基于问题生成的初中物理实验教学方法的应用

曹铃铃

（江阴市申港中学，江苏 无锡 214443）

0 引言

实验是初中物理中的重要一环，它既是用以教学的有效手段，也是考试的核心考点。初中物理实验通常的教学方法为：教师讲解实验原理、实验步骤、数据处理、实验结论等，学生根据教师的讲解按部就班地做实验。这种教学方法的好处在于教学过程可控，教师可以在预定的时间内完成教学。当然，这种教学方法的弱点也显而易见。在这种教学方式下，学生缺少主动探索的过程，学生的思维能力和实践能力无法得到有效训练。基于问题生成的初中物理实验教学方法改变了这一教学状态，使实验教学充满活力，学生能够真正地参与进来。在实验探究过程中，教师根据教学情况，适时生成有效的问题，可以增强学生课堂专注度，提高学生思维能力[1]。“测量小灯泡的电功率”是初中物理重要的电学实验，可以采用基于问题生成的教学方法。

1 由问题生成想法

实验是验证各种奇思妙想的方法。因此，初中物理应该从学生的奇思妙想出发。初中生好奇心重，对日常生活中的各种物理现象十分感兴趣，希望了解这些物理现象背后的物理本质。但是，新奇的想法并不是凭空产生的，除了需要学生的好奇心外，还要存在引爆好奇心的导火索。基于问题生成的教学方法将问题当成了导火索。教师可以基于真实的物理情境，生成能够引发学生思考的问题，让学生思考。当学生苦苦思考无法解决这些问题时，他们则产生了进行实验的需求。这个就是由问题到想法的实验教学策略。

教师提出问题：“你们知道各种家用电器的电功率吗？”这个问题来源于实际生活。学生学习过电功率知识后自然会对家里各种用电器的电功率产生好奇。由于学生缺乏观察，他们不能说出常见用电器的电功率。教师展示一些家用电器的铭牌，如电视机、空调、洗衣机、电冰箱、微波炉等。学生可以直观地从铭牌上读出这些用电器的额定功率。基于电视机的铭牌（如图1 所示），教师提出问题：“这台液晶电视机的额定功率是170W，是不是它在所有时候的功率都是170 W？”结合前面所学的电学知识，学生能够回答出“在额定电压下，这台电视机的功率是170 W。”教师接着提出问题：“如果一台用电器的铭牌破损，无法看清了，如何知道它的额定功率呢？”学生脱口而出：“可以通过实验测出它的额定功率。”学生已经对测量用电器的额定功率有了一定想法。教师使用问题对学生的想法进行限定，防止学生的想法超过实际，无法完成。教师提出问题：“我们可以从最简单的用电器出发测量额定功率，你们选什么来研究呢？”许多学生想到了小灯泡。小灯泡额定电压、额定电流都较小，适合初中生用来做实验。而且，小灯泡的实际功率可以从亮度上直观地感受出来，方便了学生实验。

图1 电视机铭牌

教师不断生成问题使学生产生探究的想法，并且对学生的想法进行限定，达成了从问题到想法的教学目标。教师的问题环环相扣，不断引导学生思维转换，让学生产生了进行实验探究的想法。精彩的生成立足于学生对教学情境的感悟、体验、理解和教师的启发，实质上是一种师生、生生、生本（课本）、生稿（教学案、导学案，或讲学稿）等互动[2]。

2 由问题生成设计

在产生探究想法后，学生还不能直接去实验，因为学生还没有具体的实验方案。只有在学生设计好实验方案后，他们才可以开展实验。教师可以通过问题生成的方式引导学生开展实验设计。实验设计可以由粗到细，逐步实现具体的方案。在学生设计的过程中，教师要不断生成问题，引导学生进行有效设计。如果学生进行不切实际的设计，将无法进行后续的实验。

教师提出问题：“测量小灯泡的电功率，需要测量哪些物理量？”学生结合电功率定义式P=UI 说出：“需要测量电压和电流。”教师追问：“如何测量电压和电流？”学生回答：“可以在小灯泡两端并联电压表来测量小灯泡的电压，可以和小灯泡串联电流表测量通过它的电流。”教师再提出问题：“我们需要测量的是小灯泡的额定功率，如何才能够使小灯泡两端的电压为额定电压？”学生回答：“可以在电路中接入滑动变阻器，调节滑动变阻器来改变电路中的电流，从而改变小灯泡两端的电压。”教师提出问题：“此实验需要用到哪些实验器材？”学生回答：“小灯泡、电流表、电压表、导线、电源、开关、滑动变阻器等。”教师提问：“实验电路图是什么样的呢？请画出它。”教师给予学生充分时间讨论，绘制实验电路图。如图2 所示是学生绘制的测量小灯泡额定功率的电路图。针对学生绘制的电路图，教师提出问题：“关闭开关前，滑动变阻器的滑片应该滑到什么位置？为什么？”学生回答：“应该将滑动变阻器的滑片滑到最右边，这样可以使滑动变阻器接入电路中的电阻最大，起到保护电路的作用。”教师提出问题：“如何使小灯泡的电功率为额定功率？”学生思考后回答：“可以一边观察电压表的示数，一边调节滑动变阻器，直到电压表的示数为小灯泡的额定电压为止，此时小灯泡处于额定功率下工作。”

