关于培养学生提出问题能力的情境分析

刘丹红

(北京市中关村中学，北京 100086)

义务教育物理课程标准指出科学探究涉及提出问题等要素,[1]提出问题能力是学生应掌握的重要科学探究能力之一．提出问题对知识与能力的要求比较高,需要一定的知识积累,需要发散的思维和综合运用知识的能力,[2]所以需要教师为学生搭台阶,培养学生从能提出问题到能提出科学问题,再到能提出可探究的科学问题,让学生经历学习进阶的过程,使学生提出问题的能力逐步得到提升．这对培养提出问题能力的情境提出了要求,需要情境应具有真实性、复杂性、进阶性和典型性等特点．

1 情境要具有真实性

“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念,体现了物理学科素养应该是从真实的情境中提炼而来,再应用到复杂的真实情境中去,所以教学应该用真实情境去培养学生物理学科素养．新课改的物理教学倡导融入最新科研成果、科研动态,加强与生活、生产实际的联系,也体现了新课改对教学情境真实性的要求，并且真实情境更能刺激学生的感官,驱动学生积极思考,激发学生的兴趣和好奇心,让学生更主动地参与到活动中．所以,情境应该首先具有真实性．

在讲物体的浮沉条件时,我们这样设计情境:分给每个小组各种水果和蔬菜,然后先让学生将水果和蔬菜浸没在水中,让学生观察松手后物体的浮沉情况,就学生观察到的现象,问学生想提出什么问题?学生在做实验时,会发现有的水果和蔬菜的浮沉情况会与他的生活经验相同,有的却不相同,强烈引发了学生的认知冲,学生这时会产生强烈的好奇心,想知道原因,提出为什么有的水果会上浮或下沉,满足什么条件它才能上浮或下沉等问题．这样通过真实情境,培养了学生提出问题的能力．

2 情境要有一定的复杂性

真实的情境,本身就具有复杂的一面．事物的复杂性,使学生的思维会更加发散,更利于学生创新思维和创新能力的形成．在多样化的情境中,学生更有可能抽象概念的相关特征,发展更加弹性的知识表征,情境的复杂性有利于知识、能力的弹性迁移,更利于学生提出问题能力培养．新课程改革倡导对物理学科的全面理解,包含物理学前沿发展、物理思维方法、物理与社会和生活、物理规律的适用条件、双刃剑作用及科学本质的认识等等,[3]也体现出新课改对情境的复杂性要求．所以,在设计培养提出能力的情境时,尽量要有一定的复杂性．

以往,教师在讲“学生实验:探究电流与电压、电阻的关系”这节课时,传统的提出问题环节教学情境:设计有滑动变阻器的电路,通过改变滑片的位置,观察小灯泡的亮暗是否发生变化,让学生提出问题．因为学生在学滑动变阻器时,教师已经做过类似实验,虽然是真实情境,但情境过于简单,引不起学生的兴趣和好奇心,并且只是再现了之前的教学情境,只是对以前知识的单纯记忆,学生很容易提出电流与电阻有关．像这种简单的情境并不能培养出学生提出问题的能力．

笔者在探究电流与电阻有关的教学上,设计了日常生活中数字温度计测温度、用压力显示屏显示机器人行走时足底的压力变化和用呼气酒精测试仪测酒精的浓度3个真实情境.

用数字温度计测液体的温度,让学生观察,数字温度计显示屏示数的变化;机器人(使用了中科院自动化所研制的四脚机器人，如图1)走路时,让学生观察,压力显示屏示数的变化;吃了巧克力派后吹酒精测试仪,让学生观察,酒精测试仪显示屏示数的变化．然后让学生根据刚才看到的3件事情,提出问题．面对复杂的真实情境,学生非常感兴趣,积极思考,讨论异常活跃．每个学生的思维都非常发散,积极思考提出了很多不同的科学问题(只在这个情境中,让学生一步到位提出可探究的科学问题还是很困难的).在这个情境中,都是传感器随着外界条件的变化,使电阻发生变化,然后导致电流和电压变化,把这种电信号通过单片机等转化成显示器的数字变化．让学生在已学知识的基础上,寻找复杂情境中的共性部分,然后归纳总结出规律．越复杂的情境,越需要教师的指导和点拨,尤其是方法、路径的点拨,会使学生顿悟、豁然开朗,以使能力达到质的飞跃．

