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一、问题的提出 探究性学习作为学习方式，不是由老师将现成的结论告诉学生，而是让学生在教师的指导下自主发现问题，并获得结论。无疑，探究性学习在培养学生能力、发挥个性特长、启迪创造发明、全面提高素质等方面要明显优于“接受性学习”的学习方式。 物理教学的任务是：不仅使学生学到相应的物理知识、物理方法和物理思想，更重要的是培养学生科学的态度、求实的品质、创新的思想和开拓进取的精神。在新的课程理念中，大力推行探究教学，正是让学生以基于物理事件或物理问题的探究活动，以类似科学研究的方式提出假设和猜想，设计探究方案，进行实验，证实假设，得到规律。
二、问题情景 问题情景是指以真实的物理事件或物理问题，引发学生探究事件或问题的欲望，并在探究过程中自主地理解知识，建构意义。创设物理问题情景的本质在于揭示物理现象的矛盾，引起学生内心的冲突，动摇学生已有的认知结构的平衡状态，从而唤起学生的思维，激发学生学习的内驱力，使学生进入问题探究者的“角色”，真正“卷入”到探究活动之中去。 创造思维训练中强调创造思维训练的十个步骤：一是设置情景，提出问题；二是独立思考，集体研讨；三是拓展信息，分层激励；四是奇思妙想，精选评议；五是再设情景，再提问题；六是再次思考，再次研讨；七是再拓信息，再施激励；八是再择奇妙，再举评议；九是最后小结，上升原理；十是动手动脑，课后练习。由此可以看出创设情景的重要，而创设问题情景是其中的关键，“学起于思，思源于疑”，问题情景是产生思维基础，也是思维的最终目的。以问题情景为基础，引发学生提出课题，完成探究，便使教学内容和师生思维活动进程成了一个动态的、有机的整体，把学生的“思维之锚”固定在知识的海洋之中。使学生主动理解知识、习得能力、建构意义。 三、创设问题情景的策略和实践 1、创设探究型问题情景 创设探究型问题情景是教师根据教学内容和学生已有的认知结构和思维水平，由教师创设一个物理真实情景，设置一个个、一组组彼此相关的、循序渐进的探究性问题，或诱发个别学生提出相应问题，引起大家关注，并加以利用，引发学生进行探究。这些问题情景，可以引发出实验方案的改进设计或为解决问题而进行的探究。 教师要认真分析研究教学内容，精选基本教材。创设探究情景，要打破课堂教学与实验教学的区别；动脑与动手的人为分离。让学生领悟科学知识是经由对问题的探究过程而形成基本的科学概念，使学生树立严肃认真的科学态度和探究精神。 如在学习“阿基米德原理”时常常会受一些前概念的干扰，如认为浮力大小与物体重力、物体的密度、物体浸没在液体里的深度、物体的体积等因素有关，从而影响了后续学习。为此，笔者在“阿基米德原理”的教学之前，插入了“影响浮力大小的因素”探究教学片段。 （1）创设情景，提出问题 呈现情景：一艘满载货物的货轮在大海中航行（投影）。设疑点拨：海水对这艘满载的货轮的浮力有多大？显然用前面所学的弹簧秤称重法是无法解决的。该用什么方法解决呢？这就需要研究和浮力大小有关的因素，即把解决轮船所受浮力大小的题材转化为研究和浮力大小有关因素的题材。 （2）根据已有的知识和经验，进行猜想或假设 学生针对问题在四人小组中展开讨论，提出各种各样的猜测，这时教师可适当引导，排除一些偏差较大的猜测（如气压、温度会影响浮力大小），最后汇总为浮力大小可能与物体的密度、物体的重力、物体浸没在液体里的深度、物体浸在液体中的体积（物体排开液体的体积）、液体的密度等因素有关。 （3）制定计划，设计实验 教师再次提问：如何设计实验证明上述的猜想是否正确？ 