物理教学植根于“做中学”思维发展源于“元问题”_做中学论文

物理教学植于“做中学”思维发展源于“元问题”，本文主要内容关键词为：物理教学论文,思维论文,中学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      物理学的研究始于问题，问题是点燃思维的火种。物理教学应立足于实验，设计能引领学生始终处于高层次的思维状态的元问题（元问题是比普通问题进一层，通常涉及价值论、方法论层面的问题，是最根本、层次最高的问题，即为能引起问题的问题）。将物理教学植于实验的“做中学”，让思维发展源于“元问题”，使学生在物理实验情境中思考问题，在思考问题中掌握知识，发展思维能力。

      一、基于实验激发问题，用元问题引领思维

      在学生已有知识经验的基础上，根据教学内容的特点提出的能提高学生求知欲并能激发学生发现和提出问题的问题（简言之是为能引起问题的问题），即实施“元问题”教学意义重大。在问题教学中引入元问题，设计教学问题情境，激发学生质疑，给学生发现问题、提出问题的机会，使学生既会“学”又会“问”，必将引领学生主动思维，提高学生发现与解决问题的能力，培养学生的思维品质。

      【教学片段1】探究感应电流产生的条件

      情景 物理世界精彩纷呈，物理知识与生产、生活息息相关。如图1所示，一台普通的录放机，把放音键按下，从耳机插孔引出两条导线，接上一个小线圈，将一个大线圈上接上音响，把小线圈靠近大线圈，可听到美妙的音乐。激发学生了解其中奥妙的欲望，引导其提出相关的物理问题。

      

      元问题1 这对大小螺线管之间究竟发生了怎样的物理现象，大螺线管中电流是怎样产生的？感应电流产生的条件是什么？（激发元问题，引领思维）

      实验1 （根据初中知识演示）切割磁感线，产生感应电流（如图2所示）。

      学生猜想1 部分导体切割磁感线一定能产生感应电流。

      实验2 如图3所示，U形磁铁拼接在一起组成一个具有大磁场空间的磁铁，让线圈在磁场内平动切割。

      

      元问题2 （教师实验，引导学生对猜想1进行修正）现在磁场不动，让线圈在磁场

运动，观察无电流。（学生质疑、激发元问题）感应电流产生的条件是什么？

      重演实验2 现在磁场不动，让线圈做进出磁场的平移运动，学生观察线圈进磁场有感应电流，出磁场有电流现象（全面感知思维材料，通过类比分析，抽象概括现象的本质）。

      实验3 （在实验1、2引领下，当学生有感觉时，让学生动手实验）如图4所示，条形磁铁在线圈中运动。

      

      引导问题1 插入磁铁不动有感应电流产生吗？（没有）能不能使磁铁不动线圈动而获得感应电流？（能）（同时演示磁铁不动时线圈上下运动或水平运动、运动速度大小不同等情况，并引导学生分析综合、抽象概括、判断推理：磁铁与线圈间怎样运动才能获得感应电流？）

      学生猜想2 当回路与磁场发生相对运动时，有感应电流产生。

      重演实验3 让磁铁在线圈中转动，会有电流产生吗？（演示转动，没有）

      回顾分析 实验1、2中，所做的图3线圈在磁场内平动及图4中磁铁在线圈中转动方法（配合动作），线圈都相对磁场运动了，但没有获得感应电流。引导学生质疑，相对运动是产生感应电流的必要条件吗？（不是，引导学生修正猜想2）

      元问题3 （引导学生再次提出元问题）感应电流产生的条件究竟是什么？是否是线圈中的磁感应强度B变化而引起的？

      引导问题2 （教师引导学生设计实验，类比分析）如果不用条形磁铁的插入和拔出，而是只改变磁铁周围的磁感应强度B，若能产生感应电流，不就证明了磁感应强度B变化产生感应电流了吗？你能否设计出一种“磁铁”——它不动，而它周围的磁场在变化？（电磁铁）

      实验4 如图5所示，引导学生分别将原线圈插入和拔出，开关断开与闭合，改变滑动变阻器滑片的位置，从而改变线圈A中电流来改变其磁场磁场强度（将原线圈插入和拔出、开关断开与闭合、拨动滑动变阻器的触片，有感应电流产生）。

      

      学生猜想3 当回路中的磁场强度变化时，有感应电流产生。

      引导问题3 螺线管中有感应电流产生时，磁场变化应是个外部因素，可不可以改变线圈自身因素来实现呢？（引领学生思维，激发学生追问，生成元问题）

      实验5 改变软质线圈的面积S（如图6，是自制匀强磁场装置）。

      

