啟發(fā)學生分析并解釋所見的“反?！爆F(xiàn)象。 師3：先提問題：當磁鐵由靜止開始向下運動，會發(fā)生什么現(xiàn)象？讓學生在思考的基礎上作出預測，而后演示實驗，要求學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，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，通過變式實驗使學生對超失重現(xiàn)象的認識更加深入。而師3的教學又與師1、師2不同，他是從提出問題、學生預測入手，這樣更能引起學生的認知沖突，激發(fā)他們的思維活動，因而教學效果也就更好。如果把師1、2的實驗演示策略歸結為“演示觀察解釋”，那么師3的策略就是“預測觀察解釋”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“預測觀察解釋”1是貼合探究式教學的策略，其中“預測的環(huán)節(jié)”恰恰體現(xiàn)了課堂教學中教師通過問題的提出，來引領學生的思維，達到探究式教學的目的這個過程。因此教師在課堂教學中，注重培養(yǎng)學生的問題意識，適時、合理地創(chuàng)設問題情境，營造一種現(xiàn)實而富有吸引力的學習氛圍，激發(fā)思維活力，使學生處于“心欲求而未得，口欲言而不能” 2的狀態(tài)，引導學生在教師創(chuàng)設的問題情境中不斷進行探索活動，使知識更好地被學生接受、內(nèi)化，那么如何有效實施探究式教學呢？本文以壓強一節(jié)為例做如下設計。一、創(chuàng)設情境，產(chǎn)生沖突，引入新課在“壓強”的教學中，我設計了一個有趣的活動來引入新課。先讓一名學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？接下來我和學生一起做一個實驗，取一個事先準備好的釘板，將氣球放在釘子上，氣球上方蓋一塊平木板，先讓學生預測如果在木板上放一個質量足夠大的鐵塊，氣球會爆掉嗎？接著將大鐵塊放在木板上，結果學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。這下學生更驚訝了，都覺得不可思議！這個實驗通過事先預設的問題，又結合實驗一下就引起了學生的學習興趣和認知沖突，認知沖突差異越大，學生就越迫切的想知道為什么氣球沒有被壓破的奧秘？我告訴學生學習了“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”的教學中，我設計了一個演示實驗。（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。我通過設計這個實驗，從實驗中提出問題，引導學生自己總結壓力的方向。學生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呢？”學生3：壓力的作用效果可能與壓力大小和受力面積有關演示“手壓氣球”實驗，從視覺的角度引起學生認知。學生活動“指壓筆”，從觸覺的角度進一步引起認知。筆者在兩個活動體驗的基礎上，進一步提出問題，鼓勵學生說出猜想依據(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”的分組實驗教學中，首先向學生提出問題，引起學生的思考問題5：如何檢驗我們的猜想是否正確？任務驅動：利用器材（瓶、細沙、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。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，從而增加壓力的大小（2） 不改變壓力的前提下，將小桌翻轉過來，改變其受力面積該實驗有一定的開放度，由于學生已具備一定的實驗技能，故可以放手讓學生以小組協(xié)作學習展開實驗。以小組為單位，在我提出的問題串6的引導下，先讓學生討論活動方案，然后進行學生實驗，學生實驗后，得出結論，并將實驗過程進行匯總。學生6：壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積有關，當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。四、升華問題，建構概念，突破難點在建構壓強概念的教學中，我是這樣設計的請出兩個同學（體胖的學生腳大，體瘦的學生腳?。┱驹诘孛嫔希瑔栴}7：哪個學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，促進學生自主產(chǎn)生進一步學習的愿望。通過問題引發(fā)學生思考，產(chǎn)生認識矛盾。這個過程給學生一定的時間相互討論，嘗試用實驗結論進行分析。為的是讓學生能夠發(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：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。在學生自主思考的基礎上，通過師生對話，由淺入深進行思考。學生7：可以取相同面積比較壓力大小”學生8：可以取相同壓力比較受力面積大小”對學生好的想法給予表揚，從而激勵學生繼續(xù)學習的積極性和主動性。在學生自學教材的基礎上，學生匯報學習所得，教師作適當點撥，整理壓強概念的相關內(nèi)容。五、交流問題，結合實際，拓展應用問題9：一輛坦克的質量為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生自主計算，后投影學生的解題過程。對結果進行討論，針對學生還缺乏“帕”大小的心理形象，用事例來進行意義建構，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的壓強最大？人體站立時對地面的壓強有多大？學生討論的基礎上，交流設計方案，教師設計問題，引導學生完善方案。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？（學生：體重計）如何估測地面的受力面積？（學生：方格紙）學生進行實際測量。部分學生匯報測量結果，進行比較。通過對實驗的反思，提升壓強知識的應用，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，灌輸式的教學必定是失敗的，不能適應當今社會。學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。在提倡探究式教學的大背景下，我們教師的任務就是將“知識問題化，問題情境化”