1、1“问题解决”模式在中学物理实验教学中应用物理知识是在观察和实验的基础上，通过概括、总结得出来的.学习和研究物理学的基本概念，基本规律，将物理知识应用于日常生活，都离不开观察和实验这一重要的科学研究方法.本文就“问题解决”模式在中学物理实验教学中的应用做些简单的探讨. “问题解决”模式是美国教育界 20 世纪 80 年代首先发展起来的一种教学模式.它以问题解决为中心，注重学生的独立活动，着眼于创造性思维、意志力和知识迁移能力的培养.实施的关键在于突出学生的主体性，发挥教师的主导性.与现在提倡的探究式教学相吻合.借鉴我国有关学者的研究 对上述模式作如下解释：第一步，根据教学目标、教学内容、学生的
2、心理特点和认知水平，设置贴近生活生产和学生实际、合理有效的问题情境，为学习或研究的问题的提出营造氛围、奠定基础.第二步，分析问题情境，从中提炼出需要学习或研究的真实的物理问题.第三步，学生根据问题的类型、性质和已有知识与经验，依托教材，明确问题的条件，通过观察、联想、思维、讨论等进行尝试，形成解决物理问题的可行性方案.第四步，根据问题解决方案，理顺问题解决的思路，运用分析与综合、抽象与概括、归纳与总结等方法，经历解决问题的过程，使问题获得解决，完成学习任务.第五步，通过应用、反思和总结，检验、评价问题解决方法的科学性、全面性和推广性，从而形成新的物理认知结构，2真正掌握解决问题的科学方法并学会
3、灵活运用. 一、 “问题解决”模式在物理实验教学中的应用案例 1.学生实验 在做学生实验“单摆测重力加速度”时，常规的教学往往是先每个桌上放好实验器材，老师给出实验步骤及注意点，学生们按照步骤装好器材，测量、计算、完成.我没有按部就班，而是尝试用“问题解决”模式来上这节课. 一开始我没有告诉学生们要做什么实验，而是给他们 5 分钟时间到实验准备室寻找他们认为可以测教室里的重力加速度的器材（只要求记下器材名称、数量等，但不要带出准备室） ，学生们去观察后经过讨论，给出了三种方法：一、使用弹簧秤和一个已知质量的砝码，用弹簧秤称出砝码的重力，利用 G=mg 就可算出；二、使用打点计时器、纸带、重锤，
4、利用打点计时器测出重锤自由下落的加速度，就是重力加速度 g；三、使用小球、秒表、直尺，测出小球自由落体的高度和时间，利用 h=gt2/2计算出重力加速度.学生们通过讨论认为方案一最简单，方案三由于自由落体高度低，时间太快，无法用秒表准确测量，误差太大不具备可操作性.对于他们的方案我给予了肯定.通过短短的 10 分钟，使学生们了解了今天要解决的问题，也明白了问题的解决有很多种途径，使他们的思维活跃了起来.接下来我抛出了今天要做的实验，告诉他们还可以用单摆来测重力加速度，学生们的兴趣一下就来了.我没有直接告诉他们怎么组装一个单摆和进行测量，而是先让他们复习单摆知识，然后给他们提供了一张表格（如下）
5、 、一个很小的钢球、一个比较大的塑料球、一根约 1 m3的细线、一根约 1 m 的橡皮筋. 表 1 所需测量物理量测量工具如何减小测量误差学生们通过讨论很好的完成了表格，其实也就掌握了实验原理及步骤.但接下来实际操作时问题又出来了，他们不知道该用哪些材料来做一个合适的单摆.我告诉他们可以自由组合然后尝试一下，看能否很好的完成实验.经过尝试学生们很快找到了合适的组合.加上我补充的一些细节，学生们在极短的时间内做完了实验.最后我要求学生们通过讨论来总结这个实验的原理、操作步骤、以及误差分析，完成实验报告. 通过使用“问题解决”模式进行学生实验教学，摆脱了以往为了做实验而做实验的教学方式，也使学生对
