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物理教学问题设计的原则与方法

2013-07-08 01:38

物理教学问题设计的原则与方法

 问题与教学是不可分离的统一体。罗兆华教学围绕问题展开，问题在教学中得以解决，教学又发现新的问题……周而复始，推进了教学活动的开展。就物理学科而言，物理教学是一门自然科学的教学，不论是自然现象的发现和解释，还是自然规律的总结和应用，都充满了问题。物理教学的过程，就是发现问题、分析问题和解决问题的过程；就教学方法而言，不论是启发式教学、探究式教学，还是发现式教学、讨论式教学等等，都离不开问题。有了问题，才能启发学生；有了问题，才有探究的可能；有了问题，才能发现规律，有了问题，才有讨论的话题。
 一个好的教学问题，可以激发学生的思维，使学生达到情绪高涨、智力振奋的状态；但不好的问题，可能让学生毫无兴趣，也可能使学生糊里糊涂，不知所云，达不到应有的教学效果。本文就对物理教学问题设计的原则与方法作一探讨。
 一、物理教学问题设计的原则
 1、基础性。基础性包括两方面的涵义：一是设计的问题要体现学生发展的需要，使学生学有所得；二是要以学生已有的经验为基础，学生有能力解决。设计的问题不仅要让学生“跳一跳，才能摸得到”，有发展的空间；而且要让学生“跳一跳，就能摸得到”，有成功的可能。
 2、科学性。首先要求设计的问题从情景素材到具体内容都是真实可信的，不违背科学常理；其次，设计的问题还应融入科学方法的要素，使学生学习模型、理想化、假说等方法；设计的问题还要注重体现科学思想和科学价值观，体现新形势对学生发展的要求。
 3、针对性。紧紧围绕教学目标，针对学生的实际情况和教材的重点、难点来进行设计，设计的问题题意清楚，条理分明，语言精练，有助于学生理解概念，辨析疑难，纠正错误，完善认知结构。切不能用不着边际的问题为难学生。 （科教作文网http://zw.nseAc.com）
 4、启发性。设计的问题过于简单，不用思考就能回答，不能激发学生的学习兴趣，发展学生的思维能力。简单的一问一答，只会使学生懒惰，长期如此还会对学生的思维品质造成损害。教师应抓住教学的内在矛盾，把握时机，在新旧知识的结合点设计问题，使学生达到心求通而不解，口欲言而不能的“愤”、“悱”状态，从而激发学生积极地进行思维活动。
 5、有序性。设计的问题要结合教学内容的层次性和系统性，由浅入深，由简到繁，环环相扣，层层推进，有助于提高课堂的效率，集中学生的注意力，培养学生思维的深刻性。
 6、现实性。设计的问题要结合学生的生活实际，联系科技、生产实际，要有时代气息，突出“应用性、实践型”，表现物理学在人类文明中的巨大作用，使学生认识物理学习的意义，激发学习的动力，同时提高运用物理知识的能力。
 7、发展性。增加问题的开放性，促进多方位的发展。设计问题，或将学习引向深入，揭示其物理本质；或引发一些新的思考，打开通向新世界之门，让物理教学达到蕴味无穷的境界。
 二、物理教学问题设计的方法
 1、通过实验进行设计
 物理是一门以实验为基础的科学，物理实验是学生学习物理的重要途径。实验现象、实验原理、实验操作、数据处理、误差分析、方案改进等都可以成为物理问题设计的内容。如：
 ⑴请你设计一个方案，测定弹簧枪钢球射出时的速度。（方案设计）
 ⑵测金属电阻率时，为什么通电电流不宜过大，通电时间不能太长？（实验原理）
 ⑶在《用油膜法估测分子的大小》实验中，滴下油酸酒精溶液时，滴管离水面应高一些还是应该低一些？（实验操作）

