当前初中物理探究-白振宇.ppt

当前初中物理探究教学中 的 几个实际问题 白振宇江苏南京树人国际学校 邮箱：little5743_ 关于“提出问题” 关于“猜测假设” 关于“探究教学中的预习” 关于“概念的探究” 关于“探究中的合作任务设计” 关于“提出问题” 当前“提出问题”教学的基本状况： 态度积极，意识强烈； 教师普遍重视“提出问题”，强调培养 学生发现问题和提出问题的意识和能力! 能力有限，偏差常现! 在“提出问题”的教学实践中常出现三 种“行为偏差”! “提出问题”的三种“行为 偏差”! 偏差一：假提问多 真问题少 偏差症状：不少教师错误地认为只要不断 发问就是在“提出问题”，就是在进行探 究，导致课堂在不绝于耳的“是不是”、 “对不对”的设问和学生高分贝的“是” 、“不是”、“对”、“不对”的齐声回 答中度过。 并发症状：同样性质的偏差在中考试 题中也时有发生，如下例： 自行车是人们最常见的交通工具，从自行车的 结构和使用来看，请提出两个与物理知识相关 的问题，并针对所提出的问题作出简答。 评分标准：(1)提出的问题及解释合理得2分 只提出问题且合理的，但没解释或解释不合理 的得1分 (2)参考答案：如：问题：车胎表面为什么有花 纹？简答：为了增大粗糙程度从而增大摩擦； 问题：车铃是如何发出声音的？简答：车铃靠 振动发声。问题：行驶中的自行车为什么不需 踏动仍能前进？简答：因为自行车具有惯性。 偏差一的归因分析 ： “满堂问”提出的问题很多，回答得也热 闹。一堂课下来，学生静静思考问题的时 间却很少。究其原因，是我们很多教师没 有搞清什么才是科学探究中的问题! 美国的纽威尔和西蒙对问题所下的定义是 ：“问题是这样一种情境，个体想做某件 事，但不能马上知道对这件事所采取的一 系列行动，就构成问题。”由此可见，当 人所处的现实状态(条件与现象)与目标状 态(目标与欲望)之间存在差距时，问题随 之就产生了。 对于学生来说，当头脑的工作记忆中的知 识经验与行动目标之间出现空缺时，学生 就处于问题情境之中。 简言之，真正的问题要能引发“知识逻辑 ”与“认知逻辑”之间的内部矛盾冲突， 形成“个体知能”与“目标达成”间的“ 断层”!必须具备“障碍性”的特征。 特别需要注意的是，情境的障碍性不是一 成不变的，会随个体的认识发展而变化， 在某个时候的“真问题”换一个时期对学 生而言可能就是“假问题”!前述有关自 行车的问题就是如此!在初次接触时存在 “障碍性”，是真问题！经过初中阶段的 学习，到中考时这些情境的“障碍性”已 经消失，不能引发学生进一步的思考和研 究，其实是以“提出问题”为包装的“知 识点记忆考查”!此时就不能称其为问题 了。 假问题不能引发科学探究，假提问也不能 历练学生发现问题和提出问题的意识和能 力，相反它违背了实事求是的科学精神， 对学生科学态度的养成十分不利！所以科 学探究教学中必须杜绝假问题! 偏差二：无知问题多 科学问题少 偏差症状：教学中不少教师满足于、止步 于“问题的提出”，而对“提出的问题是 否能引发实际的探究活动”关注甚少!更 谈不上对学生的提问行为提出相应的要求 ，进行适当的规范，导致所提出的问题多 为“无知问题”! “提出问题”的三种“行为 偏差”! 所谓“无知问题”是指：问题虽具“障碍 性”，为真问题，但问题本身仅仅反映出 提问人的好奇或疑虑，而没有指出进一步 研究的思路或方向，哪怕是大致的思路或 方向。 初中探究教学中常见的无知问题 ： 一是来自于直接观察或生活常识，是在对 观察对象“是什么”描述的基础上，再加 上“为什么”和“？”而形成的。例如， “发烧病人的额头上为什么要盖一条湿毛 巾？”