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在教学中,问题情境一般有两种:一种是呈现问题的情境,即教师通过语言、教材或其他教学手段向学生提出有关的问题,这类问题一般都有已知的解决方案和方法;另一种是发现问题的情境,即教师并不向学生呈现明确的问题,而是通过各种教学手段在教学中设置具有一定难度的、需要学生努力而又是力所能及的学习情境,让学生通过对有关现象、事例、实验或其他学习材料的知,独立自主地发现问题和提出问题。这种学习活动是一种“智力探险”。
一、通过差异性实验创设问题情境
差异性实验是指结果出人意料之外的、与学生学习前概念或常识相违背的科学实验。这些实验展示的现象,与学生学习科学的潜概念发生矛盾,能引发学生强烈的认知冲突,使学生头脑中产生各种各样的疑惑。在差异性实验中,要提供学生自主建构问题的时间,让学生通过思考、讨论和语言组织,提出相应的问题。
例如吹气实验。该实验用于有关蒸发知识的教学。在教学时,教师请学生做如下的吹气实验:第一次请学生将手掌摊开放在离嘴大约15cm的地方,张大嘴,慢慢地对手掌呵气,学生会感到手掌“暖烘烘”;第二次请学生将手掌摊开放在同样的位置,先闭嘴,然后嘴留一条小缝,用力向手掌吹气,学生会感到“冷飕飕”。然后要求学生提出问题。在这种情境下,学生自然会产生并提出这样的问题:同样从自己的嘴中吹出的气,为什么一次是暖烘烘,而另一次是冷飕飕?同是嘴中吹出的气,理应温度相同,为什么吹气的方式不同,两次感觉不同?教学便可围绕解决相应的问题来进行。
在用差异性物理实验创设让学生发现问题情境中,教师要善于“闭嘴”,把提出挑战性问题的机会让给学生,使学生逐步养成自主建构问题的意识与习惯。
二、从生活事件与经验中创设问题情境
家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣的物理问题。在生活中,学生已经接触到许多与科学有关的生活事件,形成了物理学习的前概念和相应盼认知结构,其中有许多与自己前概念和认知结构相矛盾的体验和相应的问题。教师在教学时要“使物理贴近学生生活、联系社会实际”,恰到好处地利用学生的生活经验和事件来创设发现问题的情境。
例如,在高中物理课程标准选修1--1中要求“通过观察、查阅资料,了解微波炉的结构和工作原理,能根据说明书正确使用微波炉”。在教学时,可以请使用过微波炉或家庭有微波炉的学生交流使用微波炉的体会与经验,并要求学生提出有关微波炉的问题。学生会提出有关微波炉的许多问题:如用微波炉热饭菜为什么那样快捷?用微波炉热鸡蛋时,往往听到“啪”的声音,鸡蛋炸裂了,微波炉内腔粘着乱七八糟的鸡蛋碎片,微波炉热鸡蛋为什么会炸?等等。
利用学生的生活事件或经验来引发学生自我发现问题的情境,要注意:一是要选择与学生生活经验相关的教学素材;二是尽可能让学生发散性地提出相关问题;三是要引导学生对问题进行讨论与筛选,选择切合教学要求的问题来进行教学,而并不是刻意追求解决所有问题。
三、通过科学模拟研究创设问题情境
学生学习物理与科学家研究物理是有区别的。中学生学习物理主要是通过学习前人发现的物理知识来掌握知识与技能,学习研究的过程与方法,培养情感态度与价值观。但是学习物理可以采用科学模拟研究的方法。利用这种模拟物理学家研究来创设学生发现问题的情境,可以使学生以研究者的角色进入学习,学会科学地看问题、想问题,逐步了解物理学的探究过程和方法。
例如,在物理必修模块1的“活动建议”中,提出“通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响”。在教学中可以创设模拟研究的情境:对亚里士多德关于物体下落的观点进行讨论,并要求学生勇于质疑,大胆提出研究问题。学生可能会提出五花八门的有关物体下落的问题,引导学生讨论并把问题归结到“物体下落的情况与哪些因素有关”的研究课题上来,并引发学生对研究课题解决方法的讨论:物体下落情况的含义是什么?影响物体下落的因素可能是什么?可能的因素是空气、物体质量、物体大小、物体的材料、下落的地点……如何来研究这种多种因素影响的研究课题?通过讨论,引导学生利用“控制变量法”,即先把其他变量置为“恒定”,而研究“质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况”。
四、通过知识的联系创设问题情境
物理学的理论体系主要由物理概念、物理规律等组成。物理概念反映了物理现象和过程的本质属性,而物理规律描述了物理现象和过程在一定条件下必然发生的本质联系。这些知识的联系也往往是物理教学时创设发现问题情境的素材。教学中可以利用物理知识的联系来引导学生对相关知识进行分析推理,以发现问题并提出问题。例如,学习了力的概念,又学习了运动的知识,教学中要通过演示或学生实验或事例,揭示力与运动这两个知识点的一些误区或佯谬,并引发学生讨论,让他们自己产生“力是产生物体运动的原因吗”疑问,并提出探究力与运动关系的课题。
五、通过作业活动创设问题情境