本文来自中国科教评价网

 ⑷用气筒打气时，是气筒上部发热厉害，还是气筒下部发热厉害？上、下部发热的主要原因各是什么？该现象说明了什么？（实验现象）
 通过实验设计的问题，不仅可以帮助学生获取物理知识，掌握实验操作技能，还能了解实验设计、实验观察等方法，形成一丝不苟的工作作风。
 2、通过知识应用进行设计
 学习知识的目的在于运用，教学的目的就是要提高学生运用知识的能力。结合科技、生产、生活实际，设计知识运用类问题，有助于教学目标的实现。
 “神舟六号”的成功发射和接收，极大地增强了民族自信心，也引起了学生的极大关注。可以“神舟六号”为背景，设计这样的问题：
 ⑴若飞船在轨作匀速圆周运动，宇航员受重力作用吗？宇航员为什么会飘起来？
 ⑵宇航员在舱内“行走”过程中，碰到飞船内物体，有撞击力吗？
 ⑶飞船升空阶段，宇航员处于超重状态。飞船返回过程中，宇航员处于失重状态吗？
 ⑷“神舟六号”与地球同步卫星相比，有哪些不同？（开放性问题）
 ⑸宇航员通过观察窗看太空（向着太阳除外），为什么都是黑暗的？
 ⑹宇航员用肉眼通过观察窗能看见我国的长城吗？为什么？你看见过这方面的报道吗？
 物理知识在日常生活中的应用非常多，为物理问题设计提供了丰富的素材。如有许多电器，都要求改变电流的大小。我们可以设问：怎样才能改变电路中电流的大小？可以引导学生讨论音量电位器（变阻器），电扇调速开关（变压器），还可以适当地介绍台灯调光原理（可控硅），扩大知识面。
 3、通过旧知识的拓展进行设计
 学生掌握的知识可以扩散、深化、发展，教师可以抓住知识的深化、发展点，顺藤摸瓜，形成问题。通过问题的解决巩固旧知识，并在解决问题的过程中自然地“生长出”新知识。
 学习了电势差和电场强度的关系，学生会利用公式进行匀强电场的有关分析和计算。这时可设计如下问题：在如图所示的电场中，a、b、c为同一条电场线上等距离的三点，电势差与相比哪个较大？理解场强越大，沿场强方向上相同距离的两点间电势差越大，的意义就扩展到了非匀强电场。
 学习中，有时学生会根据已有的知识对新知识进行不完整的“推理”和外延，得出错误的结论。如学习“人造卫星”时，学生知道了轨道半径越大，卫星运行速率越小。这时，教师可设计这样的问题：轨道半径大的卫星，运行速率小，所以，发射轨道半径大的卫星更容易。这样的说法对吗？为什么？
 4、通过学生的知识经验进行设计
 按照建构主义的理论，学生走进课堂，并不是“空白”的白纸，由你涂、画和书写，他具有一定的基础知识和生活经验。其中，有些经验是有利于新知识学习的，有一些经验则不利于新知识的学习。教师要在了解学生的基础上，针对可能形成的学习障碍设计问题，帮助学生建立概念，掌握规律。
 学生在初中学过，电荷的定向移动形成电流，头脑中有一幅电荷移动形成电流的图式。为了帮助学生完善这个图式，可设计问题：导体两端不加电压，自由电荷处于静止状态吗（增加热运动图层）？合上开关，灯立即就亮了，是不是说明自由电荷定向移动的速率非常大（增加电场传播速率图层）？
 5、通过物理史实进行设计
 物理教科书在介绍物理知识和方法的同时，也介绍了许多科学家发现物理规律的科学史实。这些史实，是科学家思维活动的结晶，是他们科学探究过程的生动展示，闪烁着科学家超人的智慧和卓越的才能，也折射出探究过程的艰辛、失败甚至是谬误。
 利用物理史实设计教学问题，可以让学生理解科学家深刻的设计思想和精巧的实验方法，体验科学发现的艰辛和快乐，激发创新的火花。如教学万有引力定律，介绍卡文迪许利用扭秤装置，巧妙地在实验室里比较准确地测出了引力常量时，可以设计如下问题：
 实验中，两个球之间的万有引力是非常小的，卡文迪许采用了什么方法，让微小量的测量成为可能？通过讨论，使学生认识其中的三次转化：⑴力转化为力矩；⑵力矩转化为扭角；⑶扭角转化为光点的移动。体会三次放大：⑴采用T形架增大力臂；⑵利用反射光路增大偏角；⑶拉开小镜与光标的距离增大位移。
 6、通过变换角度进行设计
 学习的过程，是学生进行意义建构的过程。要准确地理解概念、掌握规律，应该多角度、全方位地认识概念、规律。变换角度设计问题，有助于学生的意义建构。
 学习了“平抛运动”之后，学生都知道“平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动”。讨论以下问题，可以更全面地掌握运动的合成和分解。
 ⑴为什么可以将平抛运动分解为两个简单的运动？依据是什么？
 ⑵合运动与分运动的联系是什么？
 ⑶“可以”说明了什么？（隐含了“还可以有其他分解”，为以后其它形式的分解打下伏笔）
 7、通过一些关键词语进行设计
 教学中，可以通过一些词语，创设一个思维的空间，形成问题，促进思考。
 ⑴“假设”。学过单摆周期公式之后，设计问题：假设只给你一根细绳、一把小锁和一根刻度尺，给雪碧瓶装满水后，在瓶上扎个小孔。你怎样估测放水过程的平均流量。
 ⑵“想象”。学习了摩擦力之后，让学生想象，自然界中没有摩擦力，会是什么样的一幅情景；我国宇航员要进行太空行走，让学生想象，太空行走是什么样的感觉，要注意哪些问题；想象有一天，我们的宇宙飞船以光速在太空飞行，将会看到什么现象？ （科教范文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
 ⑶“猜想”。在库仑总结电荷间相互作用的规律时，还没有规定电荷量的单位。让学生猜想：有没有规定电荷量的单位的情况下，库仑怎样确定静电力与电荷量的乘积成正比呢？
 除了以上所述，还可以有“可能”、“除了”、“如果”、“替代”等，都可用于问题设计。
 
 以上讨论的都是教师在进行教学设计时，如何设计教学问题，以有效地创设问题情景，促进思维活动的开展，达到优化课堂教学的目的，这些都属于预设性问题。教学中还应关注学生的活动，捕捉生成性问题，展开分析讨论，解决疑难，培养学生提出问题和解决问题的能力。
 
 
 
 参考文献：
[1] 吴加澍．意识·功能·方法——改进物理实验教学的思考与实践．教学月刊，1993（3）．
[2] 陈爱苾．课程改革与问题解决教学．北京．首都师范大学出版社，2004．
[3] 王祖浩  张天若．化学问题设计与问题解决．北京．高等教育出版社，2003．
[4] 丁念金．新课程课堂教学探索系列——问题教学．福州．福建教育出版社，2005．