      学生猜想4 穿过回路的磁场面积S变化时，有感应电流产生。

      元问题4 （引导学生判断推理、生成元问题）感应电流产生的条件究竟是什么？对猜想1、2、3，能否概括出其共同本质？（引导学生概括现象，抽象本质：①B不变，S变化；②S不变，B变化）

      引导问题4 （引导学生反思，在科学探究的道路上往往不是一帆风顺的，任何结论得出都要经得起检验，介绍自制创新实验6）如果B、S都变化，一定会产生电磁感应现象吗？

      实验6 如图7所示，在条形磁铁下面固定一曲面体，曲面体表面沿条形磁铁磁感线分布。

      引导问题5 当一软弹性线圈沿曲面体上升面积减小时，磁感应强度B如何变化（让学生推理判断，变大）请大家仔细观察是否有感应电流产生？（无）

      元问题5 （学生会自发追问）怎样才能得出感应电流产生的条件？能否根据前面总结（①B不变，S变化；②S不变，B变化）联想与B、S相联系的物理量，并想象一下其磁场分布与闭合回路的情景？（引导学生由形象感知转向抽象思考，概括本质。如图8所示，引导得出结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。）

      

      反思 利用实验设计教学过程，学生在实验情景中，不断受到冲突，使教学在学生自发形成问题和教师引领问题中，层层递进，不断深化对元问题的追问（感应电流产生的条件是什么？感应电流产生的条件究竟是什么？怎样才能得出感应电流产生的条件？），通过观察、比较、分析、综合、抽象、概括、判断、推理、类比、归纳等物理思维方法，使学生对实验引发的问题冲突进行思考，从而引领学生主动思维，促进学生灵感生成，培养创新思维。教学设计将知识融入实验情景，情景隐含元问题，通过有效的设疑与引思，展开求知的生动过程，将“情景串”变成“问题串”，用元问题启发学生思考的方向，在真实问题情景中（做中学）激活学生的思维，用元问题帮助学生妙悟知识的真谛，用元问题对教与学进行及时的诊断与反馈，基于物理学科特点，用实验激发“问题”，用元问题引领思维，做到物理教学植于“做中学”，思维发展源于“元问题”。

      二、基于实验解决问题，用元问题深化思维

      探究教学的核心就是问题的解决过程，问题源于特定情境而又激发思维活动，将问题融合于情景之中，用物理实验创设情景，可以深化思维、活化思维，有效地引导和促使学生思维向纵深发展，让学生经历思维的过程，培养学生的分析、概括能力和逻辑思维能力，逐步形成质疑、反思的科学思维习惯。

      【教学片段2】“实验：探究碰撞中的不变量”教学片断

      通过生活和实验现象引导学生猜想，得出以下猜想：

      

      引导问题1 要想探究上述猜想是否合理，应该如何做？（实验）

      元问题1 （让学生思考，提出元问题）如何测量质量？（天平）如何测量相互作用前后物体的瞬时速度？[学生利用类比思维：测量摆球摆动的最大高度，根据机械能守恒来计算速度（方案1）、频闪照片法计算速度（方案2）、打点计时器根据纸带计算速度（方案3）、光电门测挡光时间计算速度（方案4）。]

      评价方案 （引导学生类比、归纳，从模仿走向创新，设计方案，深化思维）从操作的简便性、测量的准确性等方面评价方案，最终选定用光电门测速度。

      引导问题2 如何利用光电门计时器完善一维碰撞实验模型？[学生可以借鉴教材，利用两滑块在气垫导轨上实现一维碰撞（如图9）。]

      

      元问题2 为什么用气垫导轨？（减少摩擦对实验的影响）不用气垫导轨，而用普通小车在普通导轨上能完成这个实验吗？（激发深化思维）

      元问题3 （学生产生元问题）用普通小车在普通导轨上实验，怎样操作可以提高测量的准确性？引起速度测量实验误差的原因究竟是什么？（用元问题深化思维，激发学生感悟，小车速度测量的误差源于小车与轨道间的摩擦，小车碰撞前速度测量是准确的，小车碰撞后的速度测量是产生误差的最主要原因。因此，应该从改进测量碰撞后小车速度着手，唤醒思维创新。）

      情景1 （用实验装置创设情景，基于元问题，引领学生推理分析）由于碰撞发生在瞬间，两小车碰撞前测小车1速度

不存在误差，而小车碰后速度测量的误差主要来源于碰后小车到光电门的距离。碰后到光电门，小车在轨道上运动距离越大误差越大，若让两个光电门在两小车碰撞后能立即测量其瞬时速度（如图10），就可以比较准确地得出碰撞发生后小车1的速度及小车2的速度。（用两质量相等小车实验，得出结论：猜想1正确。）

      

