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1、以创设问题情景为切入点“物理教学的基本特征”之一陶昌宏【专题名称】中学物理教与学【专 题 号】G36【复印期号】2010年05期【原文出处】物理教学(沪)2010年1期第911,47页【作者简介】陶昌宏，北京教科院基教研中心物理室（北京100031）。【关 键 词】EE我在教研工作中了解到，教研员和一线教师对新课程理念的理解存在一定的困惑和偏颇，研究机构和教研部门对新课程背景下的课堂教学缺乏具体而有效地指导，因此高中物理课堂教学仍然普遍存在教学方式单一、实验教学薄弱、科学探究形式化、启发式教学表面化等诸多问题。中学物理教学改革急需一种符合现代教育理论、贴近教师、便于指导操作行为的实践化的教学理
2、论。基于一线教师的需求和课堂教学的现状，结合本人几十年的教育教学实践，凝聚近几年的研究成果，提出物理教学的基本特征的教学理论。几年来，“物理教学的基本特征”的教学理论直接影响了北京市的中学物理教学，成为北京市一线教师进行教学设计、开展课堂教学、乃至听课评课、撰写教学案例和教学论文等物理教学实践活动的重要理论依据，有力地促进了广大教师的专业成长，有效地克服传统教学中存在的一些问题，推动了北京市物理学科的教学改革。一、“物理教学的基本特征”教学理论的核心“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容是：“物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生
3、探究能力为重点的基本特征。”现代物理教学要求教学过程要更加符合学生的认知规律，更加符合学生的认知心理，更加符合学生的个体心理特点。“物理教学的基本特征”教学理论的核心内容之一是“坚持以创设问题情景为切入点”。下面就为什么要创设问题情景，如何创设问题情景等内容做一些论述。二、以创设问题情景作为教学切入点的重要性物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，这主要是由物理学的特点，物理学的教学内容和学生认知规律所决定的。（一）物理学的实践性，要求物理教学要坚持以创设问题情景为切入点物理学是一门实践性很强的自然科学，物理学研究的问题往往是从实践中产生的。物理学的形成和发展是在实践中进行的，物理学理论用于指导
4、人类的实践活动。因此物理概念、物理规律、物理理论并不是一些抽象的符号或者抽象的逻辑关系的组合，而是与人类生活、现代生产和科学技术紧密联系的。脱离实践中的问题，物理学就失去本质意义。教学中让学生看到真实的问题情景，使学生形成真实的问题，让学生进行真实的研究，这是现代物理教学价值观使然。物理学的实践性，要求物理教学要坚持以创设问题情景作为切入点。例如，北京四中李德胜老师的探究小灯泡的伏安特性曲线的一节课，在2009年获得全国中学物理教学改革创新大赛的一等奖，并在颁奖大会上向全体与会者做了展示。课上李老师为学生创设了很好的问题情景。先让学生观察定值电阻中的电流随时间的变化情况。接着李老师从手电筒中卸
5、下一个小灯泡，取代上面的定值电阻，再让学生观察小灯泡中电流随时间的变化关系。电路图和电流图像如图1所示。图1通过两个电流图像的对比，引发学生思考，学生看到小灯泡中的电流发生变化，由此判断小灯泡的电阻发生变化。这是真实的情景、是真实的问题。再如，北京顺义九中的孙宏淼老师的实验探究冲量与动量改变量的关系的一节课，同样在2009年获得全国中学物理教学改革创新大赛的一等奖。课上孙老师让学生观看飞机遇小鸟的视频和伊辛巴耶娃在北京奥运会上破纪录的撑竿跳的视频图2。图2飞机为什么怕小鸟呢？海绵垫起到什么作用？伊辛巴耶娃从5.05米高处下落过程中，哪些物理量发生了变化？这是真实的情景，是真问题。真实的情景，真
6、实的问题，使物理教学源于生活，并引发学生进行思考。（二）物理概念的抽象性，要求物理教学要坚持以创设问题情景作为切入点物理学就其内容上讲，包括物理现象、物理实验、物理概念、物理规律和物理理论等。其中物理概念构成物理学的基石。毋庸置疑，中学阶段，物理概念的教学既是教学的重点又是教学的难点。1.使学生认识和理解物理概念是教学的重要内容。物理规律需要用物理概念进行描述，物理规律揭示物理概念之间的相互制约和相互联系。比如我们熟知的法拉第电磁感应定律，其内容是“电路中的感应电动势跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比”。这句话中用了“感应电动势”“磁通量”“磁通量的变化率”“正比”等四个相应概念进行描述。如
