以问题为中心，创新物理实验教学设计

徐剑昆

摘 要：问题是人类学习活动的开端，问题也是激发学生学习兴趣的有效方式。在高中物理实验教学中，教师可以围绕教学目标，根据具体的学习内容，结合学生的兴趣爱好和认知特点，设计恰当的问题，并在适合的时机提出问题，让学生的物理学习有的放矢、更加高效。

关键词：高中物理 教学设计 问题

问题是知识的载体，也是探究的源头。很多教师擅长运用问题来点燃学生的智慧火花，让学生主动地探究与发现问题。在高中物理实验教学中，教师可以以问题为核心，激发学生探寻问题答案的兴趣，引导学生运用已学的知识，通过合理的分析、推理，进行积极有意义的学习，建构新的知识结构，完成学习任务，提升自身能力。教师要围绕“问题”进行实验教学设计，展开教学活动。

一、创设问题情境，激发学生探究的兴趣

良好的学习氛围、有效的教学情境，可以激发学生的兴趣与思维。高中生已经积累了一些生活经验，对于一些常见的社会现象也有了一定的观察力和分析力。在物理实验教学时，教师通过创设与学生实际生活密切相关的学习情境，可以活跃学生思维，从而使学生产生强烈的探寻问题答案的兴趣。

例如，在验证“机械能守恒定律”的实验教学中，教师为了吸引学生的注意力，通过一个简单的小实验来激发学生的兴趣。教师拿了一个大铁球，用绳子拴好后固定在一个稳固的支架上，然后拉起铁球，使之刚好碰到自己的鼻子，让学生猜测：“同学们，你们想一下，铁球会不会在摆动时碰到我的鼻子？”有的学生说：“有可能。”有的学生说：“碰不上，铁球最高就是放手的位置。”对于学生的猜测，教师说：“事实胜于雄辩，让我们用事实说话。”教师一边说，一边松手放开铁球。学生睁大了眼睛，教师却是一副镇定自若的样子。当铁球摆回来时，有些学生张大了嘴巴，当看到铁球贴到教师鼻子的那一刻，有些学生认为铁球会打到教师的鼻子上，但当看到铁球没有伤到教师时，学生觉得有些不可思议。借此时机，教师引出了验证“机械能守恒定律”的实验。教师通过创设问题情境，在实验之前设置悬疑，让学生在好奇心的驱动下，认真观察、积极思考，使之产生强烈的探究兴趣。

“学贵质疑”，教师精心创设问题情境，有助于学生思考、发现并提出问题，从而通过物理实验来探究未知领域、揭示问题答案，为接下来的物理实验做好充分的心理准备。

二、设计基本问题，奠定实验学习的基础

为了顺利完成物理实验，并达到预期的教学效果，学生还需具备一定的基础知识和基本技能。同时，物理实验的设计教学要围绕特定的教学目标来开展。教师在进行物理实验之前，要精心设计问题，帮助学生明确物理实验的学习目标以及操作实验需要注意的问题。

例如，在验证“机械能守恒定律”的实验教学之前，教师让学生认真阅读教材，思考以下问题：什么是机械能守恒？机械能守恒的条件是什么？验证机械能守恒的实验，其选择的内容是什么？验证过程中有必要测量物体的质量吗？为什么？实验中需要注意哪些事项？实验的操作顺序是怎样的？学生一边阅读教材，一边思考问题答案。教师要逐题检查，让学生单独回答，并强调与本次实验相关的知识内容。有的学生说：“机械能守恒是指物体在没有受到外力作用的情况下，或者物体只受到弹力或重力作用时，这个物体的动能与势能之间才可以相互转化，不过物体机械能的总量不会变化。”对于机械能守恒的条件，有的学生说：“受到不做功的外力。”有的学生说：“受到其他外力，并且都做功，但这些功的代数和为零，只有重力做功，这时机械能也是守恒的。”有的学生说：“机械能守恒定律是通过自由落体运动来验证的。”学生在阅读、思考、回答中，对于实验的目的、步骤、注意事项等内容都已经清楚了，学生就可以顺利地完成实验了。

