对“物理问题”设计的思考

摘要：通过准确、灵活、深刻的物理问题的呈现与解决，可以调动学生参与课堂教学的积极性和有效性，从而提高课堂教学质量和培养学生的物理思维能力。本文从教师在实际教学中对物理问题的呈现与解决所存在着的一些实际问题进行了思考与探索，提出了相应的原则和方法。

关键词：物理；设计问题；解决问题

通过物理问题呈现物理知识、展示物理过程是传统的教学方法，可以体现教师的教学基本功，它是一门教学技术，更是一门教学艺术。如何设计出物理问题、用什么样的方式解决物理问题，是物理教师在实际教学中常常遇到的困惑。本文就这些困惑谈谈自己的思考与探索。

一、问题、问题的设计、问题的解决

心理学上通常认为，当一个人要达到某个目标而又不知道如何才能达到目标时，就出现了问题。本文中的问题，特指教学中，教师为达到某一个确定的教学目标而设计出的，可以让学生进行思考与交流的物理障碍。例如，为了使学生了解相互接触的物体之间发生了弹性形变才能产生弹力，教师常常会设计“弹力产生的条件是什么？物体之间存在着摩擦力，那么物体之间就一定存在着弹力吗？”等问题。在平时的教学中，教师都会有意无意地问出很多各式各样的问题。

教师在教学中通过什么样的方式设计出物理障碍呈现给学生，才会激发起学生思考的冲动和相互交流的欲望？认知心理学认为，人的认知分为起始状态、中间状态和目标状态，当起始状态和目标状态是已知的，但从起始状态到目标状态的路径是未知的时候，才会产生问题。只有学生明确了起始状态和目标状态，才会产生想要知道从起始状态是如何到达目标状态的途径的欲望。

普通高中物理课程标准指出，高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探索、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐渐形成科学态度与科学精神。为了能让学生在学习活动中主动地动脑、动手，引发疑问、进行思考、实验操作、相互讨论等等，就需要教师在教学中创设出一定的平台。心理学的研究表明，当个人的思考与同伴的思考相互交流时，就会提升个人思维的层次。合适的解决问题的方式中，必然包含学生互动的环节。

二、问题的设计

“楞次定律的内容是什么？”“什么是加速度？”……是一个物理问题吗？当然是一个物理问题。但笔者认为这类问题总缺点物理的味道，也起不了激发起学生思考冲动的作用，有的时候也会让学生无从回答。笔者认为，物理问题的设计，需要符合三个特点，才会起到激发起学生思考的冲动和相互交流的欲望。

（一）具体的情境

物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法，所以物理问题的设计，首先要有“物”，也就是要有一个具体的情境。

【案例1】图【案例3】图

【案例1】在《法拉弟电磁感应定律》的复习课上，教师在课堂上提出的第一个问题就是：“法拉弟电磁感应定律反映的是一种什么样的现象？”课后的评课上，笔者提出了这样的观点，这个问题太过笼统，也反映不出学生对法拉弟电磁感应定律到底理解的层次如何，不妨设计一个这样的问题：1931年英国物理学家狄拉克提出关于“磁单极”存在的假设，论证了以磁单极为基础的对称量子电动力学存在的可能性。设有一个磁单极A从正上方匀速向线圈靠近，如图所示，第一次A的速度为v，第二次A的速度为2v。问：

1.两次线圈中产生的感应电流的流向有区别吗？

2.两次线圈中产生的感应电流的大小有区别吗？

3.磁单极子A两次向线圈靠近的距离相同，两次线圈中通过的电量大小有区别吗？

4.磁单极子A两次向线圈靠近的距离相同，两次线圈中产生的热量大小有区别吗？

5.……

通过这样一个有具体情境的物理问题，既能使学生有明确的思考方向，又能回顾相应的物理知识，设问的难度逐渐加深，各种层次的学生都有思考的余地。

（二）最近发展区

最近发展区理论是由前苏联教育家维果茨基提出来的，认为学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平，另一种是学生可能的发展水平。两者之间的差距就是最近发展区。教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到其困难发展到的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展。

现实的情景就是如此，过于简单的问题，学生不需要经过思考就能轻易回答，反而会起到一个扰乱课堂教学氛围、打击积极学习的学生积极性的作用；超过学生现有水平的问题，也不能激发起学生的积极性，反而使学生产生“物理这么难，我不是学习物理的料儿”的心理动机。

【案例2】在一次教学调研中，刚巧是高三的复习课《匀变速直线运动的规律》，上课教师的意图是将竖直上抛运动的全过程用匀变速直线运动的规律vt=v0+at、x=v0t+1/2at2、vt2-v02=2ax一次完成，于是向学生提出了问题：“竖直上抛运动是一种什么运动？”学生有的回答：“就是竖直上抛运动！”有的回答：“是匀变速直线运动！”有的回答：“上升过程是匀变速直线运动，下降过程是自由落体运动！”……学生的回答过程，明显反映出基本不需要经过思考，对这个问题也没有什么兴趣。在课后的交流中，笔者提出了这个问题，引起了许多同行的讨论，经过交流，笔者提出了这样的方案：飞碟项目，始于1900年第二届奥运会，1929年举行了第一次世界锦标赛，以后即成为历届奥运会、世界锦标赛、亚运会以及亚洲射击锦标赛的主要竞赛项目。飞碟项目近似狩猎活动，趣味性强，深受人们的欢迎。飞碟将从两个方向以高低不同的角度射出，双向射击时，玩家需要先击落先发的飞碟然后再迅速移动准星击落后发飞碟，这个操作在飞行线路交叉紧密的情况下将会是非常困难的。为了简化问题，现只考虑一个飞碟，并且是从地面上竖直向上发出的，不计空气阻力的影响。试分析下列几个问题：