“覆杯实验中的水为什么不会倒出 来？”“为什么自行车骑行时不会倾倒？ ”； 另一类无知问题是远超出学生(甚至于人 类)的认知范囿，学生目前不可能解决（ 甚至于不可能理解）的“问题”，如“时 间是什么？” 并非所有的“真问题”都能引发科学探 究!由于“无知问题”仅表达了对现象的 好奇或疑惑，缺乏思维的含量和进一 步研究的空间，对后继的探究没有实 质性意义，所以难以成为科学探究的 真正起点。 偏差二的归因分析 ： 教师缺乏关于“怎样的问题才能真正 成为科学探究的起点”的基本认识 缺乏将“无知问题”转化为“科学问 题”的能力 科学认识论告诉我们，“一个问题要与科 学发现发生必然联系，就必须与发现本身 所提供的知识发生某种必然的联系”，就 必须对现有知识结构提出质疑和挑战。这 就是说只有哪些指向已有知识，触及现象 背后的知性本质，而非仅仅停留在表象描 述的问题，才是能导向科学探究，对科学 探究有实质性意义的问题“科学问题”。 当然强调“科学问题”对于探究教学的意 义并非完全否定“无知问题”的价值。“ 无知问题”是学习者好奇心和求知欲的表 现，教学中保护这种好奇心和求知欲是帮 助学生敢于提出问题，树立探究自信，进 行科学精神教育的一项重要内容，但不能 仅仅止步于此! 经过一段时间“提出问题”的历练，使学 生对“问题”的认识逐步由浅入深，从简 单到复杂，并初步养成将完全无知的问 题转化为渗透一定经验的、或知识的、 或理论的、有所知又有所不知的科学问 题的意识与能力，是科学探究教学应该 达成的目标之一。 偏差三：重提问结果 轻问题生成 偏差症状：当学生提出的“原始问题”存在某些 不足，与教师事先设定的“科学问题”不能完全吻 合时，教师为了尽快地将学生的问题纳入自己的“ 探究轨道”，全然不顾学生的学习背景、思维特征 ，忽略原始问题与科学问题间的区别，有意无意地 “屏蔽”从原始问题上升为科学问题的“生长”过 程，或将学生的问题搁置一旁自说自画，或生拉硬 扯、或巧言令色，将学生的问题“强扭”成教师的 问题 “提出问题”的三种“行为 偏差”! 总之，经过教师如此这般的“处理”，一个成 品的提问结果-“科学问题”就突兀地、草 率地呈现在学生面前，而与“问题生成”相联 结的多样的实验探索和理论研究的“学科营养 ”却悄然而逝。 与上述两种体现在“形成的问题”(即提问 结果)上的偏差不同，偏差三是反映在“问 题的形成”(即提问过程)的不足 ! 偏差三的归因分析 ： 教师不能全面理解问题在探究活动中 的地位与生长规律、或(和)缺乏指导 学生“生成”科学问题的路径与方法 ； 多数教师片面地认为“提出问题”是探究 的“第一环节”，是探究的“第一步”， 是探究的“源头”! 殊不知这一“源头”同时也是探究的“结 果”，它不可能“从天而降”，更不会先 验地存在于人的头脑中! 问题生成的一般途径： 觉察 明晰 表达 第一阶段：问题的察觉 核心是：问题意识与察觉技能； 具体说明：在头脑中有问题意识，即具有 发现条件、现象与已有认知结构存在矛盾 的意识，并能在深入理解“问题情境”结构( 各种要素与联系)的基础上初步明晰“断层” 之所在。 第二阶段：问题的明晰 核心是：思维的技能； 具体说明：应用思维方法，通过思维活 动区分出条件与目标，建立明晰的初始 状态和目标状态，使问题进一步明朗化 。 第三阶段：问题的表达 核心是：表达技能 具体说明：能够用口头、书面语言等形式 准确地、科学地表达出问题，使他人有可 能了解、理解问题的确切含义。 问题只能在科学探究中通过探究者的知能 结构与环境的反复感知、相互作用、不断 统合，从无到有、从模糊到清晰、从偏颇 到正确、从现象到本质地逐步生成与明晰 ，从这个意义上说，整个探究过程就是一 个“问题”不断明晰的过程! 