教师可提示学生采用以前用过的变量控制法设计探究实验的方案，学生在教师的引导下，根据本小组的猜测讨论详细的实验方案，并在实验报告上填写所需的实验器材和合理的实验步骤，设计记录数据的表格，完成方案的设计。由小组代表上台交流介绍本小组的实验方案，全体师生参与可行性认定后，产生四个探究实验方案，如下： a.比较等体积的不同物块浸没在同一液体中受到的浮力大小来分析浮力与物体密度、重力是否有关； b.比较同一物块浸没在液体中不同深度处的浮力大小来分析浮力与物体浸没深度是否有关； c.比较同一物块浸没在不同液体（如酒精、浓盐水等密度差异较大的液体）中的浮力大小来分析浮力与液体的密度是否有关； d.比较同一物块浸没与部分浸在液体中的浮力大小来分析浮力与物体浸在液体里的体积（即物体排开液体的体积）是否有关。 （4）进行实验，收集证据 每组学生按照自己的实验设计从教师事先准备好的实验器材（等体积的各种物块、弹簧秤、水、浓盐水、酒精、细线、深水杯、大烧杯、刻度尺等）中选择所需的器材，利用弹簧秤法（F浮=G物-F拉）测不同情况下的浮力，在表格中记录数据。 （5）分析证据，得出结论 学生通过数据的分析，分别得出结论： a．物体受到的浮力大小与物体的密度、物体的重力无关； b．物体受到的浮力大小与物体浸没在液体里的深度无关； c．物体受到的浮力大小与液体的密度有关，液体密度越大，物体受到的浮力也越大； d．物体受到的浮力大小与物体浸在液体里的体积（即物体排开液体的体积）有关，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。 （6）交流与评价 每个小组轮流汇报实验过程和结果，经过认定后，汇总为：浮力的大小与液体的密度、物体排开液体的体积有关，而与物体的重力、物体的密度、物体浸没在液体中的深度无关。液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。由此可以分析木球从水底浮至水面的过程中浮力大小的变化。 （7）再创情景，再次设问， 教师给出一个不规则的石块，系上细线后让石块浸没在水中，并设问：这个石块现在所受的浮力具体有多大呢？ 我们已探究出浮力大小和液体密度、排开液体体积有关，那么三者有没有确定的数量关系呢？ 引导学生用弹簧秤吊着体积不同的金属块，浸没在盛满水的溢杯里，用空杯盛接从溢杯里被金属排出的水，观察金属块渐入水中直至浸没时弹簧秤读数及空杯中水量的变化。 让学生分析、比较后得出结论：浮力大——排开水多；浮力小——排开水少。 教师接着提出问题：浮力大小和排开的水的多少是否有必然联系？从而引导学生用实验去进一步探究物体排开液重和所受浮力之间的关系。 学生在亲手用弹簧秤测得被物体排开的水重后，惊奇地发现浸在液体里的物体所受的浮力，竟和排开的水重正好相等，从而探究出阿基米德原理：“浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体的重力”。接着教师再引导学生讨论如何去计算石块及船所受到的浮力。 在上述的过程中，以教师的演示为引子，创设出一个个问题情景，引起学生的注意，并在引导学生进行探究设计，而在探究过程中，也以问题的形式逼迫学生思考，从而使学生在探究能主动探索，让学生在解决问题的同时，学习物理知识与技能，并体验科学探究的乐趣，感悟科学家的科学思想和科学方法，从而培养学生的创新意识、探索精神和实践能力。 又如焦耳定律的教学中： （师）同学们都知道，白炽灯、电炉、电饭锅通电后会发热，电流通过导体产生的热量和哪些物理量有关呢？ （生）思考后提出猜想：可能和导体两端电压的大小、通过导体的电流的大小、导体的电阻大小、通电时间的长短等有关系。 （师）其实U、I、R三个量之间有一定的关系（纯电阻）。