物理作业活动不仅包括传统的习题练习,而且还应该包括实验、科学设计、科学制作、社会调查等等。通过作业活动,学生不仅能巩固和深化所学知识,学习探究的方法,培养研究的能力,而且更重要的是可以把学生引入问题情境中,学生可以在较大程度上自主完成建构问题、设计问题解决方案、解决问题的过程、问题解决结果的得出与评价等活动。因此,应当对学生作业活动提出提炼问题的任务。
一、通过差异性实验创设问题情境
差异性实验是指结果出人意料之外的、与学生学习前概念或常识相违背的科学实验。这些实验展示的现象,与学生学习科学的潜概念发生矛盾,能引发学生强烈的认知冲突,使学生头脑中产生各种各样的疑惑。在差异性实验中,要提供学生自主建构问题的时间,让学生通过思考、讨论和语言组织,提出相应的问题。
例如吹气实验。该实验用于有关蒸发知识的教学。在教学时,教师请学生做如下的吹气实验:第一次请学生将手掌摊开放在离嘴大约15cm的地方,张大嘴,慢慢地对手掌呵气,学生会感到手掌“暖烘烘”;第二次请学生将手掌摊开放在同样的位置,先闭嘴,然后嘴留一条小缝,用力向手掌吹气,学生会感到“冷飕飕”。然后要求学生提出问题。在这种情境下,学生自然会产生并提出这样的问题:同样从自己的嘴中吹出的气,为什么一次是暖烘烘,而另一次是冷飕飕?同是嘴中吹出的气,理应温度相同,为什么吹气的方式不同,两次感觉不同?教学便可围绕解决相应的问题来进行。
在用差异性物理实验创设让学生发现问题情境中,教师要善于“闭嘴”,把提出挑战性问题的机会让给学生,使学生逐步养成自主建构问题的意识与习惯。
二、从生活事件与经验中创设问题情境
家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣的物理问题。在生活中,学生已经接触到许多与科学有关的生活事件,形成了物理学习的前概念和相应盼认知结构,其中有许多与自己前概念和认知结构相矛盾的体验和相应的问题。教师在教学时要“使物理贴近学生生活、联系社会实际”,恰到好处地利用学生的生活经验和事件来创设发现问题的情境。
例如,在高中物理课程标准选修1--1中要求“通过观察、查阅资料,了解微波炉的结构和工作原理,能根据说明书正确使用微波炉”。在教学时,可以请使用过微波炉或家庭有微波炉的学生交流使用微波炉的体会与经验,并要求学生提出有关微波炉的问题。学生会提出有关微波炉的许多问题:如用微波炉热饭菜为什么那样快捷?用微波炉热鸡蛋时,往往听到“啪”的声音,鸡蛋炸裂了,微波炉内腔粘着乱七八糟的鸡蛋碎片,微波炉热鸡蛋为什么会炸?等等。
利用学生的生活事件或经验来引发学生自我发现问题的情境,要注意:一是要选择与学生生活经验相关的教学素材;二是尽可能让学生发散性地提出相关问题;三是要引导学生对问题进行讨论与筛选,选择切合教学要求的问题来进行教学,而并不是刻意追求解决所有问题。
三、通过科学模拟研究创设问题情境
学生学习物理与科学家研究物理是有区别的。中学生学习物理主要是通过学习前人发现的物理知识来掌握知识与技能,学习研究的过程与方法,培养情感态度与价值观。但是学习物理可以采用科学模拟研究的方法。利用这种模拟物理学家研究来创设学生发现问题的情境,可以使学生以研究者的角色进入学习,学会科学地看问题、想问题,逐步了解物理学的探究过程和方法。
例如,在物理必修模块1的“活动建议”中,提出“通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响”。在教学中可以创设模拟研究的情境:对亚里士多德关于物体下落的观点进行讨论,并要求学生勇于质疑,大胆提出研究问题。学生可能会提出五花八门的有关物体下落的问题,引导学生讨论并把问题归结到“物体下落的情况与哪些因素有关”的研究课题上来,并引发学生对研究课题解决方法的讨论:物体下落情况的含义是什么?影响物体下落的因素可能是什么?可能的因素是空气、物体质量、物体大小、物体的材料、下落的地点……如何来研究这种多种因素影响的研究课题?通过讨论,引导学生利用“控制变量法”,即先把其他变量置为“恒定”,而研究“质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况”。
四、通过知识的联系创设问题情境
物理学的理论体系主要由物理概念、物理规律等组成。物理概念反映了物理现象和过程的本质属性,而物理规律描述了物理现象和过程在一定条件下必然发生的本质联系。这些知识的联系也往往是物理教学时创设发现问题情境的素材。教学中可以利用物理知识的联系来引导学生对相关知识进行分析推理,以发现问题并提出问题。例如,学习了力的概念,又学习了运动的知识,教学中要通过演示或学生实验或事例,揭示力与运动这两个知识点的一些误区或佯谬,并引发学生讨论,让他们自己产生“力是产生物体运动的原因吗”疑问,并提出探究力与运动关系的课题。
五、通过作业活动创设问题情境
物理作业活动不仅包括传统的习题练习,而且还应该包括实验、科学设计、科学制作、社会调查等等。通过作业活动,学生不仅能巩固和深化所学知识,学习探究的方法,培养研究的能力,而且更重要的是可以把学生引入问题情境中,学生可以在较大程度上自主完成建构问题、设计问题解决方案、解决问题的过程、问题解决结果的得出与评价等活动。因此,应当对学生作业活动提出提炼问题的任务。