蔡 麗

(南京師范大學(xué)附屬中學(xué)新城初級(jí)中學(xué),江蘇 南京 210000)

1 研究背景

愛(ài)因斯坦指出：提出一個(gè)問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更重要?？茖W(xué)探究是初中物理課程的重要內(nèi)容，提出問(wèn)題是科學(xué)探究的重要步驟。一個(gè)好的問(wèn)題，能給予學(xué)生探究的方向和動(dòng)力，能激發(fā)學(xué)生的探究欲望。因此，培養(yǎng)學(xué)生具有初步的提出問(wèn)題的能力是初中物理課程目標(biāo)之一，[1]也是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。然而有研究表明：初中學(xué)生隨著年齡增長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題的積極性逐漸降低，學(xué)生的提問(wèn)能力亟待提高。

2 教材與學(xué)情分析

“二力平衡”是初中力學(xué)的重要內(nèi)容，是研究“力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的關(guān)鍵。筆者對(duì)本節(jié)課設(shè)定了如下教學(xué)目標(biāo)：(1) 通過(guò)對(duì)生活中常見現(xiàn)象的觀察與分析，建構(gòu)平衡狀態(tài)與二力平衡的概念；(2) 通過(guò)探究，知道二力平衡的條件；(3) 能運(yùn)用二力平衡知識(shí)解釋相關(guān)現(xiàn)象。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是：二力平衡的條件及其探究，教學(xué)難點(diǎn)是：探究過(guò)程中的器材選擇和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，教學(xué)中可以利用物理實(shí)驗(yàn)具體形象地展示“二力平衡”的相關(guān)知識(shí)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的探究情境，強(qiáng)化學(xué)生的感知并糾正感知中的錯(cuò)覺(jué)，[2]讓學(xué)生經(jīng)歷從提出問(wèn)題到通過(guò)探究、解決問(wèn)題，并能夠在此基礎(chǔ)上提出新問(wèn)題，層層遞進(jìn)，循環(huán)上升，從而培養(yǎng)學(xué)生的提問(wèn)能力。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 趣味引入，引發(fā)認(rèn)知的不平衡，激活學(xué)生的提問(wèn)熱情

在新課的開始，可以通過(guò)圖片、影像或敘述，讓學(xué)生觀察、回憶相關(guān)的現(xiàn)象與事實(shí)。也可利用趣味實(shí)驗(yàn)引入課題，使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有認(rèn)知之間形成一種不平衡。把學(xué)生引入一種與問(wèn)題相關(guān)的情境，造成懸念，從而使學(xué)生的記憶、注意、思維凝聚在一起，達(dá)到智力活動(dòng)的最佳狀態(tài)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)。[3]

教學(xué)片斷一：展示“懸浮的火柴”

教師提問(wèn)：如果一個(gè)物體只受到重力的作用，能懸浮在空中嗎？學(xué)生依據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，答案是否定的。此時(shí)教師將一根火柴放置在(魔術(shù))撲克牌上，適當(dāng)彎曲撲克牌，呈現(xiàn)出火柴“懸浮”的效果(圖1)。

圖1

為增加學(xué)生的對(duì)比感，提前給學(xué)生準(zhǔn)備了(普通)撲克牌和火柴，學(xué)生觀看了教師演示，在驚訝之余自己嘗試卻沒(méi)有成功，火柴依舊靜止在撲克牌上。于此，懸念就產(chǎn)生了：這是真的嗎？為什么老師的火柴可以懸浮在空中呢？

設(shè)計(jì)意圖：用魔術(shù)作為新課引入，出乎意料的現(xiàn)象會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的疑問(wèn)，但這種問(wèn)題還不能稱之為科學(xué)問(wèn)題，因?yàn)榫劢剐圆粡?qiáng)、指向性不眀。但這個(gè)問(wèn)題會(huì)像火種一般，點(diǎn)燃了學(xué)生繼續(xù)探究的熱情和欲望。特別是在本節(jié)課的最后，教師將魔術(shù)撲克交給學(xué)生，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了其中的奧秘：撲克上有透明細(xì)絲，豁然開朗。因此在教學(xué)中，通過(guò)趣味實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例引入，能夠讓學(xué)生自然而然地產(chǎn)生提問(wèn)的興趣，并將疑問(wèn)帶進(jìn)課堂進(jìn)行解決。

3.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，豐富感性體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生提問(wèn)的思維水平

初中學(xué)生對(duì)比較抽象的物理知識(shí)較難提出探究性的問(wèn)題，如何將抽象的知識(shí)形象化？這就需要教師在教學(xué)中有意識(shí)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生的體驗(yàn)。只有親身體驗(yàn)之后，學(xué)生才會(huì)有更深刻的感受，才能在體驗(yàn)中產(chǎn)生疑問(wèn)，從而提出有價(jià)值的問(wèn)題。教師精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行思考，從而提升學(xué)生提問(wèn)的思維水平，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度，引發(fā)強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而主動(dòng)獲取物理知識(shí)。

