对高中物理探究式教学中“问题串”设计的探讨
王昭颖
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王昭颖,. 对高中物理探究式教学中“问题串”设计的探讨[J]. 物理进展,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.157371.
摘要: 高中物理探究式教学中应用“问题串”的教学方法进行教学能有效促进科学探究活动的顺利开展。本文通过理论研究和案例设计,并以“实验:探究加速度与力、质量的关系”为例阐述了应用“问题串”进行探究教学时,教师如何设置一系列有针对性的问题对学生进行有效引导,促进学生不断达成探究目标,培养学生的物理学科核心素养。
关键词: “问题串”;探究式教学;高中物理;教学设计
DOI:10.12721/ccn.2024.157371
基金资助:

“问题串”是教学过程中一种常用的教学方法。教师根据授课内容和学生特点,以某一问题或某一主题为中心,设计的具有一定逻辑结构的一系列问题,从而引导学生形成一个发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维过程,完成思维从具体到抽象、从零散到系统的过程。探究式教学是指在教师的引导下,学生通过亲身体验、深入思考、科学探索、协同协作等方式主动获取知识进而解决问题的一种教学模式。在探究式教学中,教师精心构建的“问题串”设计直接影响学生能否有效沉浸于探究活动之中,发展学生分析问题解决问题的能力。本文将以“实验:探究加速度与力、质量的关系”一节为例,进一步探讨在探究教学实践中如何有效地运用“问题串”。

1设定探究式教学目标

探究目标构成了探究式教学的基石与导向。在“实验:探究加速度与力、质量的关系”一节中,实验的基本思路对于学生来说并不困难,因此教学重难点在于让学生亲历探究过程,领悟探究的本质,从实验数据中提炼加速度与力、质量之间的关系,以及能透过图表分析揭示物理规律。

2“问题串”在教学过程中的设计

2.1创设情境,引出新课

(投影:播放打桌球视频。请同学们观察并思考问题。)

问题1:桌球的运动状态变化包括哪几种情况?共同点是什么?

问题2:桌球杆对球的作用力如何改变球的运动状态?

问题3:假设球的质量不同,球的运动状态是否有变化?

设计意图:教师以打桌球为例,通过分析桌球杆对球运动状态的影响,引导学生从原有认知“力是改变物体运动状态的原因”提升为“力是产生加速度的原因”。

2.2定性实验,引发猜想

问题4:物体的运动状态变化是什么?判断的依据是什么?

问题5:能否对物体在外力作用下运动状态变化的过程进行更详尽的分析? 

问题6:同学们依据什么猜想影响加速度大小的因素?因素影响的关系是什么?

(学生分组讨论并提出自己的猜想,教师进行定性演示实验。)

问题7:刚刚的实验现象说明了什么?

问题8:加速度与力和质量具体存在怎样的定量关系? 

(学生分组讨论,把学生提出的几种猜想分类板书在黑板上。) 

设计意图:通过定性实验的开展,初步构建学生对物体运动状态变化与外力、自身体量关联性的直观认识,为后续深入探讨其定量关系奠定坚实的认知基础。

2.3设计方案,分析讨论

请同学们参考教科书中的实验装置示意图来设计实验方案。

问题9:实验中如何探究加速度与力和质量的影响关系?

问题10:通过学习的内容,在实验中怎样让物体加速并测量?

问题11:实验中怎样测量物体运动过程中所受到的合力大小?

问题12:如何改变小车所受的拉力?

问题13:怎样尽量减小摩擦力的影响?怎么判断是否平衡好了摩擦力?

问题14:每次改变小车质量是否需要重新测量摩擦力?应如何操作?

问题15:实验时,小车摆放在什么位置?应先开电源还是先释放纸带? 

问题16:细线与重物和小车链接在一起,其拉力和重物的重力相等吗? 

