基于培养学生提出问题能力的教学案例研究——以“牛顿第三定律”为例

黄春勇

广西北流市高级中学，广西 玉林 537400

《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出要培养学生的核心素养，而科学探究是物理课堂中培养核心素养的关键一环，进行实验观察、发现并提出问题是探究的重要一步，培养学生提出问题的能力有利于学生核心素养的养成。然而，在高中物理教学中，因为教学进度、高考压力等原因导致课堂大多是教师问、学生答，学生的提问能力很少得到重视。本文从课堂实践出发，以“牛顿第三定律”新课为例，致力于发挥教师因素的最大效能，得到展现物理知识形成过程的教学设计（图1），用于激发学生的问题意识，让学生发现问题、提出问题和解决问题，进而提高其自主学习的能力。

图1 展现物理知识形成过程的教学设计

课标对探究中“提出问题”的基本要求是：“能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题”。所以，物理问题的提出需要观察物理现象，发现新事物与原有知识经验间的矛盾、冲突，在思维加工后用科学、准确的语言或文字表述出来。

1 民主自由的课堂环境，保障学生“想问敢问”

教师因素是培养学生提出问题能力的重要方面，教师引导下的新课堂应该有：以鼓励和表扬为主的教学语言，精心准备的教学素材，对待学生提出问题的积极态度。老师应该支持、引导、反馈学生的提问，营造民主自由、开放的课堂，鼓励“积极问”的学生。即使问的问题水平低或有错误，也应积极鼓励，激发学生强烈的问题意识和探索动机，进而提出问题。

2 创设问题情境，培养学生的“问题意识”

问题意识是提出问题能力的基础。学者姚本先对其定义为：“问题意识是指学生在认知活动中意识到一些难以解决的、疑虑的实际问题或理论问题时产生的一种怀疑、困惑等的心理状态，驱使学生积极思维，不断提出问题和解决问题，是思维的一种问题性心理品质”。教师可充分利用教材，在课堂引入环节中培养学生的问题意识。

新教材（人教版）中“牛顿第三定律”放在必修一第三章第3节，有利于深化对重力、弹力、摩擦力的理解，还能为共点力平衡问题的受力分析埋下伏笔。新教材在每一节的开始都设置一个“问题”栏目，本节设置的是“大人和小孩掰手腕”，教师可以用此问题创设情境，引发学生思考和提出问题。

创设问题情境也可从 “演示实验”“联系社会、生活和新科技成果”“利用新旧知识矛盾”等角度入手。本节从“学生头顶足球”的体验情境开始，让学生体验并提出“头与球”之间相互作用力关系的疑问。这是一个需要受力分析（具有一定困难，需要学生努力去克服），而又在学生能力范围内（已经学过弹力和受力分析）的学习情境。学生通过主动参与体验，将观察到的现象内化成问题，并合理组织，科学地表述出来。

3 从观察体验中培养学生提出“事实性水平”问题

事实水平的问题，是求是性问题。这类问题是对事物表面特征或者事实特征提出问题。学生在观察并思考运动员头球现象后，可以发散性提出问题“各种情境下的力的作用都是相互的吗”。老师在此可以演示各种力的实验：头与球、磁体A与磁体B、飞行器与空气。

学生通过真实体验得出初步结论：力的作用是相互的，进而引出“作用力和反作用力”的概念。到这一层次，学生能从相互作用的视角观察自然现象，具有将相互作用与实际相联系的意识。学生在此经历了“观察—疑问—体验—感知—初步结论”的知识形成过程，在这个过程中，教师提供多种演示实验是激发学生主动提出问题的基础，演示实验中的真实体验反馈又是学生继续保持提出问题欲望的重要因素。

4 从分析探究中培养学生提出“分析性水平”问题

学生对物理现象呈现信息进行提取，开始关注信息间的联系、比较、归类等，这类问题的认知加工深度更加深入。“还有哪些力”“表现形式怎么样”“如何用实验呈现出来”“能定量证实吗”都是这一水平问题的代表形式。

4.1 横向比较中提出问题

在演示了易于观察和感受的“弹力、磁力、空气浮力”实验之后，学生容易在此横向比较，进而提出问题“摩擦力、水的浮力作用也是相互的吗”。学生举例分析小车与地面间的作用力和反作用力时，发现小车对地面的摩擦力是不易观察的。在此又可以提出设计性问题“如何让小车对地面的摩擦力‘显现’出来”。