7、果学生不能正确地认识和理解物理概念，想通过探究、通过实验总结、归纳出物理规律将是强人所难。对物理规律的理解和掌握将成为一句空话。正确地认识和理解物理概念，就为认识和理解物理规律奠定了基础，所以认识和理解物理概念是教学的重要内容。2.物理概念的高度抽象、多重抽象决定了概念的难度。物理概念具有高度抽象、多重抽象的特点。这一特点使得物理概念如此地科学，如此地概括，如此具有生命力。比如“力”的概念，非常抽象。它脱离开所有具体的物体，但它又不能离物体而独立存在。人们对物体之间发生的某一类约束做了一个约定，这个约定叫做力的作用。比如加速度的概念，它的建立需要做许多铺垫，如机械运动、参照系、质点、位移、速度
8、、速度的变化量等等，它是一个多重抽象的物理概念。由于物理概念的高度抽象、多重抽象，因此对学习者的形象思维能力和抽象思维能力均提出要求，同时也决定了物理概念的教学具有一定的难度。3.创设问题情景为学生建立概念奠定基础。为降低物理概念教学的难度，有效地进行物理概念的教学，在教学中就要想办法创设相应的问题情景。问题情景能使学生获得相应的感性认识，能使学生产生认知冲突，能够引发学生进行思考，能使学生形成有价值的问题，能使学生产生解决问题的期待，能为学生进行猜想、假设提供依据，能够为教师与学生、学生与学生之间的有效交流搭建平台，能够提高学生的学习兴趣。学生在获得一定的感性认识之后，教师引导学生进行科学抽
9、象，运用比较、分析、综合、归纳、概括等方法，认识事物的本质特征，建立相应的物理概念。例如，在建立机械波的概念时，要让学生看到绳波、看到水波，这是为学生建立真实的情景，让学生看见一种真实的运动形式。这时再用波动演示器上的各个圆片代表绳子上的各个质元，让学生猜想这些质元如何运动才能形成波动？这一问题引发学生进行思考。教师演示形成波动过程后，请学生总结概括，如何形成机械波。可以设想，如果没有上述问题情景，教师就给出机械波的定义，学生很难建立和理解机械波的概念。问题情景使学生获得感性认识，为学生建立概念奠定基础。（三）学生的认知规律，要求物理教学要坚持以创设问题情景作为切入点马克思主义认识论告诉我们，
10、感性认识和理性认识是人类认识过程中的两个必要环节。从认识形成的过程来看，一方面，认识始于感性认识，感性认识是理性认识的基础；另一方面，感性认识只是对事物外部现象的反映，理性认识的任务在于通过对感性材料的科学抽象，透过事物的外部现象，把握事物内部的本质。作为认识过程的两个阶段，感性认识与理性认识相互渗透、相互补充。只有感觉到了的东西，才能真正理解它；反之理解的东西，才能更深刻地感觉它。感性认识是认识的基础。创设问题情景是使学生获得感性认识的重要方法。1.清晰的感知和正确的表象是建立概念的基础。从学生的认知规律看，在特定的问题情景中，感知客观现象或实验事实，在头脑中形成一定程度上的直观、概括、可操
11、作的表象，然后进行有效思维，是形成概念的一般思维操作步骤。因此，创设问题情景是学生认知规律的要求。物理学中的每一个概念都很抽象、都很概括，因此建立物理概念时要给学生一个能够进行抽象和概括的基础，这个基础就是使学生形成清晰的感知和正确的表象。所谓感知，即客观事物通过感官在头脑中的直接反映。所谓表象，即感知的客观事物在头脑中再现的形象。例如，在介绍平动的概念时，一般先要让学生对平动的物体进行观察，可以观察木块的平动，可以通过视频观察汽车、火车的平动。这是使学生形成感知的过程。我在上课时让学生观察黑板擦平动的过程，让学生观察黑板擦在乎动过程中具体的特征，在这个基础上，给出关于平动的定义。此后，当再次
12、说到平动的时候，在学生的头脑中先有一个具体的平动运动的形象，这个形象可以是黑板擦的平动，可以是汽车的平动，可以是木块的平动，这是表象的过程。通过感知和表象，学生对平动的概念才能比较顺利地建立起来。可以试想，如果教师一上来就给平动下个定义，让学生记忆定义，长此以往会使物理教学处于无趣无味、难上加难的境地。例如，在建立电场强度的概念时，要让学生看到轻小带电体在电场中会受到力的作用，还要让学生看到在场中不同的位置时，轻小带电体受到不同力的作用。这些真实的情景，是学生获得感知的过程。一般来说，有了清晰的感知，基本上能够获得正确的表象。创设问题情景很重要的作用是使学生获得感知。当然，教学中我们不能仅停留
