高中物理实验教学五问教学法的实践研究

孙涛

[摘 要]培养学生的核心素养是当前教育的根本。结合物理学科的特点及物理学科的核心素养，更加凸显高中物理实验教学的重要性。高中物理教师要掌握科学的教学方法，以高中物理实验教学为重要依托，可采取“五问教学法”，把对学生物理学科核心素养的培养落到实处。

[关键词]高中物理；实验教学；五问教学法

近年来，全面培养学生发展核心素养已经成为教育改革的主旋律。物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的重要构成。

物理是一门以实验为基础的自然科学，培养学生实验探究能力是物理学科核心素养的重要组成部分，即提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。在课堂上通过引导学生演示、观察、思考、讨论、总结，会使教学效果事半功倍。美国伊克中学的校训这样写道：“让我看，我记不住；让我听，我会忘记；让我参与，我就会理解、明白！”因此，在课堂教学过程中引导学生进行实验设计、实验操作、实验分析与评价非常重要。

一、高中学生物理实验教学的现状

在“大众创业、万众创新”的新时代，如何培养学生的创造思维和动手能力，是每一位教育者都必须思考的问题，物理实验教学就是一个培养学生能力的重要平台。然而站在教师和学生的角度，考虑到课堂教学的实际，物理实验命题又遵从了源于课本而又不拘泥于课本的规律，着重考查学生实验能力的命题要求，并且逐年加大了对学生设计实验能力的考查。物理实验的重要性更加突显。但从学生对实验内容的掌握来看，仍然存在很多不足，在学习过程中存在很多困难，同时给教师的课堂教学也带来了很多困惑。教师反复讲、讲反复，但对于学生而言，仍然是常讲常新、常讲常忘。怎样才能把多个复杂的环节合理、顺畅地连接在一起，形成有机的整体，提高学生的学习效率呢？

由于过去长期以来所形成的教育观念和教学方式没能给学生提供更多的活动空间和体验场所，致使学生动手能力较差，常用固有思维方式学习和解决实验问题，导致事倍功半。学生容易陷入以下误区：一是把实验从物理学科的整体学习中孤立出来，认为实验是独立的，加大了学习难度；二是没有把实验与理论紧密联系，不能追根溯源，没有意识到物理实验是理论学习的延伸和拓展，是通过实验手段对物理知识的探究和验证。三是学生普遍感觉与实验有关的学习内容复杂繁琐，涉及多个方面、多个环节，如实验原理、目的、器材、步骤、数据处理、误差分析等，且一个实验又有多种方法，导致易忘、易混，由此產生了畏难情绪；四是对于创新性、设计性实验不知如何下手，不能把已有知识和设计要求相联系，不能把设计目标逐级分解回归到基础实验中。

二、五问教学法初探

为了帮助教师和学生解决在教与学中遇到的困难，笔者在长期的教学实践和经验反思中，总结提炼出了物理实验教学过程中的“五问教学法（WWHCA）”，即学习过程中遵循着“做什么（What）—为什么（Why）—怎么做（How）—得什么（Conclusion）—怎么好（Analysis）”这样一个逐级追问的思维脉络，让学生在追问中深入理解、快乐学习，也可以简称为WWHCA教学法。学习是通过亲身经历而获取知识、技艺、态度、心理概念或价值观的过程。此种学习法的主要特点是注重学习过程中思维发展的逻辑性和知识呈现的紧密性，引导学生突破物理实验学习的瓶颈。

在教学中，这种方法可将一个复杂的、碎片化的物理实验连接成一个有机的教学整体，使学生较容易掌握重点，突破难点。在逐级追问中完成相应的学习任务。如第一问是关于实验需要做什么、完成什么内容，这就是实验目的；第二问是关于实验为什么要这样做，指向实验原理；第三问是关于怎样做实验、需要什么仪器做实验，涉及实验器材和实验步骤；第四问是关于实验最终要得到什么样的结论，关系到实验数据的处理和实验结论；第五问是思考怎样做才能更好地完成实验任务、提高实验精度，这就需要对实验进行误差分析（见图1）。

为了进一步说明五问教学法的使用价值和使用方法，下面将以高中物理必修一中“探究加速度与力和质量的关系”实验为例，加以阐述。

1.做什么

这是五问教学法的第一个环节，也就是实验目的，通常也是实验的标题和实验的任务，在实验的第一个任务驱动下，开始实验的学习。本实验的任务是：在学生已经知道力是物体产生加速度的原因，了解了在相同力的作用下加速度的大小还与物体的质量有关的基础之上，研究加速度与力和质量三者间的定量关系。

2.为什么

思考为了完成实验目的所采取的方法和手段，以及为什么要用这种方法或手段。指向实验的基本原理。即控制变量法的实验原理。分为以下两种情况：一是保持物体不变，测量物体在不同作用力下的加速度，探究加速度与外力的关系。采用根据实验数据绘制图象的方法。

二是保持物体受力相同，测量不同物体在该力作用下的加速度，探究加速度与质量的关系。采用根据实验数据绘制图象的方法。

3.怎么做

这是五问教学法中的关键一步，决定着实验是否成功及其准确性。实验器材包括打点计时器、纸带及复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小桶和砂、细绳、天平砝码等。实验步骤为：

（1）用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来；

（2）按图把实验器材装好，不挂小桶；

（3）平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动；

（4）保持小车质量不变，改变所挂重物的质量，重复步骤4，把与不同作用力对应的纸带标好。

4.得什么

这是在完成实验操作之后的深加工，也是顺利完成实验的关键一步，即实验数据处理。数据处理的方法有很多种，但准确性各不相同，要根据实验目的和特点合理选择处理数据的方法。根据实验的原理和步骤，本实验分两步进行数据处理，填表并绘制图形（见表1、表2、图2）。

5.怎么好

这一环节要思考为了保证实验的顺利进行，在实验过程中需要考虑的注意事项，以免产生较大实验误差。这也是在实验完成之后所进行的深入反思，可以提出有利于提高实验精确度的改进意见，重点在于实验的注意事项和误差分析。主要包括以下内容：

（1）砂和小桶的总质量远大于小车和砝码的总质量；

（2）在平衡摩擦力时，需要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源；

（3）用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡；

（4）实验前要调整滑轮的高度使拉小车的细线与木板平行，摩擦力平衡后，木板的倾角不能改变。实验结论：物体的加速度与物体的质量成反比，与物体合外力成正比。

三、对五问教学法的反思

教学方法是对学生素养培养最直接、最稳定的影响因素，也是教学经验系统简约的概括，对教师来讲，有直接的应用价值和借鉴意义。教学方法包括教师教的方法（教授法）和学生学的方法（学习法）两方面，是教授方法与学习方法的统一。教授法必须依据学习法，否则便会因缺乏针对性和可行性而不能有效地达到预期目的。由于教师在教学过程中处于主导地位，所以在教法与学法中，教法处于主导地位。但是没有一种教学方法是一成不变的，要根据学生的实际情况实施教学，方能取得良好的教学效果，提高课堂教学效率。五问教学法中的问题环环相扣，相互之间紧密联系、不可分割，成为一个有机的整体，有利于学生整体建构知识体系，为培养学生物理学科核心素养创设新的支点。

参考文献（编者略）

（责任编辑 郭向和）