基于问题教学培养物理科学思维能力

【摘 要】本文法论述基于问题教学培养科学思维的方法，提出情景创设帮助学生进入角色、提出问题积极引导学生主动分析与解决问题、达成能力提升目标等做法，以培养学生的物理思维能力。

【关键词】物理教学 问题教学 科学思维

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）06B-0041-02

基于问题式的教学形式，是将学生作为主体，在老师的引导下，分析解决问题，从而获取知识，潜移默化地养成科学思维的模式。它是积极改变之前教学模式，试图去开发学生的自主性和主观能动性的新模式。在学习的过程中，我们能够认识到学习的动力来自于学生对未知世界的好奇心，即对未知事物产生疑问，有了疑问便有了求解问题的动力，这样，科学的学习思维便油然而生。

一、创设情境，进入探索角色

物理的学习讲求有具体的实情实景，没有实际事物的支撑，学生在学习未知新知识的时候很难在脑海中形成思路，这对物理的学习来说是非常关键的环节。要想做好这一环节，顺利引导学生接纳新知识，发现物理中的有趣问题，就需要老师做好学习情景的创设，引导学生进入新知识的探究角色中去，使学生主动发现问题，开展探究活动。

（一）呈现事实，引发矛盾。物理学科的魅力在于能用科学解释自己的一些常识，通过一些物理实验的实际演示，让学生发现事情的内在本质和自己脑海中已存在的想法大相径庭，从而为之惊呼，引发自己探究的思维兴趣。因此，在创设情境的时候，教师可以采取事实呈现的形式，引起学生思考，让学生在不同于自己固有思维的情况下发现新的问题，产生新的矛盾，从而激发学生的科学探究思维。

比如，在讲解伏安法测量电阻的大小这一实验时，教师在课堂中分别呈现外接法和内接法两种不同测试方法所产生的现象。但在学生固有的思维中，伏安法测电阻就是依据  这一恒等的关系进行测定，只要分别测出经过 R 的电流 I，以及电阻两端的电压 U 就可以算出阻值。但是不同的试验的结果却出现较大的差异，这就引出了问题，引发了矛盾，激发学生思考。由此让同学们明白这一等式确实是没错的，但是在实际测量中无论是内接还是外接都会引入仪器的内部电阻 Ri 或者  Rv，导致实验出现誤差。在外接法中实际电流 I=Ir+Iv，而电压  U=Ur，所以实际的电阻值 ;在内接法中则串联了电流表内阻 Ri，所以实际的阻值 R=Ri。

由此可见，正是在实际的事实演示面前，学生的思维受到了冲击，对自己不相信不理解的事物产生了浓厚的兴趣，生成了自主探究的欲望。在情境的设置中，学生不由自主地被引入探究事实的角色中，能够全神贯注地学习新知识。在试图解决固有思维和物理事实的矛盾过程中，他们的科学思维得到了升华。

（二）提出方案，自主实验。在实验物理教学中，总会陷入这样的情景：教师布置实验的预习任务，让学生了解大致的实验内容，随后进行演示实验，至此结束了实验的课程。但是这样并不利于学生思维的养成，因为在预习的过程中已经告诉了学生这个实验是以什么步骤进行的，学生根本不用脑。因此教师可以进行改进，给学生创设情境后提出一些实验方案，给他们思维发展的自主空间。

比如，在讲授有关光的波粒二象性的内容时，提出问题，引导学生思考实验方法。提问：同学们对于偏振片的作用怎么理解？要想验证光的波动性需要几块偏振片？如何进行试验？针对相关的问题，学生认真地进行思考。因为偏振片只能通过一个振动方向的光，这是波的特性使然，所以要想验证光的波动性，需要两片偏振片。实验如下：

首先通过一片偏振片使其只具有一种方向上的振动，然后用另一块偏振片放在前一块的后面，缓慢的旋转偏振片，可发现当后面一块偏振片的偏振方向与前一块夹角 α=90°或者 270°时，I=0，光强最弱;当慢慢地转向到与前一块夹角 α=0° 时，光强逐渐增加，直到 I1=I2，从而验证了光是一种横波，体现了光的偏振现象。

由此可见，正是这种不同于传统的实验模式，给学生带来了更多的思考空间。通过情境的设计，加上老师的预设方案引导，启迪学生进行物理思维，让他们在自主探究实验中，比较和验证哪种方案是最合适的，比较出每种方案的优缺点，从而对实验内容有更深刻的思考和了解。

二、提出问题，引导主动学习

在实际的物理学习中，学生总会遇到各种疑问和困惑，但是有很多学生并没有表达出来，因此问题得不到解决，也降低了学习的积极性。因此，教师要想办法鼓励学生将自己的疑惑表达出来，进行有针对性的辅导，在这些问题中找到共性点和不同点。借助学生的问题为他们创设主动学习的环境，增强物理思维能力。

（一）接近实质，发现问题。在引导学生提出问题的时候，教师需要明白并不是所有的问题都是有根据的，有些问题对教学没有意义和帮助，这时候就需要教师将这些学生提出的问题进行划分，对没有实质性意义的问题，需要引导他们转变思路，将思路引到实质性内容上来。只有逐渐地去引导学生学会提出问题，才能更好地帮助他们发现实质性问题，学到真正的知识。