我们只讨论产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。请思考，如何设计相关实验进行验证？ （生）思考方法。 （师）引导：既然这里要研究的Q与I、R、t可能有关，该用什么样的科学方法设计实验，才有可得出相应有效结论？ （生）要进行变量控制。 （师）该如何实现相应变量控制？请你设计。 （生）设计一：用两个阻值大小不同的定值电阻、电源、电流表、开关、导线等，组成一个串联电路，用温度计测出通电后，阻值大小不同的两个电阻的温度，以温度的大小变化来确定产生的热量是否与电流大小相关。 （师）肯定方法基本正确后，提出：测的温度是否准确？ （生）（改进后）设计二：把电阻放在水中，用温度计测出水的温度大小。 （师）（继续引导）若电阻放在水中，水是否会导电？电流表显示的电流是否为每个电阻中的电流？你该用什么水？ （生）设计三：改为用纯水。 （师）你能让纯水在较小电流时温度发生很明显的变化吗？为什么？ （生）设计四：改为电阻丝放在比热更小的液体（如煤油）中，当电流通过后使煤油的温度升高，测出温度变化来研究热量和电流之间的关系。 （师）的确，煤油的比热较小，可使水的温度发生比水更明显的变化，可是这温度变化是否真的明显到能够测出？若不明显，对实验结论的得出有何影响？ （生）设计五：用煤油的体积变化反映热量大小。 （师）你能明显看出煤油的体积变化吗？毕竟温度变化是不多的。 （生）此后学生虽经思考，仍无办法可施。 （师）是否记得老师在体现物体受到压力时发生形变的实验？（用玻璃瓶装水，挤压后观察细管中的水面上升情况） （生）设计六：用“放大法”观察体积变化。 通过上述情景创设，使学生始终被问题所困惑，逼迫学生思考如何改进，直至最终设计出合理实验方案，也更加理解书本中采用这套装置的原因。之后再让学生进行变量控制指导下的另外相关实验设计，并通过实验，得出相应的结论。 2、创设科技型问题情景 现代科技的发展日新月异，很多的科技问题与中学物理具有一定的相关性。很多高科技成果方面的题材为新情境问题提供了极为广阔的命题背景，教师要创造性地发现有关的教学素材，编制这方面的问题．当然这种取材，可以是全景式的，以求全方位地反映出某一问题的背景，给学生形成完整的印象，也可以是“特写镜头”，撷取问题中最精彩的片断，展现出最具典型性和最有启发性的部分．比如磁悬浮列车、核潜艇、核电站、电磁干扰在现代战争中的应用、自动控制、飞机输油、可燃冰的开发等。 在教学中发现，原来许多学生不习惯去观察电器上的铭牌，有的虽去看过，但往往不知其意，通过研究之后，有些学生便知道去观察计算器、手机、小灵通、照相机、电脑主板等电池，结果发现有的是锂电池，有的是镍氢电池，有的可充电，有的绝不可充电，有的是碱性电池，有的是酸性电池，各种电池的电压也各不相同，由此引出一些学生感兴趣的问题。 在能源的教学中，学生有很浓厚的兴趣，我就常收集一些相关的信息提供给学生，让学生在这种情景中去思考课本中所学的知识与实际问题如何相联系。如提供下列情景资料： 太阳上进行着激烈的热核反应，上面的“燃料”可以“燃烧”200亿年，可以说是个无限的能源。它每年投向地球的能量有1.2×1017(kw．h)，相当于全球年耗能总量的15000倍。目前的开发集中在热水器和太阳能电池。生活用太阳能热水器可广泛安装在屋顶墙壁，很受人欢迎，在美、日、以等国普及率很高。我国太阳能热水器已安装一百多万米2，每年为国家节约20多万吨标准煤当量。太阳能电池已广泛应用到航天、航海与通讯。一些发达国家还设计了在沙漠海洋和宇宙空间建大规模太阳能收集站，只要用世界六大沙漠的5％建站就可解决人类全部能需。