6、于实验中存在的误差有更直接的感受和理解，对学生的思维的训练也更有效. 2.课外小实验 在指导课外兴趣小组时，我也尝试了这种教学方式.在学习完电磁感应这一章内容后，结合我国正在大力宣传的节能环保理念，要求学生们4 人一组自由组合，设计并制作一个微型手摇发电机，要求取材方便，结构简单，并用表格的形式记录所需器材和制作方法.刚开始学生们感到无从下手，我没有直接告诉他们方法，而是和他们一起复习了电磁感应现象.复习后，学生们豁然开朗，纷纷讨论起来，拿出了自己的设计方案.对于他们的方案我也没有急于表态，而是把它们拿出来全班讨论，讨论各个方案的可行性及可能遇到的问题.这给了学生们一个发表自己见解和接受别人建
7、议的机会，增强了学生的交流能力. 经过讨论和修改，学生们开始找材料制作自己的发电机，但制作过4程并没有他们想象的那么顺利，出现了各种他们没有预料到的新问题.如，很多小组采用废旧 pvc 管绕制线圈，然后放入强磁铁来回摇动来获得电能.但他们做好了开始摇晃时，并没有看到小灯泡发出他们期待的亮光.看着学生们失望的表情，我没有直接告诉他们解决的方法，而是指导他们一起分析可能的原因，如，发电机结构是否合理，小灯泡的规格是否合适.有学生立刻想到增加线圈匝数可以提高电动势，还有的同学想到把小灯泡换成 LED，可以降低驱动电流.在得到我的肯定后，学生们更改了他们的制作.当他们再次摇的时候，LED 亮了一下，学
8、生们兴奋的呼喊出来，可是他们发现 LED 只是偶尔亮一下，大多数时候都不亮，但这时学生们不再象开始时那样迷茫和无助，而是积极讨论可能的解决方法，可是最后没能解决问题. 这时候需要老师发挥指导作用了.我观察后，认为是 pvc 管太粗，导致大量磁通量被抵消，使得线圈的磁通量变化率很小，只是有时候磁铁的位置比较合适才使灯亮了，但我没有告诉他们，而是给他们讲了一个习题：图 2 如图 2 所示，两个同心放置的同平面的金属圆环 二、 “问题解决”模式在物理实验中的教学策略 “问题解决”模式在应用过程中要注意一些基本策略. 1.注重问题的选择和呈现 在实验教学中提供给学生的问题应当要容易被理解和接受，有一定
9、的意义，否则无法引起学生的兴趣.但也不能太容易，要符合维果斯基的最近发展区原理，让学生感觉到研究的问题与学习过的知识有一定联系，自己应该能解决，但似乎又没有明显的解决之道.这样可以激励学生跳一5跳，摘到桃子. 2.注重问题的开放性 要能使问题产生新的问题或者具有拓展性，成为新知识的增长点.在本文的第二个案例中，笔者指导学生制作的手摇式发电机只是一个组成部分，接下来还安排了整流电路的学习及电能的储存，整个装置装好后，可以替代干电池用在家庭遥控器、手电筒中，大大减少干电池的使用量，这样不仅使学生学习到系统的知识，而且使研究具有了社会价值. 3.积极倾听，重在引导 在“问题解决”模式中，教师是学生学
10、习的组织者、合作者、参与者，教师的作用在于引导.在这个模式下教师不是知识的权威，而是引领者，教师应当要放低姿态，学会倾听，感受学生失败时的伤心和成功时的喜悦.把大量讨论分析的机会留给他们自己，使每个人感受到自己和团队的力量，使他们的团队合作精神和交流能力得到培养.只是在学生遇到无法解决的问题或超出了他们的知识范围时，教师再利用自己的知识优势指导学生，这样，就把学习的主动权交给了学生，充分发挥了学生的学习主体性. 三、 “问题解决”模式在物理实验教学中的意义 传统实验教学中教师讲解过多，留给学生的思考和操作的机会太少，“问题解决”模式教学，突出学生主体地位，注重学生思维的发展及提问能力的培养，转变传统实验教学方式，变教师讲解实验为学生在教师引导下探索实验，鼓励学生亲身参与到实验中去，让学生成为知识的建构者，深刻理解知识的同时体验解决问题带来的成就感、喜悦感. 6在实验教学中应用“问题解决”教学模式，把教师解放了出来，使教师真正成为学习的引领者，使学生养成了在学习中勇于不断尝试，探索解决问题的方法的习惯，提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力. 江苏省苏州吴江高级中学 （215200）