比如，在讲解向心力的内容时，同学们总有疑问：“在某一个圆周运动中是什么力提供向心力？为什么匀速圆周运动中物体的速度也在不断地变化？”这两个问题被提出就是因为学生没能真正地理解圆周运动的概念。保证物体做圆周运动的向心力并不是单独的指某一个力，而是物体受到的所有力之和 F，并且 F 的方向指向圆心。根据牛顿定律 F=ma，此时有一个固定不变的加速度 a，因此物体的速度一直在变化，只不过变化的并不是速度的大小，而是速度的方向，加速度 a 的方向与速度 v 的方向保持正交。由此就可以导出 F=mω2r，更加深刻地掌握圆周运动的性质与向心力的关系。

由此可见，正是通过教师的引导学生才能真正发现物理学科中的实质性问题，才能学习到知识的精髓与核心。通过不断地提出问题，不断地改善思考问题的思路，学生才能很好地形成具有意义的科学思维。只有将思维放在真正有意义的问题上，科学思维才能被提升。

（二）提炼信息，概述表达。在问题式教学的过程中，学会提炼自己所发现的问题的实质性信息，将这种实质性信息用简洁的形式表达出来，这是很重要的环节。教师要清楚地认识到，要想培养学生的科学思维，不能仅仅引导学生提出实质性问题，而且要让学生学会表达问题，对问题进行概述，这样才有清晰的头脑，进而去进行分析。

比如，在讲授“宇宙航行”这一小节的内容时，要求同学们掌握三种宇宙速度的概念与含义。因此，就需要学生们对概念信息进行提炼，掌握其本质。首先要清楚一颗人造卫星绕地旋转时有三种可能的状况，一是绕地球匀速圆周运动;二是速度加快，逃离地球的引力;三是速度更快脱离太阳系。之后进行推导，卫星绕地运动时万有引力作为向心力，向心力 ，引力 ，其中，r 是卫星运行的半径，因此可以得出 ，R 为地球半径，因此可以推导出第一宇宙速度 v1=7.9 km/s。

由此可见，正是开发学生的问题概述能力，才能从真正意义上梳理清晰学生的思维。学生只有真正认识到自己要解决的问题是什么，才能有针对性地去解决问题。也就是说，学生只有学会提炼问题的主干，抓住问题的核心，对问题进行简要的高度概述，才能从思维上锻炼自己的科学逻辑，提升物理科学思维能力。

三、解决问题，达成能力目标

在问题式教学中，经过了问题的发现与提出之后，最终才能进行问题的解决，这也是问题式教学的重中之重。解决问题的形式可以分为两个阶段，首先动手操作进行猜想的验证，其次是对猜想过程的反思归纳，进一步提升自己的认知。不管是哪个学科的哪种问题，都是经过这样的过程，才使问题得到解决。

（一）动手操作，验证猜想。实践出真知，这是一条适用于万事万物的真理。在进行物理知识的学习探究中，教师应时刻牢记这一规律。在教学中提出适当的问题，以问题作为引导，让学生去搜集资料、制定实验方案，然后动手操作，并在实际的操作中一条条去验证自己的猜想。只有这样做，才能逐渐培养学生的科学思维。

比如，在讲解牛顿第三定律的内容时，提出问题：“作用力和反作用力两者有什么必然的关系？平衡力又是怎样的关系？”基于这一问题学生开始探究。首先拿来两个相同的弹簧拉力计，用两个拉力计互相拉扯发现其示数是一样的，这就说明 T1=T2，但是 T1 和 T2 的方向是相反的。之后一位同学用力拉住测力计的勾，并迅速撤力，发现撤力的同时弹簧收缩，拉力计示数变为零，这就验证了相互作用力同时产生同时消失。而对于平衡力来说，就不一定是这样了，在一个同学在手上放了一塊橡皮，橡皮静止，因为手的弹力和橡皮受的重力平衡，T=mg，而同学迅速收手后橡皮落地，说明重力还在，所以平衡力不一定同时消失。

由此可见，学生通过自己进行资料的搜集，方案的进一步确定，亲自动手去验证自己的物理猜想，能很好地锻炼学生的物理思维，加深对物理内容的理解。

（二）反思归纳，深化认知。物理的学习不可能是一蹴而就的，只有不断地进行一次次的反思总结，才能达到深化认知的目的。因此，教师要引导学生基于问题，对学过的知识进行反思归纳总结，更加深刻地理解和掌握，之后才能灵活地运用所学的知识。

比如，在讲解库仑力的相关知识后，教师提出问题：“库仑力的公式与我们之前学过的什么公式相似？它们之间有什么区别？”同学们进过反思归纳后得出，库仑力和万有引力的公式相似，后者表示两个物体之间的相互吸引力的大小，前者求的是电荷之间的引力或斥力大小。两者求解的式子十分相似，结果分别由物体的质量 m1 和 m2，电荷带电量 q1 和 q2，以及物体间的距离决定，从而深化对物理定律的认知。

由此可见，不断地对已经学过的知识进行反思总结，可以很清晰地发现不同部分物理知识点之间的联系，深化对物理知识的理解，提升学生自主归纳总结的思维能力。

综上所述，基于问题的教学模式对于培养学生的物理科学思维有积极的作用。引导学生基于教师提出的问题进行思考，可以很好地锻炼学生思考问题、解决问题的综合能力，进而提高其物理综合素养。

【参考文献】

[1]韦余月.高中物理教学中问题情境创设初探[J].中国校外教育，2018（34）

[2]刘松艳.妙用“问题串”构建灵动高中物理课堂[J].教书育人，2018（34）

[3]樊新生.以问题为导向的高中物理教学模式研究[J].中国校外教育，2018（33）

【作者简介】陆燕平（1982— ），女，汉族，贺州人，本科学历，中学一级教师，现就职于防城港市北部湾高级中学，研究方向：物理教学策略。

（责编 卢建龙）