      引导问题3 用质量相等的小车碰撞得出结论，有普适价值吗？（进一步引发学生对不同质量小车碰撞实验深化思维，用图10装置演示质量不同小车相碰后，两车分离，学生观察得出要测量碰撞前小车1、碰撞后的小车1及小车2的速度。）

      元问题4 （学生产生元问题）质量不等的两辆小车碰撞后分离，两小车速度如何测量？（学生利用类比思维，分析、判断、讨论评价得出图11方案。）

      

      情景2 （让学生分组实验，用质量大的小车1去碰质量小的小车2，利用

测小车1碰前速度、

测小车碰后速度、

测小车2碰后速度填入下页表1）学生实验、记录测量数据并处理，得出猜想1不符合，猜想2符合，同时利用情景1数据验证猜想2的正确性。

      元问题5 （学生产生元问题）现在得出的结论，有普适价值吗？（使学生意识到科学结论的得出，必须具有广谱性，培养学生科学意识，进一步改进实验，让两小车碰后黏合在一起共同运动，如图12所示，进行实验探究）小车1碰前速度如何测量？两车相碰后速度如何测量？图12中光电门

能准确测出两车碰后的速度吗？（利用

测小车1碰前速度、图12中光电门

测两车碰后的速度，由于两小车共同运动至光电门

距离较长，将因摩擦而产生误差，不能准确测量。）如何改进图12中光电门

位置，才能准确测量两车碰后的速度？（学生类比推理，深度思维，分析误差产生原因，改进实验如图13，让光电门

靠近碰撞发生点，使小车碰后立即测碰后速度。）

      

      

      

      情景3 （让学生分组实验测量，利用

测小车1碰前速度、图13中

测两小车碰后共同速度）学生测量数据并处理，验证猜想2正确。

      引导问题4 情景1、2、3的探究，验证了猜想2正确，请比较分析这些实验中碰撞前后小车运动速度方向有何共同特征？（方向相同，目的引领学生思维：①物理规律得出要能经受各种考验，②构建和理解动量概念。）

      情景4 （引导学生深化思维：为得出的物理规律能经受各种实验及事实的考验，并探究速度方向对实验的影响，采用气垫导轨来做更为合适，可以有效减小摩擦带来的影响，光电门就可以离得远一点。）利用气垫导轨做对碰演示（如图14）实验，得出并共同处理（如下页表2）数据（为引发学生冲突，速度故意未带入方向）。

      

      元问题6 （学生产生元问题：处理表2中实验数据，观察得出上述猜想均不正确，与学生预想发生冲突：前面普通轨道实验猜想2都符合，现在影响实验误差因素减小，而得出结果与预想不符）猜想2结论是不是又被否定了？实验应该比普通轨道实验更精确，操作也规范，问题究竟出在哪里？为什么？（引起学生深度思维，通过比较、分析、综合、概括、联想、类比、推理、判断等方法，合作交流、讨论得出：问题可能出在速度方向上。）

      情景5 根据学生推理，在数据处理时，规定小车运动正方向，用正负号代入处理（如下页表3），观察数据，得出结论：猜想2是正确的（同时引导学生构建动量概念，认识动量的矢量性）。

      反思 学生在冲突的情景中产生问题，利用实验创设情景，借助实验观察而获取的物理思维材料，使学生更全面地考察问题，多角度地思考问题，多方面地联想，揭示影响事物的多种因素，揭示事物之间的多种联系，想象事物变化的多种可能，寻找解决问题的多种途径，引导学生在分析和解决元问题中将“问题串”变成“知识串”，有助于培养学生的开放、发散思维。将物理教学根植于实验的“做中学”，让学生思考问题时能始终做到有理有据，使推理过程环环相扣，合乎逻辑，不以想象代替分析，不以直觉代替推理，有助于培养学生的严密思维。基于实验解决问题，使学生能够透过纷繁复杂的现象，把握事物的本质，进行抽象概括，抓住问题的核心，揭示隐含的元问题信息，根据事物的初态预见事物的发展，有助于培养学生的深刻思维，深化学生理性思维。

      

      

      三、结束语

      在物理教学中，将物理教学植于实验的“做中学”，借助于实验设计冲突，鼓励学生提出问题、评价问题并追问“问题”，站在最根本、最高层次问题处追问价值及方法问题，再面对物理元问题设计实验解决问题，可以使思维发展源于“元问题”，让教学起点从源头开始，这样不仅要为学生解惑，更应教会学生存疑，教师教的是方法，学生收获的是能力。使实验成为元问题生成和解决的情景，为学生开辟更为广阔的思维空间，有效地促进学生思维广阔性、严密性、深刻性的等优秀思维品质形成和发展，激发学生创新思维的灵感。

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