基于问题解决理论的开放化实验室建设策略分析

张亚伟

(江苏省淮安市浦东实验学校 223002)

所谓的“开放化实验室”，实际就是打破课堂实验和课外实验的界限，让学生将探索活动向课外延展，由此来发展物理认知，提升探究能力.然而就物理教学而言，建设开放化实验室，并不是将实验室大门的钥匙打开那么简单，对大多数学生而言，他们缺乏自主探究的意识，因此即便是为他们创造了实验条件，他们也无法自由地展开探索和研究.为此，笔者认为应该将问题解决理论引入开放化实验室建设过程中，即教师通过对问题的有效组织，以此来驱动学生在空余时间积极展开物理实验探索.

用问题解决理论来指导开放化实验室的建设，关键是设计合适的问题，对此笔者总结出问题解决理论指导下的开放化实验室建设策略如下：

一、围绕课堂教学主题来创设问题

实验是物理学发展的基础，也是学生物理认知发展的主要支柱.在初中物理的课堂上，几乎所有的学习内容都可以与实验直接或间接的联系起来.为此，教师要因势利导，精心创设情境，以便激起学生探索和求知的欲望，同时学生的思维也将因此而被激活，他们在问题的引领下将完成对有关知识的探索.

学生本就对自然界的万物之理充满好奇，物理课堂如果能正好挠到了学生的痒处，学生将产生一种欲罢不能的探究心理.在这一背景下，教师围绕课堂教学的主题提出问题，将学生的探究行为向课外延展，指导他们在开放化实验室中自主搜集器材，自主完成实验，这样的过程将促使学生完成对知识的深度理解和掌握.学生也将感受到物理现象无所不在、无时不在的玄妙.比如当学生学习过“声音的产生和传播”之后，教师可以向学生提出以下问题，安排他们在课外展开实验探索.

(1)请每位学生自制“土电话”，然后和家长合作看看这个“电话”能否实现“通话”？能将声音传出去多远？

(2)选用一个广口瓶，用橡胶塞将它的瓶口封住，用一根铁丝穿过橡胶塞，将一个铃铛固定在瓶中，摇晃瓶子，看看是否有声响？准备一些纸片，点燃之后丢到瓶子中，趁着火还没有熄灭，将盖子盖上去，再来摇动瓶子，看看声响程度和之前相比，有无差别？请分析原因？

以上问题的探索有助于学生对声音有关的规律形成更加深刻的认识和理解.学以致用一直是我们教学的追求，教师结合教学内容，趁热打铁地设计一些问题，引导学生在课外自己搜集实验器材，开展物理实验，完成对物理规律的进一步研究和分析，这样的处理不但有助于学生知识的巩固，也有助于学生动手能力和思维能力的发展.

二、结合课堂上的生成性素材创设问题

教学实践中，我们有着这样的体会，学生思考和操作的机会越多，我们也将收获更多的惊喜，而且也将得到更多的教学资源.在教学过程中，教师要积极发现学生中存在的问题和闪现的灵感，以此为生成性资源来创设问题，引导他们通过实验探索，提升其创造性解决问题的思维活力.

比如为了引导学生建立有关“升华与凝华”的概念认识，我们会利用碘来进行实验，基本操作是将少量的固态碘放在干净的烧杯中，再在上面盖上一块玻璃片，然后对烧杯进行加热……

在课堂上演示这个实验时，学生指出这样两个现象：(1)碘蒸汽有毒，实验过程中的外溢现象将污染环境，这也将影响大家的身体健康；(2)使用酒精灯对碘固体进行加热时，碘蒸气产生的同时，碘也在发生熔化，因此我们有理由质疑，为什么不是碘先熔化，再由液体转化为气态呢？

针对这些实验过程中的现象，笔者引导学生展开分析，并形成结论：(1)我们的实验在敞口烧杯进行实验，因此有严重的碘蒸气外溢现象；(2)作为一种晶体，碘的熔点为114℃，而酒精灯所能提供的温度为700到800℃，所以加热的效果远远超过了碘的熔点，因此在产生碘蒸气的同时，碘必然会发生熔化.

当学生明确上述原因之后，我们安排学生在课后自主设计实验，以完善之前实验中所存在的瑕疵.比如有学生就设计出“封闭式水浴加热法”，具体操作如下：将碘固体放在烧瓶中，然后用橡胶塞将上口封住，这样后续实验就不会出现碘蒸气的外溢；然后将整个烧瓶放在装有足量沸水的水槽中，这样既可将温度控制在100℃以下.学生按照这样的思路进行实验，他们发现碘受热后产生大量的蒸汽，而且越来越浓，将烧瓶从沸水中拿出，也没有看到碘熔化的现象，由此可以确认碘的确是直接由固体转化为液体.待烧瓶冷却之后，还可以在烧瓶壁上看到很多针状且带有光泽的碘晶体.

三、从教材上取材设计问题

物理教材一直都是我们实施初中物理教学的基本依据和重要载体，为了凸显教学的基础性、自主性以及连续性，我们要引导学生从教材中发掘问题，并引领学生带着问题来阅读教材，进而自主展开实验，通过实验来解决问题.在这样一系列过程中，教师要积极鼓励学生，启发学生进行质疑，由此帮助学生叩开思维的大门，让学生形成一种连续化的思维，生成一种较为持久而坚韧的内驱力.

学生在自主阅读教材时，会遇到很多障碍，这些障碍就是问题生成的素材，学生由此展开研究，就可以促成能力的提升和发展.比如学生在学习电路时，他们通过阅读教材能够对电路连接、电表接法以及电路设计，产生浓厚的兴趣，但是仅止于阅读教材却很难形成直观而形象化的认知，为此我们应该安排学生自主走进实验室，展开实验探索.

比如在学生学习过欧姆定律之后，他们结合教材的阅读发现这正是一种测定电阻的方法，为此他们自主设计出如图所示的电路图.从理论角度来讲，这些电路图都可以完成电阻测定，但是事实真的如此吗？这就需要学生自己通过实验来进行验证.此外，学生的思维是不可以限制的，教学中我们发现，有的学生说可以用电压表和电阻箱等装置搭配使用，亦可完成电阻测定，对于类似的做法，教师也要慷慨地予以鼓励，引导学生在实际操作中予以探索.

参考文献：

[1]蒋玉英.生活化的初中物理实验教学与研究[J].中学物理教学参考，2015(2).

[2]任磊.新课程下高中物理实验教学自主探究模式的构想与实施[J].课程教育研究：学法教法研究，2016(2).