物理教学中问题情境的创设 一、问题情境的内涵 一切可以引发学生探究活动的情境，都可以说是 问题情境。 认知心理学家把知识分为陈述性知识和程序性 知识两大范畴。对物理学来说，所谓陈述性知识 指的是物理学的现象、概念、规律及科学方法等 ，程序性知识指的是为学习物理知识而进行的观 察、实验、想象、分析、推理、综合等思维及思 维程序、方法等。前者是学习的内容，后者既是 学习的方法，又是学习的内容。按认知心理学的 观点，程序性知识比陈述性知识更具有概括性和 恒定性，具有更广泛的适用性，因此更有价值。 创设问题情境，开展问题研究的过程，就是进行 程序性知识学习的过程。 物理学习中的问题情境，可能是教学过 程中随机或偶然产生的，但更多地必须 依靠教师的创设和引导，因此，从这个 意义上说，教师的问题意识和创设情境 的能力，是营造问题情境的首要环节。 而学生从问题情境的进入到产生自发探 究问题，以及进一步的探究活动，又必 须依靠学生这个主体的积极参与和师生 的双边活动。二、问题情境的设计 (一)设计的指导思想 (二)设计的基本方法 (一)设计的指导思想 新课程标准的重要目标就是让学生体验科学过 程与方法，培养学生科学探究能力。而在科学 探究基本过程的六个要素中，“提出科学问题” 是第一要素。普通高中“研究性学习”实施指南 指出：研究性学习的实施一般可分三个阶段， 第一阶段即为“进入问题情境”阶段。问题情境 的创设是教师课前精心设计的，目的是为了启 发学生思维，激发学生的兴趣，为学生独立探 索知识提供引导，使学生在创设的教学情境中 ，激活知识储存，使问题与激情互动。(二)设计的基本方法 由于问题情境的创设需要教师课前设计 ，其基本目标是把问题情境转化为情境 问题(隐问题一显问题)，最终目标是激发 学生探究问题和解决问题。如何进行问 题情境的设计，这就要求教师不仅要有 问题的意识，还必须掌握问题情境设计 的一些基本方法 1把握情境的基本要素 一个物理的问题情境应该包括下列要素：背景 材料，生活经验(或旧知识)，兴趣和热情，冲 突和生疑。 背景材料包括阅读材料，教师语言描述和介绍 ，自然或实验现象的观察，教师提供的习题或 讨论题，等等。背景材料是学生进入情境的门 槛，关系到学生是否能够了解事情的原委、看 清现象的全貌。因此，背景材料又可认为是情 境到问题的奠基石和产生问题的发源地。 生活经验(或旧知识)包括学生原有的生活经验 、主观想象(错误概念)、局限性知识，等等。 它是与背景材料所产生的情境不相适应或产生 矛盾之处，是产生问题的导火线。 兴趣和热情包括学生对背景材料的关注度、兴 趣度，以及由此而产生的好奇心、参与意识和 动手实验、积极思维、讨论交流、相互合作。 显然，它是引发学生产生知识(经验)冲突，由 问题情境转化为情境问题的催化剂。同时，也 是学生学习、思维、探究、创新的激励剂。 冲突和生疑是指学生通过对背景材料的研究， 发现现有情况与头脑中的原有经验或原有知识 之间的差异、矛盾，并通过多次研究，由对某 一旧知识(经验)的生疑逐步发展为质疑，发生思 维、知识质的突破和飞跃，为自己大胆地提出 探究的核心问题做好准备。 根据上述讨论，问题情境四要素的相互作用关 系可表示为： 生活经验(或旧知识) 好奇和兴趣 背景材料 差异或冲突 生疑 质疑 新情况 思维和讨论 2注意情境的呈现方式 物理问题情境的呈现方式可以分为两种： 教学过程中偶然出现和教师设计出现。这里， 我们仅讨论教师设计的情境呈现方式。语言、 文字的描述：指学生通过教师的语言描述或阅 读材料、参考资料的查阅对比，在头脑中呈现 物理的问题情境。 物理现象的观察：指学生在物理实验和自然现 象的观察中感知问题情境。 习题结果的讨论：指学生在知识扩展讨论、 习题结果讨论中产生新旧知识的碰撞，呈现物 理的问题情境。 3确定情境的层次梯度 物理问题情境的层次一般可分为：是什么(what 和who)，为什么(why)，怎么做(how)。其内容 涉及两个方面：其一，呈现在学生面前的某一 或整个问题情境属于哪一层次；其二，某一问 题情境本身是由哪几个层次的问题情境构成。 