1.上升过程中，其速度逐渐减小，有什么规律吗？

2.飞碟下降过程中，其速度逐渐增快，有什么规律吗？

3.有哪些方法可以分析出飞碟的运动规律？

4.飞碟总是将要运动到最高点或刚从最高点下落时，被运动员打中，这个现象符合什么物理规律？

笔者认为，基础的物理知识对于学生而言，就是现有水平；而物理知识在实际情境中的应用，就相当于是中学阶段的最近发展区；形成一定的科学素养与处理问题的方法，是学生可能的发展水平。因而，就物理问题的设计，应从物理知识在实际情境中的应用方面去考虑，从简单到复杂，从容易到较难。

（三）预留给学生适当的思考空间

设计巧妙、思维灵活、留有充分思考余地的物理问题、练习，能给人一种“余音绕梁，三日不绝”的美感。物理问题的设计，在满足其基本功能时，还应考虑这个要求，才能让学生有思考的余地，促进思维水平的不断上升。

【案例3】在某次教研活动中，教师在引导学生复习《感应电流产生的条件》时，设计了这样一个情境：如图所示，线圈固定不动，匀强磁场绕着线圈匀速转动，问：

1.什么时刻穿过线圈的磁通量最大？

2.什么时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大？

3.穿过线圈的磁通量最大时，磁通量的变化率也最大吗？

学生最初对第二个问题分析不清楚，这时教师引导学生回顾了速度与加速度的知识，然后极其简单地讲了一下为什么磁通量最大时，磁通量的变化率并不是最大的理由。笔者认为，该教师将速度与加速度的关系和磁通量与磁通量的变化率的关系进行类比的方法是非常巧妙的一种思维，只是没能将这种类比事先设计到原来的物理问题中；教师在讲评时也过于简单，没能让学生参与到类比中；设计的问题中还可以增加一个小题：从你学过的物理概念的关系中分析，还有类似的关系存在吗？

三、问题的解决

解决问题是人们运用知识与思维寻找到从初始状态到目标状态的途径的过程，是一种有明确目标指向的认知活动，与思维关联紧密。解决问题的过程是培养学生思维的敏锐性、洞察力、想象力的过程，也是提供一种相互交流、相互探讨的机会。笔者经过多年的教学实践发现，物理问题的解决，要遵循两个原则：个体思考与同伴探讨相结合；一定要给学生一个问题的明确答复，这样才符合中学生已有独立思考的能力，同时又渴望得到同伴的肯定、渴望得到老师的肯定的心理。

（一）个体与小组

【案例4】在《多用电表——欧姆表》的教学中，笔者在黑板上画出了多用电表的原理图，然后提出了这样的一系列问题：

1.用黑板上画出的电表，为什么能够测量电阻？先让同学自己思考、分析，也可以给出一定量的数据，然后让学生算一下不同电阻下，通过电流计的电流大小。而后让学生之间相互讨论，通过同伴互助的形式，对这个问题有进一步的理解。实物投影仪上投影出电流计，然后提出下一个问题。

2.欧姆表的刻度能做到均匀吗？哪一侧的刻度线会密集一些？同样可以先给出三个电阻值的数据，如100Ω、200Ω、300Ω，然后让学生算一算通过电流计的电流大小，然后在电流计上标出相应的电阻刻度。而后以小组为单位，分别讨论250Ω的相应刻度线应该在什么位置，介于100Ω、200Ω刻度线的中间位置，应该是多大电阻的相应刻度线？接着提出问题。

3.欧姆表用得时间长了，会导致电池的内电阻增大的现象（电动势不变），这对于电阻的测量会产生什么样的影响？对于思维品质比较优秀的学生，还可以增加下一个问题。

4.用欧姆表测量电阻时，指针在中心值附近时，测量误差为什么会小一些？

（二）明确的答复

教学实践表明，对于教师提供给学生的物理问题，思维品质比较优秀的学生，需要教师提供的明确答复与自身的思考结果进行对比，找出两者之间的差异，从而提高自身的思维水平。思维品质比较弱一些的学生，更需要教师提供明确的答复，在他们看来，教师提供的明确答复就是他们的依靠，在笔者看来，可以增强学生学习的信心。

四、问题与困难

有一些教育家提出“要与学生原有知识发生作用”的理论，所以教师所设计的物理问题必须与学生的生活实际密切联系，与学生的认知水平相当，高于或低于学生实际认知水平的任务，都不利于激发学生的兴趣。只有最接近学生实际认知水平的、经过适当的努力能够完成的物理问题才能引起学生的共鸣，便于学生的潜能得以充分发挥，学生才会积极地参与到课堂教学中来，从而提高课堂教学的效率。教师在设计物理问题时，要充分了解学生的认知水平，这一点对于教师是一个考验。

现实中，一线教师的教学任务都比较重，除了备课之外还有批改、辅导以及各式各样的学习，往往难以集中精力用于备课，从而设计出高水平、高质量的问题，上课的过程中，也比较容易随意提出各种问题，从而使学生产生思维的随意性，不利于培养学生思维的深刻性和对获得知识的自我构建能力。

参考文献：

[1]周久磷.教师应当如何设计与呈现物理“问题”[J].中学物理教学参考，2009，（7）.

[2]杨小军.巧用课堂提问?摇训练学生思维[J].物理教学探讨，2009，（11）.

作者简介：王持坤（1974-），男，浙江临安人，大学本科学历，浙江省临安市昌化中学物理教师。