正因为如此，课标中才将“提出问题”视 作 “浸透”于探究过程中的一个“要素 ”，而非探究的一个“环节”。 三种“行为偏差”的宏观归因分 析： 经历缺失(无行) 知识缺陷(无“知 ”) 能力缺陷(无“能 ”) 行为缺陷(无为) 效果缺陷(无效) 大部分现职教师在学生时代没有经受过“ 探究学习”的历练 ； 新课程培训又多从课程论、教学论的角度 切入，而很少将科学探究作为一种认识过 程来阐述 ； 导致他们在思想上对什么是问题？是否所 有的问题都能引发科学探究？是否所有的 提出问题的经历都能起到“培养学生发现 问题和提出问题的意识和能力”等，还缺 乏全面而深刻的认识。造成教师认识上的 “无知”。 上述认识上的“无知”又造成教师在问 题的设计、评价和提问的实施、指导等 一系列执教能力上的“无能”，并最终 导致在课堂上教堂行为上的“无为”， 和教学效果上的“无效”，使对学生提 问素质的培养处于自生自灭，长期低水 平徘徊的状态。 行为偏差的矫正： 一.加强理论学习，确立有效问题的标准 我们有必要针对实际探究活动中的提问行 为，从科学认识论与方法论即科学哲学的 高度重新审视科学探究的本质，确认科学 探究中“有效问题”与“有效提问”的标准与 特征，并以此为基础来矫正教学中所出现 的“提问行为偏差”。 教师要加强理论学习，确立探究中有效问 题的标准，并通过具体的教学实践，将此 标准传递、渗透给学生，使他们也知晓“什 么样的问题才会引发科学探究”，从而让他 们学会辨别“真问题”与“假问题”、“无知问题 ”与“科学问题”。 这一问题已经得到关注，并在近年的中考试题中 有所体现，如下例： (2009江苏) 玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎，而掉到 沙坑里却不容易破碎老师要求同学针对这一现 象，提出一个问题下面是四位同学的发言，其 中较有价值且可探究的问题是(D) A“玻璃杯掉到水泥地上会破碎，是因为地面 比较硬” B“玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎吗 ？” C“为什么玻璃杯掉到水泥地上会破碎，而掉 到沙坑里却不容易破碎呢？” D“玻璃杯掉到地上是否破碎与下落高度、地 面的软硬程度有什么关系？” (2010扬州) 如图所示，将两手的食指放 在铅笔的两端下面，尽量使 铅笔保持水平，向铅笔的中 部移动手指（也可以用直尺 做）。重复几次，你观察到 的现象是_。就观察到的现象， 提出一个有价值且可探究的问题 _。 (2011扬州) 2010年诺贝尔物理学奖授予两位研究石墨煁材 料的教授，石墨烯是一种人类至今发现的厚度 最薄、强度最高的材料，针对这一发现同学们 提出了以下几个问题，你认为较有价值且可探 究的问题是( ) A.石墨烯为什么很薄？ B.如何提取石墨烯这种物质？ C.石墨烯在生活中有什么用处？ D.石墨烯的强度与石墨烯的厚度、面积有什么 关系？ 行为偏差的矫正： 二.重视问题情境的设计，有效杜绝假问题 问题情境是真实探究情境的“纯化”和“显化” ， 是孕育真问题的土壤，它能有效地造成“认 知冲突”，从而引发学生的“提问欲望”，因此 设计、建构一个有意义的、鲜明的、易于学生理 解的问题情境是避免提问中出现“巧妇难为无米 之炊”的窘境，引发有效提问，杜绝假问题的重 要举措。 行为偏差的矫正： 三.突显提问过程，锤炼提问的指导技能 首先教师要认识到科学问题的生成有一个从“孕 育”到“明晰”，直至“被准确表述”的过程， 这一过程需要探究者观察与思维的深层投入，是 培养学生的问题意识与能力的唯一重要的途径。 