设计意图:教学策略侧重于启发式提问,鼓励学生主动思考与回应,激励学生在实验设计上展现独特创意。在完善实验方案的实践中,重视模型构建与受力分析,强化问题解决与模型思维。不断引导学生深入探讨实验中出现的问题,培养严谨科学态度,全面提升学科核心素养。 

2.4小组合作,进行实验

采用小组合作探究模式实施实验教学内容,通过将学生均衡分配至不同小组。为优化实验,教师可预先制作一份微视频教程,重点介绍实验操作的关键步骤,帮助学生迅速掌握实验要领。

设计意图:鉴于实验操作蕴含诸多细微环节与注意事项,单纯依靠课堂口头讲授难免耗时且难以直观展示,故建议课前制作微课视频。不仅增强了学习的视觉效果与自主性,还优化了时间利用效率。实验活动依托小组合作模式展开,旨在通过成员间的分工与交流互动,增进学生的实践操作技能与团队协作能力。

2.5数据处理,分析论证

问题17:根据测量结果能得到什么结论?怎样才能直观地反映出定量关系?

问题18:数据处理时,加速度和质量能否转化成指向正比例关系吗?

问题19:请同学们分析误差来源,并讨论如何改进实验方案?

设计意图:在本环节采用作图法进行数据处理,要求学生们能够深入分析并巧妙构建出能够精确反映两个物理量间关系的图像模型。在数据处理过程中,化曲为直的思想可以提高学生的综合分析能力。

2.6形成结论,拓展应用

问题20:生活中有哪些例子可以证明我们今天的实验结论?

设计意图:本环节通过讨论总结得出实验结论,并让学生举出自己生活中的实例验证,培养学生的问题意识,将物理学习联系生活实际,充分发挥学生的主观能动性。

3“问题串”设计原则

3.1设计“问题串”要围绕教学目标

教师在设计“问题串”时需紧密贴合教学目标、核心要点及学生认知的难点。这要求教师深入剖析知识结构,了解学生的认知发展阶段,巧妙构思以循序渐进的方式引领学生向最终学习目标迈进。通过这种精心策划的问题引导策略,激发学生的求知欲,逐步发展高级思维能力。

3.2设计“问题串”要有梯度

教学中教师应依据学生认知水平,设计递进式“问题串”,环环相扣,由浅入深,逐步启发学生思维。通过铺设适当难度问题配合辅助性提问,引导学生跨越学习难点。使大多数学生通过努力思索后能“跳一跳,够得到”。促进学生在挑战中逐步积累知识,提升分析和解决问题的能力。

3.3设计“问题串”要有逻辑结构

在设计“问题串”应强化知识梳理,完善知识结构体系,强调问题间的逻辑关联而非简单堆砌,旨在通过精心设计的问题序列引导学生逐步揭示规律,深化对知识内在逻辑的把握,推动概念理解的深化。不仅巩固学生的知识框架,还可以全面提升学生的逻辑思维与探究能力。

3.4 设计“问题串”要注意创设情境

物理学理论对人类的实践有重要的主导作用。教师应善用学生日常生活中的具体实例与熟悉现象作为切入点,巧妙融入问题设置之中,使物理学联系生活实践,培养学生的问题意识,让学生自己举例,发现问题并解决问题,充分发挥学生的主观能动性。

总之,在物理探究式教学中,精心构建的“问题串”不仅是优化课堂教学、拓宽认知视野的高效策略,也是引导学生步入自主探索学习旅程的强有力工具。教师应根据教学内容的难易程度和学生的现实基础,努力设置有效的“问题串”,促使学生主动、顺利地完成学习任务,掌握自主探究物理实验的本领,更好地理解物理规律的本质。

参考文献:

[]于海波. 物理课程与教学论[M].长春.东北师范大学出版社.2019.163

[2]高禄.“问题导引探究”模式下的物理实验教学——“探究加速度与力、质量的关系”教学设计[J].中学物理教学参考,2017,46(08):30-31.

[3]何元,罗芳秀.基于学科核心素养的《探究加速度与力、质量的关系》教学设计[J].物理教学探讨,2020,38(12):69-72+76.

[4]周怡.用“问题串”点燃创造性思维之火——浅谈“问题串”在物理探究实验教学中的有效运用[J].中学教学参考,2011(08):38-39.

 于海波. 物理课程与教学论[M].长春.东北师范大学出版社.2019.163

 高禄.“问题导引探究”模式下的物理实验教学——“探究加速度与力、质量的关系”教学设计[J].中学物理教学参考,2017,46(08):30-31.

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