物理课堂有效问题情境的创设——以牛顿第一定律教学为例

孔红艳，柴海鑫，赵梦祥

陕西师范大学物理学与信息技术学院，西安 710119

普通高中物理课程标准指出，要在问题情境中引导学生[1]。高中物理相较于初中物理，知识点增多，理论性和综合性更强，物理表述更加规范；学科间相互联系尤其是与数学科目相互渗透，很多综合性大题需要一定的函数、几何能力，对学生的能力要求较高；物理教材中的定理、定律等仅靠记忆完全不够，许多模型较为抽象，难以理解。传统的物理课堂教学中，教师提问只是与学生进行简单的问答，学生回答也仅局限于教材上的知识，回答错误时教师为了赶课程进度而选择自己问答，机械地让学生回答是或否，问题设计不够深入，不利于学生发散思维和高效学习。学而不思则罔，思而不学则殆。学生在高中物理学习中必须要进行思考。因此，在教学中创设有效问题情境，对引导学生参与课堂、增强学生对课堂的兴趣、加深对课程的理解具有十分重要的意义。

1 ARCS动机模型

ARCS动机模型是美国佛罗里达州立大学的约翰·凯勒教授提出的一个动机激发模型，其由四部分组成，即注意（Attention）、关联（Relevance）、信心（Confidence）、满意（Satisfaction）[2-3]。注意策略是指教学者吸引学生对课堂的注意力，激发学生对课堂的兴趣，学生关注课堂是学习的先决条件；关联策略是指在教学过程中利用与课堂相关的素材，联系学生生活、先验知识等，学习者感受到知识与自身的相关性；信心策略是指学习者有对成功的渴望，对学习目标产生成功的信念，主动提出见解；满意策略是指学习者在学习过程中获得满足感，较满意自己的行为后果，符合预期的期望并产生积极的效果。此模型主要是通过激发学生的学习兴趣，找到与学生相关的知识维持其学习动机，增强学生学习的自信心从而增强其学习的满足感。关注的是如何通过教学设计来调动学生的学习动机问题[4]。

2 教育戏剧

教育戏剧是指运用戏剧和剧场的技巧来从事教育教学，其不以表演为目的，借用戏剧途径推进人的社会学习，对人的认知发展情绪、个性社会性的发展发挥积极的促进作用[5]。学生在与老师、同学的相互关系中可以自主构建、发展自己的知识。教育戏剧强的学生从“做”中学，注重学习过程和学习参与感。

3 有效问题情境

问题情境指教师有目的、有意识地创设各种情境，在情境中对学生发问，引导学生得出答案。近年来，提高教学的有效性是我们一直研究的热点话题，学校、教师一直都在试图摆脱应试教育的桎梏。但在具体教学过程中，教师往往会向应试教育的方向偏离，因此从问题情境角度切入对提高教学的有效性十分必要。爱因斯坦曾说，提出一个问题比解决一个问题更重要。教师在课堂上创设有效问题情境，有效提问学生，能扩散学生的思维，促进学生有效学习，高效完成学习任务，激发学习兴趣，使学生形成良好的学习习惯。

心理学家鲁宾斯坦在《关于思维和它的研究道路》中曾指出：思维是由问题情境产生的，而且是以解决问题情境为目的的[6]。因此，在教学中创设问题情境对于学生的思维发展十分必要。

4 高中物理教学中的有效问题情境

ARCS动机模型作为激发学生学习动机的模型，从注意、关联、信心、满意四个层面出发，维持学生对学习的兴趣。而教育戏剧则是通过在教学中让学生扮演角色，用戏剧的方式全身心主动参与教学，这与教师在教学中创设问题情境的方向与思路不谋而合，因此，三者的结合对于提高物理课堂的有效性大有裨益。本文以牛顿第一定律教学为例，列举出有关问题情境创设的教学片段。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的关系，是高中物理课程的基础。学习此节内容前，学生在脑海中已初步形成力的概念，对于基础的运动学知识有了初步掌握。牛顿第一定律的课堂知识结构如图1所示。

（说明：注意策略—A，关联策略—R，信心策略—C，满意策略—S）

图1 牛顿第一定律的课堂知识结构图

4.1 情境创设1：课堂导入

师：请大家作为辩手，判断论点是否正确。

亚里士多德通过大量生活经验——“马拉车，车子会运动；不拉车，车子会逐渐停下来”“人推车，车运动；不推车，车停止”等得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止下来。即力是维持物体运动的原因。

