新高考背景下以问题为中心的高中物理实验教学分析

福建省三明市沙县第一中学 李 华

以问题为中心进行高中物理实验教学，将学生整体认知情况、物理实验目标作为出发点，设计针对性的问题，以此为实验探究的主线。高中物理教师应采取相应的指导策略，重点培养问题发现能力，而且在处理问题的过程中引导学生更加深刻地理解问题，强化学生的问题解决能力和对于实验的实质理解。

一、简析问题为中心的基本内涵

以问题为中心的物理实验教学，主要指的是在进行高中物理实验教学时，将问题作为教学中心，而实验则是教学手段，物理教师通过问题来组织课堂教学，而在课堂上学生以问题展开知识学习，是问题把教学整个过程串联，物理实验把知识结合理构建起来，从而形成问题为中心的高效物理实验教学模式。在实际教学过程中通过辨析与观察实验现象，收集、整理和分析实验信息，在此基础上设计并修正实验方案，重点培养学生问题发现、理解、分析和处理能力，从而在激发学习动机的同时增强学习能力，这能为学生物理核心素养的发展打下坚实基础。

二、以问题为中心开展高中物理实验教学的相关原则

（一）层次性

不同学生在认知水平、知识基础、兴趣爱好、学习态度等方面存在差异。以往的物理实验教学，忽视学生之间的个体性差异，仅是采取相同的教学要求对待全体学生，这会造成一些学生觉得物理实验没有挑战性，还有些学生会感到实验要求过高，从而丧失参与物理实验的信心。高中物理实验教学以问题为中心，通过问题串为学生设计层次明显的问题，班级的优等生对这些问题会多些期待，至于后进生仅回答相应的部分问题即可，以此提高学生的学习信心，鼓励其积极投入实验探究。同时，问题设计还需体现一定的针对性，依据层次不同学生的能力与学习要求，开展满足各层次需求的差异性教学活动，进而为提升实验教学质量创造条件。

（二）科学性

若是过度强调灵活多变，最后只会出乱子。物理实验需要灵活多变，可是灵活需要有一个清楚的限度，这便是实验的过程与思想的科学性。解决问题是需要达到某一指定的目标状态，出于达成物理实验目标，应首先掌握问题实质，找出正确的实验理论依据；其次需要判断设计方法的可行性、仪器选用的科学性，做到每个实验步骤均仔细思考、深入分析。

（三）目标性

如果心理活动没有清晰的目标，则不能称之问题解决，只有目的性明确的物理实验，才会调动学生进行有意义的观察，引起学生的有效思考，从而吸引学生更加主动地进行物理实验并探索其中的物理规律，并非单纯追求直观的表象或是形式的趣味性。在准备物理实验教学前，物理教师应该回答以下几方面问题：（1）学生已掌握的知识有哪些？（2）需要学生掌握哪些知识？（3）学生应要形成哪些能力？（4）怎样引导学生发现、理解并处理问题且形成相关方法？

三、开展以问题为中心的高中物理实验教学相关路径分析

（一）以问题串进行新课导入

以“匀变速直线运动实例——自由落体运动”为例，不同物体的落体运动，有不同的下落速度，为让学生重新认识物体下落，找出其中的规律，教师可以这样的问题串帮助学生观察物理演示实验：（1）不一样的物体其下落快慢一样吗？（2）在同一高度让一枚硬币和一张纸片同时下落，哪个先落地？（3）是否存在不同的物体但是下落快慢相同？（4）把纸片揉成纸团，然后和硬币在同一高度同时落下，哪个先落地？（5）相同的物体下落快慢能否有不同的现象？（6）完全相同的两个纸杯，相隔一段距离让它们一上一下，若是同时放手，哪个先落地？（7）物体下落的快慢会受到哪些因素影响？（8）下落中的物体受哪种力的作用？（9）刨除重力，是否还会受到别的力的作用？（10）物体下落与哪些因素相关？