教學(xué)片斷二：體驗(yàn)觀察，認(rèn)識(shí)二力平衡

(1) 平衡挑戰(zhàn)：嘗試用一根手指，平穩(wěn)支撐你的物理課本(圖2)。

圖2

圖3

總結(jié)：課本靜止在我們指尖時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變，這樣的狀態(tài)稱為“平衡狀態(tài)”。

(2) 演示：電動(dòng)機(jī)豎直向上勻速吊起娃娃(圖3)。

提問(wèn)：這個(gè)娃娃的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否保持不變，是否處于平衡狀態(tài)？

總結(jié)：平衡狀態(tài)是指物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

展示自制教具：紙牌被三根皮筋拉著處于靜止?fàn)顟B(tài)(圖4)。

圖4

提問(wèn)：紙牌處于什么狀態(tài)？如果忽略自重，它受幾個(gè)力作用？

總結(jié)：對(duì)于紙片，這三個(gè)拉力的作用效果相互抵消，我們把這樣的一組力稱為平衡力。

提問(wèn)：忽略自重，如果希望紙牌只受兩個(gè)力，可以怎樣操作？剪斷一根皮筋瞬間，紙牌能否保持平衡？紙牌再次靜止后，紙牌處于平衡狀態(tài)嗎(圖5)？

圖5

總結(jié)：如果一個(gè)物體在兩個(gè)力的作用下，處于平衡狀態(tài)，我們就說(shuō)這兩個(gè)力相互平衡，簡(jiǎn)稱二力平衡。剪斷皮筋的瞬間，兩個(gè)拉力不平衡。靜止后紙牌又受力平衡，說(shuō)明二力平衡需要滿足一定的條件。

設(shè)計(jì)意圖：“平衡狀態(tài)是否只有靜止？平衡狀態(tài)就是二力平衡？二力平衡是否只指水平方向的平衡？”面對(duì)學(xué)生頭腦中可能存在的以偏概全的認(rèn)識(shí)或思維定勢(shì)，在本案例中，教師設(shè)計(jì)了三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從不同維度認(rèn)知“平衡狀態(tài)”，啟發(fā)學(xué)生的思維。對(duì)于“二力平衡時(shí)兩個(gè)力需要滿足的條件”，教師沒(méi)有直接提出問(wèn)題，而是通過(guò)自制教具，演示“紙牌在三個(gè)拉力作用下平衡、剪斷一根皮筋瞬間不平衡、紙牌在兩個(gè)拉力作用下再次平衡”的變化過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)從剪斷一根皮筋瞬間的“不平衡”到再次“平衡”，紙牌的受力情況發(fā)生了變化。據(jù)此，與“條件”相關(guān)的問(wèn)題自然就會(huì)在學(xué)生頭腦中生成。

此案例中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生補(bǔ)充了豐富的感性經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的提問(wèn)的思維水平，也對(duì)學(xué)生有效猜想有啟發(fā)作用。

3.3 通過(guò)“大問(wèn)題”，引出“子問(wèn)題”，喚醒學(xué)生的提問(wèn)意識(shí)

在教學(xué)中教師給予得越多，學(xué)生能夠提出的問(wèn)題往往就越少。學(xué)生之所以不愛(ài)提問(wèn)、不會(huì)提問(wèn)，在很大程度上是由于教師在教學(xué)中壓縮了學(xué)生的提問(wèn)空間。有些教師在備課時(shí)往往把教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)得很具體，要解決的問(wèn)題如劇本般得都放在PPT上，美其名曰“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”。但是在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如果問(wèn)題都是由教師安排好，學(xué)生只負(fù)責(zé)解決，那么學(xué)生就感受不到主動(dòng)提問(wèn)的作用和意義，久而久之學(xué)生的提問(wèn)能力得不到有效的培養(yǎng)。

為了改變這種局面，教師可以在教學(xué)中提出一些幫助學(xué)生定方向的“大問(wèn)題”，鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)“大問(wèn)題”的解決提出更加聚焦的“小問(wèn)題”，然后師生合作探究。這既是對(duì)學(xué)生積極主動(dòng)參與教學(xué)的邀約，也是喚醒學(xué)生提問(wèn)意識(shí)的有效策略。

教學(xué)片斷三：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究二力平衡的條件

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究二力平衡的條件既是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是本節(jié)課的難點(diǎn)。在探究二力平衡條件環(huán)節(jié)，筆者設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)問(wèn)題。

問(wèn)題1：你認(rèn)為二力平衡時(shí),兩個(gè)力需要滿足什么條件？

問(wèn)題2：要想判斷猜想是否正確，你會(huì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？我們可以從哪些方面進(jìn)行思考？