图1 四脚机器人

3 情境具有进阶性

学习进阶的思想认为学习是一种不断积累、发展的过程,学生对核心概念的理解不是一蹴而就的,而是需要经过许多个不同的中间水平，而在一定的时间范围内,依靠恰当的教学策略,学生对这一核心概念的理解和运用便会不断发展,逐渐成熟．[4]在复杂的情境中,学生很难一次就将问题提得准确、到位,所以需要先设计一个情境让学生提出问题或科学问题,教师再设计进阶情境,通过教师指导,让学生的思维和能力进阶,提出可探究的科学问题．

例如在上述案例中,接着上面的情境,教师给出数字温度计、机器人足部运动压力和酒精测试仪的电路图,告诉学生图里有一个核心元件——电阻,然后教师给出准备好的热敏电阻、压敏电阻和气敏电阻做实验．在分别进行实验时,让学生注意观察当外界条件变化时,电流表的变化,让学生根据以上实验提出可探究的科学问题．这时教师要做及时引导,让学生在教师的引导下,归纳、分析、总结出这节课所需要提出的问题—电流与电阻有关吗?

热敏电阻、压敏电阻和气敏电阻的实验对学生来说,是较为复杂的新情境,学生在思考的过程中会产生许多疑问,也会引发学生用审辩的方式进行思考,这样有利于培养学生审辩式思维．

4 情境要具有典型性

新知识的建构必须来源于已有知识,对这一教学观的合理引申就是教师需要关注学习者在学习给定主题时随之带来的不完整理解、错误观念和对概念的天真解．因为情境是真实的,自然会有很多影响因素在里面干扰学生的思考,不利学生对新知的建构以及对知识的正确理解．所以教师选择具有典型性的情境,就会最大程度上减少一些次要因素的影响,使学生在清晰、明确的情境中思考,抓住事物本质,建构新知,培养能力．

在讲电流的热效应探究电热与电阻是否有关时,以往教师设计这样的教学情境:将小灯泡通电一段时间,让学生摸摸小灯泡(注意安全),再让学生摸摸与灯泡串联的导线,然后让学生提出问题．这样的情境设计,虽然简单易操作,但情景却不具有典型性．有的学生会产生困惑,灯丝产生热量是通过转换成灯泡发热发光来体现的,但这实验不能说明与灯丝串联的导线没有产生热量,因为导线产生的热量有可能被导线的绝缘皮阻隔了,绝缘皮不热,不一定就是导线不热,只是导线产生的热量没有被绝缘皮的温度体现出来．因为教师在设计实验时,采用了2种体现热量不同的转换方法,一个是通过玻璃的温度和光体现出来,另一个是通过绝缘皮的温度体现出来,效果可比性不强,所以学生很难理解．情境不具有典型性,不能一针见血说明问题,往往引发学生对知识建立及理解的混淆．可以设计这样的教学情境:出示电烙铁,让电烙铁通电一段时间,然后用电烙铁放在备好的导线外皮上,将导线外皮戳出一个窟窿,这时学生会发出惊叹的声音,然后让学生去摸导线的外皮,对此情境提出问题．第2个情境具有典型性,采用了相同的转换法来比较

电烙铁和其串联的导线产生的热量,不仅实验效果深深印在学生的脑海中,而且让学生理解得深刻,能够抓住事物的本质.

好的情境设计还有其他一些的特点,例如新、奇、特等特点．利用情境培养学生提出问题的能力,情境不一定同时具有以上特征,例如，越复杂的情境,影响因素就越多,典型性就越难把握．在不同教学中设计不同的情境,关键看教师想用情境的什么特点培养学生的提出问题的能力,其实也是仁者见仁,智者见智．培养学生科学探究的提出问题能力,这项任务任重而道远．