日本还计划发射巨大的太阳能电池同步卫星，再将转换的电能用微波束毫无衰减地送到地面。然而，太阳能实际开发速度进展很慢，这是因为太阳能分散，收集技术复杂，大量收集设备庞大，成本高；太阳能转换效率低，贮存也很困难。设计的一种贮存方案是将发出的电通入超导线圈与电容之间循回流动，另一种方案是将热水通入33米以下的粘土导管中，冬季取出供人取暖。 针对上述内容，提出一些相关的问题，如： ①已知太阳照到垂直于太阳光的地面上的辐射能（太阳平均常数）为8.16焦/(厘米2·分)，地球的半径为6.4×103千米，则每分钟照到地球表面上的能量是多少？ ②地球表面上接受的太阳辐射能的平均功率是多大？ ③如果有个太阳能热水器，垂直于阳光的面积为1.2米2，其中装有60升20℃的水，若只有20%的太阳辐射能被水吸收，则这些水可以在4小时内升高多少温度？ ④太阳能热水器安装时，最好应朝哪个方向？如果在澳大利亚，最好朝哪边？ ⑤太阳能热水器的出水口和进水口分别在热水器的上方还是下方？为什么？ ⑥在太阳能热水器的真空管的背后是一个个圆柱面，为什么要有这些部分？ ⑦目前利用太阳能的主要方式有哪些？利用太阳能有可有利之处和不便之处？在开发利用太阳能，应该向哪些方向去发展？ ⑧香港大学和清华大学的学生合作研制了一台太阳能汽车，车上电池的太阳能接收板的面积为8米2，它正对太阳时电池能产生220伏的电压，并对车上的电动机提供10安电流，电动机的电阻为4欧，太阳平均常数为8.16焦/(厘米2·分)则（1）该车太阳能电池的效率多大？（2）电动机把电能转化为机械能的效率多大？（3）要改进这种太阳能汽车，你觉得首先应该改进的是什么？改进方向是什么？ ⑨太阳能够不断地向外辐射能量，是因为太阳上时刻进行着眼什么样的核反应？由此可知，太阳的主要成分是什么元素？ ⑩要进行远距离输电，你能想出哪些办法？要把多余的低谷电进行贮存，可以用哪些方法？ 在提供适当的情景之后，设置问题时要注意，所提出问题是否明确？语言不可模棱两可，难易是否恰当，不能过易或过难。提问对象是否普遍，应考虑到学生的不同层次，使学生通过思考，能快速回答。问题是否有启发性？问题与问题之间要有关系，形成链状，使之具有连续性，同时应突出重点分散难点。 3、创设生活型问题情景 生活之中，物理现象比比皆是，但我们却常常熟视无睹，问题就在于观念上缺乏理论联系实际的主动意识。在这些司空见惯的物理现象中，有很多具有较强的启发性、代表性和应用性，可以将其转化为中学物理问题，使之走入课堂。 要将生产、生活中的实际现象转化为物理问题，教师要做这方面的有心人，多观察生活，处处留心，注意收集和整理与物理知识相关的素材。在转化过程中，要把握以下几个原则：一是尽可能选择身边的事例，为绝大多数学生所熟悉，以期引起学生的共鸣；二是不能过难或过易，过难会使学生望而却步，过易则缺乏探索性，激发不起学生的兴趣；三是所需的知识与能力应与目前的中学物理的知识结构与能力要求相适应。像柯受良飞越黄河、蹦极跳、观日出、估算心脏功率、百货商场中的电动扶梯、饮水机等，这些活生生的事例，已经出现在中考和高考题中，并且对中学物理的教学改革产生了积极的影响。 在热学复习中，我就以家里的热学问题为专题引导学生进行探究讨论，如： ⑴、热水瓶： ①它有哪些防止热传递的措施？ ②把热水倒入热水瓶中时听到的声音音调是如何变化的？ ③热水瓶中加水时，是加满好还是不加满好？ ④冬天时，热水瓶中倒出一部分水后再盖上塞子，为什么塞子很容易跳出来？如何防止这种情况的发生？ ⑵、液化石油气： ①它是采用什么方式变成液态的？有何好处？ ②它与煤气、天然气、沼气、氢能源有什么区别？ ③你家里的液化气钢瓶能承受多大的压强？ ④为什么要用减压阀？ ⑤减压阀的工作原理是如何的？ ⑥如果有煤气泄漏时，能打开油烟机进行排气吗？应如何处理？ ⑦如果在烧菜时出现瓶口漏气而着火，你应用什么方法？ ⑧烧水做饭时，为什么不要让锅底压着火头？ ⑶、烧水做饭： ①铝锅、锅铲、手勺等炊具的柄为什么都、用木头或塑料做成？ ②炒菜煨汤煮饭烧水等主要用的是热传递中的哪种方式？ ③烧水或煮饭时，不小心被热蒸气烫伤往往比热水烫伤得更严重，这是为什么？ ④冬天水壶里的水烧开后，为什么在壶嘴一定距离处才能看到“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不到“白气”？ ⑤当锅烧的温度较高时，洒点水在锅内，为什么锅内会发出“吱吱”的声音，并冒出大量的“白气”？ ⑥在油炸食物时，溅入水滴会听到“叭叭”的响声并溅出油来，这是为什么？ ⑦煮食物时，并不是火越旺越快，为什么？ ⑧为什么加热凉粥时容易烧糊？应该如何才能不烧糊？ ⑨烧开水时为什么不可以装得太满？为什么有“响水不开，开水不响”之说？ ⑩为什么烧水、做饭时火要在下面烧？在宇宙飞船中能让一支蜡烛点燃着吗？ 4、创设创造型问题情景 物理中，常常会遇到对一些实际问题进行改进、创造、提出方案、方法，并能进行实际操作，得出相应的结论的问题。如用不准确的温度计测温度，用不等臂天平称质量，在缺少常规实验的条件下测物理量，电路故障的检查与排除，楼梯电灯的双向控制，以及自制一些富有创意的小制作、小创造、小发明等。在教学中多创设这些问题情景，有利于培养学生的动手能力和创造力。 如在发电机教学中，我就增加了下列内容： 创设问题情景：利用书中的远距离输电的示意图，讨论了输电方法之后，再问学生：如果发电机发出电后，输电线上连接着的用户都不用电，将会是如何？发电机输出的电能到哪去呢？ 这很自然地引起了同学们的关注和讨论：在深夜时，很少有人去用电，这些电能不是白白浪费了吗？该如何利用起来呢？从而再次引发学生讨论。 5、创设活动型问题情景 学生是教学的主体，教师只能处于主导地位，这是熟知的教学理论常识。然而实际教学中，以教为中心的讲解和讲授式的教学模式仍然统领着整个教学，教师们化了大量的时间施行“褓姆式”的教学：教师站在讲台上，居高临下地把教学内容的点点滴滴、方方面面，详详细细地介绍给学生，学生只有被动地抄、写、听，没有积极思考、发问、质疑的余地和习惯，大部分学生陪小部分学生在读书，没有反馈，没有校正，久而久之，培养出一批思维懒汉。心甘情愿地等老师来灌的学生，教学效果之差可想而知。 教学最大的浪费是课堂，浪费时间的主体是教师，大批的差生是从课堂中分化出来的。因此教师在教学过程中，要真正做到以学生为主体，培养学生做课堂的主人的习惯，把学生推上自己习惯探究，习惯发问、习惯质疑、习惯观察、善于思考的正道上去。而这要求教师尽可能地使课堂成为学生参与活动的主阵地，只有学生动起来，才能有兴趣，才能激活学生的思维。如多创设学生动手实验，参与辩论等。 有一次，学校里因改建厕所而购进一批自动冲水器，当时冲水器在走廊上堆放了好几天，我就问学生是否仔细去观察过这批冲水器，结果虽有人举手，但为数不多，我觉得这次是个难得的机会，于是就与学校商量，把冲水器抬到空地上，带着学生一起，真正去研究一番，使学生不仅理解冲水器的工作原理，并能从中体会到其设计中的美感。事后有学生说，没想到这冲水器也设计得这么精巧。 通过学生观察习惯的培养，使很多学生渐渐地有意识地去研究身边的事物。也常向教师讨论自己的猜想是否正确。【141】 （来源：中国物理课程网 阅读原文） |
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