由此可见，教师作为学生进行物理实验学习的组织者、指导者，要帮助学生明确实验目标、注意事项、操作步骤等，而问题又是一种很好的呈现形式，可以引导学生主动思考、总结和分析，实现物理实验的目标。

三、运用有效问题，推导物理实验的原理

在高中物理实验教学中，除了让学生掌握物理基础知识、巩固基本的实验技能外，还要增强学生物理实验的设计能力。因此，对于原理的认识和分析是至关重要的。教师通过设置问题，帮助学生构架起新旧知识的桥梁，引导学生能够主动地推导出物理实验的原理，分析出物理实验所需要的器材，并概括出实验步骤。

例如，在验证“机械能守恒定律”的教学实验中，为了引导学生认识实验原理，教师设计了以下问题：假设物体在下落过程中没有空气阻力的情况下，机械能守恒公式应该怎么写？公式中的各个字母都代表了什么？要验证物体的机械能守恒，只要证明这个公式成立就可以了，那么，为了证明这个公式能否成立，在实验过程中需要测量哪些数据？又怎样测量这些数据？有没有必要测量物体的质量？学生根据教师的提问，对于物理实验原理进行了推导、分析，并按照实验前的假设，写出了物体机械能守恒定律的公式是mv2=mgh。有的学生说：“只要通过实验测量出v和h就行了，其中h代表物体下落的高度，可以计算出物体的势能，v代表物体下落到某个高度时的速度，可以算出物体在这个高度的动能，只要证明等式两边相等，就能说明物体的机械能是守恒的。所以，这个实验的关键数据是物体自由下落的高度和物体的速度。”通过这样的分析，学生不但明白了实验原理，而且还掌握了实验的关键内容。

由此可见，教师以一系列的问题引入教学，能让学生在思考中逐步理解实验原理，并以此为依据来准备实验所需要的器材，设计实验的操作方法和步骤，科学地处理实验数据。

四、借助简单问题，分析物理实验的结论

在物理实验操作完成之后，学生通过认真测量，获得了一些实验数据，再对这些数据进行科学的分析，就可以验证出一些物理学的定理、定律等。教师通过设置问题，引导学生分析数据，让学生在观察、比较、分析中发现其中存在的问题，探寻误差产生的原因以及减小误差的方法，培养学生观察、分析、总结的能力。

例如，在验证“机械能守恒定律”的这个实验操作完成后，学生认真记录了一组实验数据，教师让学生把数据呈现出来，引导学生运用电子表格对数据进行处理和分析，并要求学生仔细观察数据。师：“同学们，实验操作虽然完成了，但并不代表实验结束了，测量出的很多数据都是我们需要的，下面考验一下大家的观察力，看谁能发现其中的问题？有没有什么特别的数据？”有的学生说：“有的数据大，有的数据小，这说明测量可能存在误差。”教师继续让学生思考：“减少误差的方法有哪些？从这个实验中，我们又发现了什么？”有的学生说：“物体重力势能的减少量和物体动能的增加量是相等的。”这样，在层层问题的引导下，就可以达到预期的实验教学效果了。

由此可见，教师在实验完成后，还要通过问题来启发学生对实验结论进行推导和分析，促使学生主动发现问题，寻找解决办法，最终达到优化物理实验效果的目的。

总之，学生在探究问题的过程中会遇到很多不可预知的情况，能使自己充分感受并发现快乐，能够最大程度地发挥学生的主观能动性和积极性。在高中物理实验教学中，教师作为学习活动的指导者，需要精心设计教学活动，以有效的问题为载体，引导学生发现、探究、生成，实现高效的教学与学习。

参考文献：

[1]张旭东.基于问题为中心的高中物理课堂教学设计[J].人才资源开发， 2014（22）.

[2]茆秀平.基于问题为中心的高中物理课堂教学设计[J].高考（综合版），2014（9）.

[3]郑德欣.以问题为中心的高中物理课堂教学模式[J].课程教育研究.2015（8）.