用问题激发学生的思维 \

科学的起点和原动力 学生质疑精神的培养 课堂问题情境的创设 用问题推进教学进程 用问题激发学生思维

什么叫做问题？——关于问题的问题 每当你碰到不进一步作心理上的努力就不能有效地应付的情况时，你就遇到了问题。 所谓问题，就是不能即时到达的目标。 每当你碰到不进一步作心理上的努力就不能有效地应付的情况时，你就遇到了问题。 [美]吉尔福特 所谓问题，就是“意味着要去出适当的行动，去达到一个可见而不即时可及的目的” 。 [美]乔治·波利亚

问句不一定就是问题； 问题不一定要用问句。

●科学的起点和原动力

科学的起点是什么? 科学始于观察；

牛顿与苹果树的故事

科学的起点是什么? 科学始于观察； 科学始于问题。 正是问题激发我们去学习，去发现知识，去实验，去观察。 波普

A B C D v0

科学不但以问题为起点， 而且以进一步的问题为转折。

奥斯特在实验中偶然发现电流的磁效应 电和磁究竟存在着怎样的联系？

电能生磁，磁是否也能生电呢？

好奇心 ——一种强烈的求知欲。 科学的原动力是什么? 人类永远需要为自己的心灵创造一个家园，需要对纷繁复杂、变幻无穷的世界建立一个理解框架，以排遣自然现象对自己的种种困扰。这种需要正是科学的第一推动力。 好奇心 ——一种强烈的求知欲。

如果我以光速追随光线运动，我将会看到什么？

我们观察到，宇宙的膨胀在长期的变缓之后，再次加速。……它会继续无限地膨胀下去吗？膨胀是一个自然定律吗？或者宇宙最终会再次坍缩吗？

●学生质疑精神的培养

科学精神 质疑精神； 进取精神； 创新精神； 求实精神； 理性精神； 民主精神； 开放精神； 合作精神。

培养问题意识: 善于自发主动地提出问题；（自主性） 善于从常人没有察觉之处提出问题；（奇异性） 善于对同一事物提出多个不同的问题。（发散性）

大雁为什么要迁徒? 大雁成群飞翔时为什么要排成“V”字形?

彩虹为什么通常出现在雨后，或是有阳光和水雾的地方？ 彩虹是怎样形成的？ 为什么会出现各种颜色？ 为什么要背着阳光才能看到彩虹？ 彩虹的颜色为什么外面是红色，里面是紫色？ 外面怎么也有一道虹，它的颜色排列为什么不同？

虹的形成机理 霓的形成机理

彩虹为什么通常出现在雨后，或是有阳光和水雾的地方？ 彩虹是怎样形成的？ 为什么会出现各种颜色？ 为什么要背着阳光才能看到彩虹？ 彩虹的颜色为什么外面是红色，里面是紫色？ 外面怎么也有一道虹，它的颜色排列为什么不同？ □彩虹为什么总是向下弯曲，而不向上弯曲？

●课堂问题情境的创设

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 案例1 探究凸透镜的成像规律

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境；

案例2 探究物体浮沉的条件

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境； 通过列举有待解释的生活现象创设问题情境；

案例3 气体的压强与流速关系的教学 在北美的草原上生活着一种犬鼠，它生活在地下的洞穴中。科学家在考察中发现，草原犬鼠生活的洞穴有两个出口，其中一个是平的，而另一个则有隆起的圆形土堆。草原犬鼠为什么要这样做呢？

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境； 通过列举有待解释的生活现象创设问题情境； 利用趣闻轶事和虚构故事创设问题情境；

案例4 升华和凝华的教学 1779年冬，在俄国彼得堡的一个寒夜，市中心一个大厅里灯火辉煌，热闹非常。六千支燃烧着的巨型蜡烛，把大厅里的气氛烘托得更加热气腾腾。原来，这里正在举行盛大的舞会，夫人小姐、名流雅士拥满大厅，在悠扬的乐曲声中翩翩起舞，有的人还淌着汗水。正当大家跳得如痴如狂时，一位小姐突然晕倒在地，旁边的人不知如何是好。这时有人喊道：“快快打开窗户。”当人们打开窗户后，刺骨的寒风涌入大厅，这时出现了奇怪的现象：大厅里竟然飘起雪花。在场的人无不目瞪口呆、面面相觑。这究竟是怎么回事？大厅里的雪花从何而来呢？

