问题导引下的初中科学实验探究学习

王华震 何琴

摘要：问题引导下的科学探究是指通过提出问题和解决问题来引导学生学习.将问题贯穿于整个教学活动，让学生在问题中不断地自我探究，自我实践.问题的引导、探究，有助于学生逻辑思维和探究能力的培养.本文通过剖析浙教版九上第三章第四节简单机械—杠杆一节的教学案例，分析问题导引下的实验教学如何实现有效教学.

关键词：问题;初中科学;实验探究

作者简介：王华震（1976-），男，浙江绍兴人，本科，中学高级教师，浙江省绍兴市柯桥区教师发展中心初中科学研训员，研究方向：初中科学教学实践和试题评价等.初中科学教学是在提出问题（发现问题）、分析问题、解决问题的过程中，最终提升学生的科学素养.问题的导引，能让学生主动参与，乐于探究，勤于动手，师生互动，交流合作.问题的设置、引导、解决，有助于激发学生的学习兴趣，特别是促进学生自主学习[1].问题是一种特定的学习任务.从建构主义学习环境设计的研究来看，问题是被赋予挑战性、真实性、困惑性的学习任务[2].

杠杆这一节的难点是力臂概念的建立.教学中要解决这么几个问题：为什么要引入力臂的概念，其意义是什么？点到线的距离与点到点的距离的区别是什么？如何画力臂？点到点的距离与力的大小关系？点到力的作用线的距离与力的大小关系？只有引导学生解决了以上几个问题，才能达到有效的教学目标.

在具体教学中面对学生对为什么要学习力臂存在普遍疑惑的现状，利用在教学中通过问题导引下设计探究活动意图突破力臂这一难点.首先教材中有关力臂的概念是直接给出的，对于学生来说这个概念的给出有些突兀，从而造成理解上的困难.其次，力臂的概念非常的抽象，初中学生的抽象思维能力还不是很强，这也使他们对力臂的理解造成困惑.力臂的作图作为难点的理由：虽然学生在数学中已经学过点到线的距离，但是数学中点和线都是题目已具体给出，比较直观，相对好作图.而杠杆中支点和力的作用线是要从实物中抽象出来的，而且灵活多变，所以比较难作图.例如，很多学生尽管能正确说出力臂的定义，而遇到实际问题时仍把支点到力的作用点的距离作为力臂.

教学片断呈现：

1.开展活动：用撬棒撬宝箱（图1）

师问：哪些因素在影响撬棒撬宝箱？（哪些因素影响杠杆的转动效果？）

师追问：请问你刚才选择了一根长的撬棒，很轻松就把箱子给撬开了，你为什么没有选那根短的棒？

学生猜想：可能与力的大小有关;可能与力的方向有关;还可能与支点到力的作用点的距离有关;

2.实验探究：杠杆的轉动效果是否与点（支点）到点（力的作用点）之间的距离有关？

出示自制教具圆盘（图2）.

问：这是杠杆吗？

手动一下圆盘，让圆盘转动起来.

问：这个杠杆的支点在哪里？

让圆盘静止，圆盘静止时处于杠杆的平衡状态.在右侧的P点挂上一个钩码.

问：你观察到什么现象？

问：如何让圆盘再次保持静止？

学生上来演示.

问：你还有哪几种钩码的挂法，能让圆盘再次平衡？

学生分组实验步骤：（1）用手扶住圆盘，将1个钩码挂在P点;（2）保证P点钩码位置不变，改变左边钩码位置，观察圆盘是否再次平衡.

请先小组讨论，然后实验验证，并将实验现象记录在下表中.

问题1：钩码挂在这些点上能使杠杆再次平衡的共同点是什么？

问题2：OA与OB的距离相等，为什么挂在B点不能使杠杆再次保持平衡？

请学生在问题的导引下进行实验探究，提出自己的思考和问题，并用实验现象、数据等证据来说明最后的结论.

设计意图在学生理解圆盘也是一个杠杆的基础上，在问题的导引下进行圆盘的分组实验探究，用问题激发思维，引导探究;用直观的方式让学生感悟影响动力、阻力大小的因素是支点到力的作用线的距离，而非支点到力的作用点的距离，从而加深学生的理解，同时引出力臂的概念.从实验的教学情境中发现问题，制定探究计划，选择合理的实验装置进行实验，获取客观、真实的数据，并在处理实验获取信息的过程中，经历“比较—概括—抽象”、“分析—评价—创造”的思维过程，发展学生的高阶思维能力[3].

评析：通过小组实验活动，动手操作、分析数据，从点到点的距离过渡到点到线的距离，又从作用点也在力的作用线上，统一用点到线的距离来描述，使为什么要在杠杆的研究中引入力臂显得自然，也符合科学性.问题是激发学生思维的一把钥匙.科学始于问题，问题驱动思维.教师预设问题，引导学生思考讨论;学生思考问题，小组合作探究解惑;在小组合作探究学习中解决问题，感悟科学规律.

通过问题导引下的实验探究，引导学生学生小组实验操作，通过观察实验过程，问题思考，学生从实物到模型，从实践到理论，发现原来是点（支点）到线（力的作用线）的距离相等.力臂这个抽象的概念变得非常好理解.整个教学设计通过体验的方式去探索知识，在问题的导引下进一步实验探究，进而培养学生就现象分析本质的能力.引导学生跟着问题，通过实验探究活动，理解知识，掌握技能，提升方法.通过合作交流学习，有效地解决问题，在探究过程中潜移默化地培养学生质疑的能力，同时做到知识的升华，实现有效学习，从而提升学生科学学科核心素养[4].

参考文献：

[1]王华震.问题导引下的初中科学探究学习案例研究[J].理科考试研究，2017（09）：34-36.

[2]李妍.乔纳森构建主义学习环境设计理论的系统研究与当代启示[J].开发教育研究，2006（06）：50-56.

[3]张飞.基于实验情境驱动，发展高阶思维能力[J].中学物理教学参考，2016（10）：19-22.

[4]王华震 .初中科学分层走班教学课例研究[J].教育研究，2017（29）：47-49.

（收稿日期：2019-05-04）2019年8月10日理科考试研究·化学版理科考试研究·化学版2019年8月10日