图2 学生绘制的测量小灯泡额定功率的电路图

教师不断生成问题，引导学生设计实验电路。教师先针对测量的关键物理量提问，让学生思考所需要使用的测量工具。然后，教师要求学生列举出实验所需的实验器材，并设计实验电路图。在学生设计好实验电路图后，教师针对性地提出问题，帮助学生顺利完成后续实验。教师的问题生成启发了学生思维，提升了学生探究能力。

3 由问题生成操作

实验操作是激动人心的过程，许多学生沉浸在其中。但是，学生不进行思考的操作是无效的，无法促进学生实验能力的发展。教师可以生成问题引导学生思考，提升学生实验操作的效率。实验总是会出现许多意外。如果学生在实验操作中出现了意外，教师可以针对学生的操作意外提出问题，引导学生解决问题，提升学生分析问题、解决问题的能力。实验操作要求严谨细致，不能随心所欲。教师可以应用问题对学生的实验操作细节进行指导，使学生的实验操作更具有针对性。

教师提出问题：“设计好实验电路图后，我们就可以连接实物了。在连接实物过程中有哪些注意点？”这个问题考查学生进行电学实验的细节。学生回答：“先找到电源，从电源的正极出发，先连接串联电路一直到电源的负极，然后再连接并联电路。”教师提出问题：“在连接实物的时候，开关应该断开还是闭合？”学生回答：“应该断开，这样可以起到保护电路的作用。”在学生连接好实物电路后，教师提出问题：“在实验过程中，应该如何记录数据？”学生回答：“根据实验需求设计数据记录表格，将测量到的数据记录在表格中。”教师让学生设计数据记录表格。设计好数据记录表格后，教师引导学生分析他们所设计的数据表格是否满足实验探究的需求。如果学生设计的实验数据记录表格不满足实验需求，还要重新修改。接下来，学生可以开始实验。有些小组在闭合开关后，发现小灯泡不亮。教师要求学生查找故障原因，并解决故障。学生先检查各处的电线接头，然后检查实验器材，直至找到故障点。经过实验操作后，学生测量出许多数据，教师提出问题：“这些实验数据足够了吗？”这个问题引发了学生评估实验操作是否满足探究的需求。

在初中物理实验教学中，教师很少能够提出问题。实际上，教师及时生成问题，引导学生进行实验操作，可以使学生的实验操作更为严谨细致。教师的问题生成也保证了学生实验的顺利进行。学生实验技能还不足，教师的指导对学生的实验至关重要。问题生成和学生的实验过程十分贴合，有助于实验教学的有序开展。

4 结语

实验是探究的过程，需要针对某个问题提出解决的方法，或者针对某个问题下结论。在初中物理实验教学中，许多教师直接将数据处理方法告诉学生，学生根据教师所说的方法去处理数据，得出结论。这种教学方法没有给学生处理数据得出结论的机会，教学效果不好。基于问题生成的初中物理实验教学中，教师应用适时生成的问题引导学生处理数据，得出结论。

学生通过实验操作在表格上记录了许多数据。教师提出问题：“根据数据，你们知道小灯泡的电阻是多少吗？”学生应用欧姆定律来计算。通过计算，学生发现小灯泡的电阻不是一个定值，而是随着电压的增加，电阻在增加。教师提出问题：“可以采用什么更为直观的方法了解小灯泡电阻的变化？”学生想到了作图法。教师让学生作图。如图3 所示是学生作的小灯泡两端电压和通过它的电流的图像。图线是一根曲线，充分说明了小灯泡的电阻在不断变化。教师提出问题：“如何计算出小灯泡的额定功率？”学生在图像上选取电压为额定电压的点，找出所对应的电流，然后应用P=UI 来计算小灯泡的额定功率。教师提出新的问题：“如果测量出小灯泡不亮时的电阻，能否应用它来计算小灯泡的额定功率？”学生回答：“不行，因为在额定电压下，小灯泡的电阻和灯泡不亮时的电阻相差较大。”

图3 小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流图像

教师不断生成问题，引导学生处理数据。学生不仅使用公式计算的方法处理了数据，还采用图像法直观地处理了数据。学生发现，小灯泡的电阻并不是一成不变的。虽然本实验的目的是测量小灯泡的额定功率。但是，教师利用问题生成的方式引导学生分析电阻变化，可以使学生对额定功率概念理解更为深入。最后，教师还利用问题对额定电压、额定电流、额定功率三者的关系进行了强化。根据初中物理学科的特点，创设问题情景，激发学生的思维，使学生在课堂上充分展示思维发展的情况，实现教师有效生成资源的获取[3]。教师关注学生的发展，适时生成满足学生发展需求的问题，引导学生实验。