對(duì)于問(wèn)題1，學(xué)生依據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)不難做出猜想，即二力等大、反向、共線、同體。對(duì)于問(wèn)題2，在“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”這一大問(wèn)題的框架下，教師首先要引導(dǎo)學(xué)生分解問(wèn)題，也就是思考從哪幾個(gè)方面來(lái)設(shè)計(jì)。此時(shí)學(xué)生會(huì)提出以下“子問(wèn)題”：

(1) 需要選擇怎樣的器材？

(2) 確定什么為研究對(duì)象？

(3) 如何對(duì)研究對(duì)象施加兩個(gè)力的作用？

(4) 如何判斷平衡狀態(tài)發(fā)生了改變？

師生圍繞這些子問(wèn)題展開討論和研究，這些更加聚焦、更利于有序探究的“小問(wèn)題”，都應(yīng)該是學(xué)生在教師的啟發(fā)下提出，而不是由教師直接給出。

設(shè)計(jì)意圖：教師給學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在“大問(wèn)題”的引領(lǐng)下，學(xué)生自然會(huì)思考：在選擇研究對(duì)象、提供兩個(gè)力、探究多個(gè)因素影響的物理現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該采用什么方法來(lái)研究？在本案例中，教師不僅關(guān)注學(xué)生在問(wèn)題解決中的表現(xiàn)，也關(guān)注學(xué)生提出問(wèn)題的過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生思考：從哪幾個(gè)方面來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？在“子問(wèn)題”的引領(lǐng)下，學(xué)生積極思考、動(dòng)手實(shí)踐，其問(wèn)題意識(shí)和解決問(wèn)題的能力都得到了提高。

3.4 追問(wèn)引導(dǎo)，澄清問(wèn)題關(guān)鍵,提升學(xué)生提問(wèn)品質(zhì)

初中生的理性思維能力依然有限，對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)程中某些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)有時(shí)是浮于表面的。所以學(xué)生提出的問(wèn)題，包括對(duì)問(wèn)題的解決難免存在偏差。這就需要教師通過(guò)不斷追問(wèn)，幫助學(xué)生澄清問(wèn)題關(guān)鍵所在，引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到自己思維的局限性，產(chǎn)生有價(jià)值的質(zhì)疑，進(jìn)而促使他們提出更有品質(zhì)的問(wèn)題。學(xué)生提升提問(wèn)品質(zhì)的過(guò)程，其實(shí)也是學(xué)生發(fā)展思維、完善認(rèn)知、實(shí)現(xiàn)遷移的深度學(xué)習(xí)的過(guò)程。

教學(xué)片斷四：選擇研究對(duì)象，探究二力平衡條件

關(guān)于如何選擇實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象這個(gè)問(wèn)題，課本上已經(jīng)給出了實(shí)驗(yàn)裝置圖，學(xué)生大多會(huì)選擇輕質(zhì)小卡片作為研究對(duì)象，利用鉤碼對(duì)卡片產(chǎn)生拉力作用(圖6)。

圖6

師：你們?yōu)槭裁礇](méi)有選擇塑料片作為研究對(duì)象？

生：小卡片所受重力小于塑料片。

師：為什么要選較輕的物體作為研究對(duì)象？

生：因?yàn)槲覀冄芯康氖嵌ζ胶?，所以需要找較輕的紙片作為研究對(duì)象，這樣其重力可以忽略不計(jì)。

師：塑料片一定不能作為研究對(duì)象么？

教師追問(wèn)到此，下面的問(wèn)題就由學(xué)生來(lái)表述了。通過(guò)引導(dǎo)，學(xué)生可能會(huì)提出以下問(wèn)題：

問(wèn)題1：如果在塑料片的兩邊掛上更多鉤碼，塑料片兩邊細(xì)繩能繃直在同一直線上嗎？

問(wèn)題2：如果需要選擇較輕的物體作為研究對(duì)象，那這個(gè)“較輕”其實(shí)是相對(duì)什么而言的？

問(wèn)題3：我們研究二力平衡時(shí)，研究對(duì)象所受重力可忽略(理想化方法)的前提是什么？

設(shè)計(jì)意圖：上述問(wèn)題具有層次性，學(xué)生提出問(wèn)題1后，教師要鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在兩邊增加鉤碼后，塑料片兩邊細(xì)繩會(huì)繃直成一直線，這就和紙片的情形一樣。這時(shí)教師再幫助學(xué)生聚焦關(guān)鍵詞“較輕”，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題2，進(jìn)而體會(huì)到卡片“較輕”應(yīng)該是相對(duì)于兩邊拉力而言的，而不是相對(duì)于塑料片。接著教師引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)方法的角度提出問(wèn)題3，真正理解理想化方法在本實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)思維的拓展和升華。學(xué)生能夠理解對(duì)于質(zhì)量稍大的塑料片，只要兩邊拉力相應(yīng)增大(遠(yuǎn)大于塑料片所受重力)，它也可以作為研究對(duì)象。如果教師能夠從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的角度加以悉心引導(dǎo)，那么學(xué)生的提問(wèn)品質(zhì)也會(huì)得到進(jìn)一步提升。