4.2 在实验设计中提出建设性问题

老师演示实验：玩具小车和路面间的摩擦力。小车的前进是由于地面给小车的摩擦力，但是小车给地面的摩擦力呢？通过学生分析讨论研究，可以给出以下方案：电动小车放在可动的薄板上，启动小车，小车向前运动时可以明显看到薄板向后移动（图 2）。

图2 小车运动示意图

4.3 从定性到定量中提出纵深分析性问题

以上实验都演示了力的作用是相互的，那么相互作用力的大小如何呢？这是一个从定性讨论到定量分析的进阶问题，体现了较高的问题水平。同样，在此学生可以提出设计建议，并进行实验。比如，在水中物体受到的浮力实验中，可以通过图3实验：重物和水的相互作用，观察中看到弹簧秤的示数是减小的（水对重物的浮力），台秤的示数是增加的（重物对水的压力），而且减小的示数和增加的示数相等。

图3 浮力实验

还可以人手同时互拉两个弹簧秤，直接体验相互作用力的大小和方向关系。学生能在他人帮助下制订科学探究方案，使用基本器材获得数据，能对数据进行整理，得到初步结论，以上环节都可以鼓励学生提出问题。

4.4 从实验情境发散提出多样性问题

学生通过弹簧秤互拉实验总结得出“作用力和反作用力总是等大、反向”的结论，这个是在静止状态下得到的结论。“竖直方向、倾斜方向、运动状态下这个结论是否成立”，学生可以从实验情境发散的角度提出多种可能性问题，验证实验结论的可靠性和应用范围。

为了及时应对学生这种较高水平的问题，可以用到更加精准的多媒体设备。新教材中，“用力传感器探究作用力和反作用力的关系”被归属为“拓展学习”栏目，有条件的学校可以做此实验，学生利用传感器互拉可以探究其静止或运动、水平或倾斜等不同运动状态下作用力和反作用力的关系。到此，学生提出的问题已经升至“提高实验的精确程度”“利用传感器等信息技术进行物理实验探究的操作”“利用知识对物理现象进行分析和推理、获得结论”等较高的问题水平。

5 从知识应用中培养学生提出“综合性水平”问题

提出这一水平的问题，个体需要对来自于不同信息源的信息进行整合，其问题更多地指向归纳和概括的水平。

5.1 对真实情境进行分析提出“综合性水平”问题

物理知识在生活、社会和科技中有什么用？在日常生活和物理学习的过程中，学生观察到很多物理现象和过程，寻找这些现象和过程的本质和规律，是提出问题的常见途径。学生可以在这些真实情境分析中提出“综合性水平”问题。

解析生活实际问题应用：让一个大个子和小个子学生进行一对一拔河比赛。在大个子学生胜出后让学生分析拔河比赛的胜负原因，请学生讨论并判断，想办法帮助小个子学生赢得比赛。运用真实情境，激发学生思维碰撞。

为什么拔河比赛会有输赢？如何对人进行受力分析？哪个力影响了比赛输赢？有什么方法可以帮助小个子学生赢得比赛？这个跟相互作用力大小相等矛盾么？

学生已有“大个子对小个子的力较大”的生活经验，跟刚刚学到的“相互作用力大小相等”的知识有认知冲突，从而驱动学生积极思考，在知识建构和规律探究中提出问题。

5.2 在知识、方法应用中提出综合性问题

新知识跟原有概念有什么矛盾冲突？这些认知冲突使学生的思维处于激烈的不平衡状态，从而迫使学生去发现、提出问题。悖论情境可以从“理论—理论、理论—实验、经验—规律”的冲突中创设。本节通过作用力和反作用力以及平衡力的对比，学生可以提出综合性问题，整合原有知识，分析相互作用力和平衡力的异同，并能用于解决实际问题。

学生学习知识更多地是要应用于解决问题，牛顿第三定律在物理解题中的应用是什么？学生在受力分析过程中很难找到小车对地面的摩擦力方向，经过本节课的学习能够解决以上疑问。

高中物理教师要让学生能够提出问题。首先，要鼓励学生主动提问，养成提问的习惯；其次，要培养学生的观察、动手能力，学生才容易发现问题；再次，要培养学生的思维能力和拓展学生的知识面，学生才会在知识建构中产生疑问，主动分析、比较、总结，提出问题，分析问题，进而解决问题，从而提高学生的自主学习能力并培养其核心素养。