教师在演示第二个问题时，学生会观察到硬币先落地；在演示第四个问题时却是纸团和硬币同时落地，和很多学生给出的答案不符，以此形成认知冲突；在演示第六个问题结果时学生的好奇心被激发出来，甚至有学生提出：“一模一样的纸杯难道也有下落快慢之分吗？”这种递进式的问题串，会推翻大部分学生的现实生活经验，然后在小组过讨论后提出：物体下落时也会受到来自空气的阻力，而上面的纸杯受到较小空气阻力，下面的纸杯会受到较大空气阻力，因此是上面纸杯运动得更快。趁热打铁，教师在此时为学生播放“毛钱管”实验，观察在真空环境下，质量和形状不同的物体的下落。然后教师提出一个终极问题：“在不受到空气阻力的影响下，物体会进行怎样的运动？”再由学生自己总结自由落体运动。

（二）以问题为中心进行小组实验

分组物理实验的每个因素不应是突兀过渡的，需依据实验思想逐渐推动进行分组实验。在实际的实验研究中，产生问题加之教师的问题引导，处理每个问题，让各因素过渡平稳有序。针对不同的分组实验、不同的因素会出现不同的问题，其也需要教师精心设计当中的问题，确保学生能真正理掌握实验原理、目的等因素，在“产生—解决—产生”问题的螺旋过程中收获新知。学生在这个实验中应处在主体地位，为了提高学生的实验参与度，通常教师会设计由浅入深的问题。在动手实验时，物理教师需要巡视指导并给予学生相应的提示，适时提出启发性问题。通过有效点拨活跃学生思维，从而逐步培养其全面、具体地认识物理规律，由感性认识过渡到理性认识，强化物理思维能力。分组实验教学过程如下图所示。

分组实验教学过程结构示意图

（三）创设有助于问题激发的情境

第一，物理教师应该为学生设计合适的问题。很多高中学生会依靠教师讲授的学习方式，有关问题的提出需要保证问题符合所创设的教学情境，不要生硬地提问。而且提出的问题最好是学生熟悉和感兴趣的，因为学生已经进行了课前预习，所以教师的提问可以和物理教材相脱离。

第二，情境化地呈现问题。应保证提出的问题和物理实验教学情境相一致。

第三，问题间需要有梯度且相互联系，由表及里地设置问题。唯有如此，才会真正引发学生主动积极思考。以“圆周运动”为例，教师应制造轻松的课堂氛围，提问阶段避免问题散乱。例如，播放汽车转弯翻车的视频，向学生提出这样的问题：“汽车在转弯中，做了哪种运动？”再比如，依据牛顿定律能知道物体受力情况会决定物体的运动，提出：“汽车在转弯中，会受到哪些力？”

（四）注重发散与创新思维的培养

进行物理实验的探索学习，有利于学生构建相应的物理认知结构。教师不要将思维难度随意提高或是降低，应是从始至终清楚学生的真实学习情况，合理分析其思维发展情况，确保思维的流畅性及连续性，最好根据学生的思路，以其所处的思维层次，设计与调整物理实验教学。积极引导学生通过多元化的方法解决同一个问题，以“一问多答”或是“一题多解”的方式培养学生的发散性思维。有时学生在操作物理实验后，并不能全面深刻地解答，物理教师在这个时候应该依据学生的具体情况采取小组合作学习模式，或者是组织和学生之间的互动，通过教师和学生的交流启发其问题解决思路。

综上所述，以问题为中心的物理实验教学，首先要培养与激发学生的学习兴趣。以问题为主线开展物理实验教学，鼓励学生积极参与，让学生能更活泼生动地学习；通过设计性实验，让学生不只是利用所学知识与常用方法处理问题，不断激发其物理学习需求。其次，训练并教授解决问题的策略方法。实现物理实验和问题解决相结合，在真实的实验情境中将问题正确解决，习得科学的思维方法，将教师经验逐渐内化变成自己的。最后，注重问题思考习惯的养成。通过问题串引导学生自觉发现问题，强化学习主动性并培养观察意识与能力。