生1：正确，生活中还有很多这样的例子，踢足球时，踢一下球就会运动，所以力是维持物体运动的原因。

生2：错误，我们初中的时候就已经学过，力不是维持物体运动的原因。

生3：我们之前学到的是力不是维持物体运动的原因，那与上面提到的生活经验是否会有冲突？

师：同学们的回答都非常好，我们初中时候确实学过力不是维持物体运动的原因，那为什么物体在施加力的作用时会运动，没有力的作用时会静止呢？我们是否要一起推翻科学家的猜想呢？请同学们集思广益，一起思考探究。

设计意图：A——通过前人的错误经验，与学生的已有经验对比，让学生“设身处境”，引发学生的认知冲突，从而激发学生的探究欲望；通过设置辩论环节，让学生自觉参与课堂。

4.2 情境创设2：实验探究

师：每个人的桌上都有一支粉笔，现在轻推粉笔，粉笔滚动，手拿开，粉笔停止运动；加大力气推动粉笔，粉笔会运动得更久，甚至掉下桌面。观察这两次小实验，实验现象有何不同呢？

生：第二次用力推动粉笔后，即使没有力的作用，粉笔也会向前运动一段距离再停止，所以物体的运动不需要力来维持。

师：同学们观察得非常仔细。物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，这个结论正是在亚里士多德两千多年后，伟大的科学家伽利略提出的。为了验证结论的正确性，物理课堂中我们应该通过什么手段进行验证？

生：通过实验探究。

师：既然亚里士多德认为，物体最终停止运动是因为没有受到力的作用，那么我们怎么设计实验来证明他的结论是错误的呢？

生：物体受到力的作用但运动停止，或者物体没有受到力的作用却还能运动。

师：没错！伽利略正是通过我们所提的第二种方法来设计实验——物体未受力的作用仍能运动。接下来，我们通过实验探究填写表1。

表1 理想斜面实验记录表

伽利略的理想斜面实验戏剧扮演如图2所示[7]。

图2 理想斜面实验戏剧展示图

通过以上实验和戏剧表演，学生由此得出结论：力是改变物体运动状态的原因。

过渡：笛卡尔认为，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

设计意图：A——设置图例展示，学生加深对力与运动关系的理解，维持对课堂的兴趣；C、S——通过动手做实验，总结归纳得出实验规律，增加学生对课堂的自信心和满意度；通过设置戏剧环节，增加学生的课堂参与度，强化新知识。

4.3 情境创设3：结论呈现

师：伟大科学家牛顿有一句至理名言“我之所以看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上”。在伽利略和笛卡尔工作的基础上，牛顿提出了动力学的一条基本定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。在学习完定律之后，我们继续思考一下，物体会不会一直保持静止或匀速直线运动状态呢？

生：不会，不受力的作用的物体不存在。

师：牛顿第一定律所描述的是一种什么状态？

生：是一种理想状态，我们是通过理想斜面实验逻辑推理得出的，并未进行直接的实验验证。

师：很好！物体保持静止或匀速直线运动状态这一属性也有它的专属概念，我们下节课继续来学习这一固有属性。

设计意图：R——通过科学家的故事以及通俗名言，维持学生的学习动机；通过不断的问题驱动，循循诱导学生得出最终结论，升华内容。

5 小结

学起于思，思源于疑，有效提问是课堂教学中不可缺少的环节。教师创设问题情境，可以综合教学手段，激发探究欲望。首先，要有一定的趣味性，如在课堂中播放多媒体音 频、设计精彩的板书、引入古诗文导入以及讲一些科学家的小故事等来激发学生的探究欲望，从而引起学生对课堂的关注度。符合学生认知，让学生对物理的表面现象感兴趣，进而转移到对理论知识的学习中。其次，要设置梯度问题，由浅入深地对学生进行提问，让学生感受到知识易于接受。除此之外，教师应该有的放矢、有针对性地提出一些物理问题，从生活中的情境出发，让学生感受到物理知识与自身的相关性，学生“亲其师”才能“信其道”。在物理课堂中创设问题情境，能起到激励与引领、启发与反思的教学作用[8]。教师应以有效问题为支点，以问题情境为杠杆[9]，有效运用ARCS动机模型创设问题情境，将教育戏剧融入教学，让学生在问题情境中做学习的主人，感受物理知识的魅力，共同创设高效的物理课堂。