因此在教学中应有意识地“放大”、“突显”提 问过程。 其次为了通过教师适当的点拨，让学生 “跳 一跳”就能理解问题、产生问题或转化问题， 从而在实际的提问经历中，逐步体会、感悟、 理解、认同乃至掌握有效提问的思路、策略与 方法，最终获得有效提问能力的增长，教师就 必须有意识地锤炼自身对有效提问的指导技能 ，主要有： 对“问题察觉”的指导 对“问题转化”的指导 对“问题评价”的指导 对“问题察觉”的指导： 察觉问题的存在，特别是从“习以为常”的现 象中觉察出问题，需要敏锐的观察和深刻的洞 察力，也是不少学生感到困难的地方! 一是指导学生全面、准确地观察、描述 现象； 例如：用筷子在锅里作圆形搅动，使面汤旋转 起来，这时面条便自然会集中到锅底中心，再 用筷子到锅底中心去挟。 类似：一杯泡好的茶，用勺子作圆形搅动，茶 叶会向杯底中心聚集。 二是指导学生多方发散、多维联想，尽可 能多地占有与当前现象相关联的信息，从 中分析比对、挖掘延伸，揭示矛盾，从而 产生问题。 如学生看见“蓝天”、“骑车”等惯常景象一般 是很难提出问题的，但如果联想到“空气本身是 无色的”、“自行车失速时会倾倒”等信息，就 能较容易地觉察出其中蕴含的问题； 三是指导学生逐步掌握多样的提问方法，学会 从不同的角度审视信息、变换结构，从而生成 问题。 如从定性研究角度，常用的有：从揭示事物的 因果联系入手的因果提问法，条件提问法，极 限提问法、逆向提问法、归因解释提问法等； 从比较事物间的异同入手的比较提问法、联想 提问法、类比引伸提问法等；从定量研究的角 度，有定量表征提问法(能否用数量表征？如何 表征或测量？)、定量规律提问法(有无定量规 律？有怎样的定量规律？) 等；还有从物理应 用的角度、从技术设计的角度提出问题的方法 对“问题转化”的指导： 一是对“无知问题”转化的指导 教师在探究教学中的一个重要职责就是 及时洞察学生所提问题的性质，引导学 生将无知问题转化为科学问题。转化途 径是将无知问题指向学生现有的知识背 景(前科学概念、已知理论、假说等）， 暴露矛盾，造成对学生现有的知识结构 的触动、冲击和质疑。 例如，在“覆杯实验”中，就要将“水为什么 不会倒出来”的简单问题指向力、压强、平衡 等相关的知识背景，将“水不会倒出”与上述 知识联系起来，从而将问题转化为诸如 “水不倒出来与受力什么关系？”、 “什么因素决定了水的平衡？”、 “什么力平衡了水的重力？”等等。 显然这样的问题才能为后继“覆杯实验”的 探究设计提供思路与导向，而且这种转 化依赖于在好奇基础上的进一步的思索 和追问，其实质是一个思维过程!为此指 导学生培养比较、归纳、抽象等思维技 能，提升其思维品质，是一项实现“无知 问题”转化的核心指导工作。 对“问题转化”的指导： 二是对“宏大问题”转化的指导 对哪些内容过于综合或内涵过于抽象， 难以直接进行探究的问题，可以对其进 行分解和具化，将“宏大问题”转化为由一 系列特定条件下的、可探究的子问题组 成的“问题链”，然后针对子问题实施探究 。 例如，如果让学生直接探究“凸透镜成像有什么 规律”这个宏大问题，学生往往不知如何进行探 究。相反如果将其拆分，转化为几个子问题： 凸透镜能成几种不同的像？ 什么时候成倒立缩小的像？何时成倒立放大的 像？ 凸透镜能成倒立等大的像吗？若能，则成像条 件是什么？ 如何让凸透镜成不同的像或影响凸透镜成不同 像的因素是什么？ 成不同像时物距有什么定量规律？ 当物体置于焦点以内时，能否成像？若能，成 什么像？） 将宏大问题拆解成“问题链”， 并在探究中 逐步生成、有序呈现，就能有效地引发系