13、在使学生获得感知的阶段，而是要在学生获得感知的情况下，通过观察、分析，建立相应的物理模型，为抽象和概括出物理概念做好准备。2.创设合理的问题情景可以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。学生的认知心理告诉我们，创设合理的问题情景可以激发学生的学习兴趣，心理学研究表明：激发学生的学习兴趣，可以引导学生进行深层次的信息加工过程。而深层次的认知加工过程，正是学生建构物理概念和规律所必需的。兴趣是最好的老师。学生的兴趣可分为直接兴趣和间接兴趣。当两种学习兴趣能够很好地结合起来，才能将艰苦的学习任务变为乐于接受的事情，才能将兴趣逐渐转变为志趣，有了志趣才能发展为志向。中学生的物理学习兴趣有明显的倾向
14、性，有的对物理实验现象和实验操作感兴趣，有的对物理学的理论感兴趣，有的对物理学史或者物理学家的生平传记感兴趣，有的对应用物理知识进行的小制作、小发明感兴趣，等等。但大部分的中学生对生动、有趣、可望又可及的具体问题情景更加感兴趣。创设问题情景，可引发学生的直接兴趣。例如，我在上全反射一节课时，让学生观看浸在水中一个球，当我把球从水中提出来时，却是一个黢黑的球，全班的同学都惊呆了。再放入水中，情况依然如此。这情景引起同学们的极大兴趣，那节课对光的全反射现象的研究竟然如此的顺利。例如，北京市94中学的李兆峰老师在匀变速直线运动规律的应用一节课上，展示了一组图片。并向学生介绍说明：2000年7月25日
15、，协和客机AF4590班机在法国戴高乐机场进行起飞，当起飞速度达到328km/h时，飞机接到塔台传来的消息，飞机尾部起火。但是，机长还是拉起了飞机。飞机于起飞后约2分钟爆炸，坠毁于机场附近，这场悲剧造成了113人丧生。课上播放了协和号客机从启动、加速运动、起火、升空、爆炸的全过程的视频图3。图3接着李老师引出了研究的课题：协和号AF4590班机的机长接到塔台传来飞机起火的消息，但机长为什么还是拉起了飞机？有关数据：法国戴高乐机场跑道的总长度为4000m，飞机起飞时的加速度约为，降落过程中加速度大小能够达到约，飞机拉起时速度已达到328km/h。学生通过具体的计算和分析，得出相应结论：飞机在地面
16、减速已经不可能了，于是机长拉起了飞机通过信息技术呈现给学生一个真实的情景，引发学生思考，使学生把沉重的心情转化为严肃认真的科学态度，从而促使学生深入地研究问题。三、现代教育技术的发展为创设更加直观、生动的问题情景提供了极大的技术支持问题情景的创设可利用实验，利用多媒体视频技术、现代信息技术，利用学生的经验，学生的活动，师、生的肢体语言等等。现代教育技术的快速发展为创设问题情景提供了新的方法和技术支持。利用信息技术可以将用语言、板书、板画、挂图、实验等难以表达的内容进行直观描写与展示；可以把瞬间的过程留住、把动态变化的过程变为稳定的过程；可以把微观的放大、把宏观的缩小；利用信息技术可以克服时间和
17、空间的局限性。例如，我在讲简谐振动的一节课时，为学生做了一个课件，课件展示弹簧振子运动过程中所受回复力的变化情况。为学生建立简谐振动的概念打下很好基础。又例如，一位教师在讲到离心现象时，播放了一段“欢乐谷”游戏的视频如右栏图4。学生看的时候非常开心，对离心现象增加了直观感觉。创设的问题情景要符合学生的认知水平，符合学生的认知规律，符合学生认知心理。问题情景要贴近学生的生活，要有利于学生进行观察，有利于学生建立物理模型，有利于激发学生的学习兴趣和探究的欲望，要有利于教学目标的完成。上面重点阐述了创设问题情景在教学过程中的重要性，教学中呈现的是一个问题情景，诚然在这个情景的背后反映的是教师的教育思想、教学理念、学科功底、信息素养、教学基本功等诸多方面的内涵。图4课程改革实践中，广大一线教师开动脑筋，不断探索，大胆实践，勇于创新，课堂教学中创设了大量丰富多彩的、符合学生认知规律的问题情景，给课堂教学带来勃勃生机，丰富和优化了教学资源，为北京市的物理教学形成首都特色做出了突出贡献。NU1DA20100701