另外，层次本身也包括深度和广度的问题，是 开放式的问题情境，还是封闭式的问题情境； 是简单的一步到位直达结果，还是层层深入的 连环情景.(三)设计的几种类型 物理的问题情境有多种多样，但其实质都是引 导学生提出核心问题，诱发学生探究的动机。 正如波普所说：“问题能激发我们去学习、去 发现、去实验、去观察”。作为教师要根据教 学内容和学生的基础，把握问题情境的四个要 素，注意问题情境的呈现方式和递进梯度，创 设合适类型的问题情境。根据物理学科的特点 ，物理的问题情境主要有下面几种类型。1实验现象情境 观察和实验是物理教学的基本方法，而 实验现象情境是指教学中利用实验现象 来创设物理问题的一种情境。我们通过 实验结果与初中生头脑中的原有概念发 生冲突，创设问题情境。例如，在进行 高中二年级“闭合电路欧姆定律”的教学 时，可以这样安排：问题情境 背景材料：初中部分电路欧姆定律，干电池(化学电池)构造 ，原理阅读材料。按图1、图2电路图分组实验，测定电池两 端电压。图1电压表读数为( )；图2电压表读数为( )(比较两 读数的大小)。旧知识：电路中用电器变化时，电池两端电 压不变。 新情况：图2电压表示数总是小于图1电压表示数。 冲突：图2电压表示数为何不等于图1电压表示数? 生疑：图2电压表示数为何会变小? 情境问题还有部分电压哪去了? 生活中很多物品是利用物理原理制成的，生活 中大量现象也包含一定的物理知识，而人们的 生活经验却有很多与物理的知识相违背。 生活现象情境就是指教学中利用人们生活经验 的局限或错误来创设物理问题的一种情境。例 如，在进行“热传导”内容教学时，可以“冬天里 ，室外的铁和木头哪个温度低”为题来设计问 题情境。又如，在进行“浮力”内容教学时，以“ 铁比水重，为什么铁船可以浮在水面上”为题 来设计问题情境。2生活现象情境 3自然现象情境 自然现象中普遍存在着物理原理和规律 ，物理知识的重要应用就是解释自然、 探究自然和改造自然。而自然现象情境 是指教学中利用客观的自然现象来创设 物理问题的一种情境。利用自然现象来 创设物理情境的事例教学上已经用得很 多、也很普遍，这里不再赘述。4知识拓展情境 学习了一个物理知识，必然要讨论其内 涵和外延，必然要使之和前后知识、相 关知识(学科)发生联系。知识拓展情境就 是在此讨论过程中向学生展开的一种情 境。例如，前面讨论的电池两端的电压 问题，实际上也是部分电路欧姆定律向 闭合电路欧姆定律的拓展问题。 再如，在进行“单摆”问题教学拓展时，提供下 列背景：某单摆的摆锤是上、下各有一小孔的 空心铁球，球内灌满水，使摆线偏离竖直线角 后让其摆动，单摆周期如何变化? 此题很易使学生进入问题情境，通过摆球质心 的变化，出现了出乎学生意料(旧经验：质心和 摆长不变)的变化，学生探究激情较高，由问题 情境到情境问题的转化中思维活跃，产生的想 法和问题也较多，通过探究使学生对质心、摆 长概念都得到了有效的拓展。 5解题矛盾情境 习题是教学中学生学习内容的一个重要的巩固 和检测手段，教学中的例题讲解讨论、习题巩 固练习，都将涉及物理问题背景。解题矛盾情 境是指教师在设计其背景时，有意识地选择特 殊背景，使学生在解题过程或结果中，出现与 原有知识或经验矛盾(或不相符)的情境(结果)， 从而引发学生产生问题，并展开讨论研究。例 如，在进行“加速度”内容教学时，提供下列背 景： 摩托车的最大速度为25ms，要想在lmin 内沿一条直线追上它前面500m处正以12m s匀速行驶的汽车，摩托车必须以多大的 加速度行驶? 此题属于物理临界问题，结果有两种可能 ，一是在未达到最大速度时摩托车已追上 汽车，另一种是摩托车在lmin内已达到最 大速度，因此，该题必须通过计算来判断 属于上述的哪种情况。事实上，很多学生 由于思维(旧知识、旧经验)的惯性，忽视 了临界问题，出现了摩托车的加速度大于 25 ms的现象，产生解题矛盾情境。三、问题情境的导入(略) (一)导入点内容的选择 1内容的问题性 2内容的主题性 3内容的程序性 4内容的激情性 (二)导入时机的选择 1课的开始 2课的中途 3课的结尾 (三)导入中教师的积极作用 1背景的描述 2引导和激励 3投入和融合