案例5 功的教学 有一座寺庙正在整修，方丈让大和尚用绳子把一块重为400牛的石块提到2米高的庙墙上，让一个小和尚用绳子把110牛的瓦片提到屋檐上。方丈要根据两个和尚消耗能量的多少来分配他们的食物。那么，大和尚拉石块和小和尚拉瓦片相比，究竟谁消耗了更多的能量呢？

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境； 通过列举有待解释的生活现象创设问题情境； 利用趣闻轶事和虚构故事创设问题情境； 利用知识实际应用的实例创设问题情境；

案例6 改变物体内能的方法 师：你们知道大气层的气温随高度会发生怎样的变化? 生：高度越高,气温越低。 案例6 改变物体内能的方法 师：你们知道大气层的气温随高度会发生怎样的变化? 生：高度越高,气温越低。 师：是的, 在海拔高度为3000米时，气温约为-2℃；当海拔高度为6000米时，气温约为-24℃；当海拔高度接近10000米左右时，气温将降到-50℃以下。那么，当飞机在万米高空飞行时，空调要将机舱外的新鲜空气引入舱内，应当对空气进行加温还是降温呢？ 生：外面的气温那么低，当然要加温。 师：但事实却是，飞机上的空调实际上要对空气进行降温。这究竟是为什么呢？

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境； 通过列举有待解释的生活现象创设问题情境； 利用趣闻轶事和虚构故事创设问题情境； 利用知识实际应用的实例创设问题情境； 科学科学史创设问题情境；

案例7 光合作用的教学 1648年，比利时科学家海尔蒙特做了这样一个实验：他找了一个木桶，在里面放了60千克的干土，再将2.5千克的柳树苗栽在土壤中。

案例7 光合作用的教学 在这之后，海尔蒙特用盖子将木桶中的土壤盖住，并只用纯净的水浇灌。

案例7 光合作用的教学 那么，柳树是靠什么来成长和增加自己的质量呢？ 案例7 光合作用的教学 那么，柳树是靠什么来成长和增加自己的质量呢？ 5年之后，柳树长大了。他重新将树和土壤进行称重，结果惊奇地发现：柳树的质量已增至80多千克，而土壤的质量却只减少不到100克。

案例8 能的转化和守恒定律的教学

创设问题情境的方式 通过学生的活动创设问题情境； 通过教师的演示实验创设问题情境； 通过列举有待解释的生活现象创设问题情境； 利用趣闻轶事和虚构故事创设问题情境； 利用知识实际应用的实例创设问题情境； 科学科学史创设问题情境； 由旧知识的扩展引出新问题创设问题情境。

案例9 电流的磁场的教学 奥斯特实验表明，通电导线的周围存在着磁场，通电导线是通过周围的磁场对附近的小磁针产生作用的。根据力的相互性，我们不难推知，小磁针也要通过自己的磁场对通电导体产生力的作用。那么，通电导线在磁场中受到的作用力究竟与哪些因素有关呢？

好问题的几条要求： 问题应与学习课题相关； 问题应使学生感到有趣； 问题应有浓厚的生活气息； 问题应是学生自然生成的； 问题应能激发学生的思维； 问题应注意联系前后知识； 问题应适合学生的认知水平； 问题应造成学生的认知冲突。

●用问题推进教学进程

科学以问题为起点，并以进一步的问题为转折 教学以问题为起点，并用进一步的问题来推进

根据问题解决的理论，教学的过程，实质上就是一个不断地提出问题和解决问题的过程。所以，在对某课题进行教学设计时，首先应当对教学课题进行分解，并对分解出来的子问题进行梳理，使之成为具有层次结构和逻辑递进关系的问题序列。

如何用系列问题推进教学进程？ 提出需要解决的所有问题，再逐一解决； ●问题由教师提出

案例10 透镜的教学 什么叫做透镜？ 常用的透镜有哪些类型？ 不同类型透镜对光线的作用是什么？ 透镜成像有什么规律？（只针对凸透镜） 案例10 透镜的教学 什么叫做透镜？ 常用的透镜有哪些类型？ 不同类型透镜对光线的作用是什么？ 透镜成像有什么规律？（只针对凸透镜） 透镜成像规律有哪些典型的应用？

如何用系列问题推进教学进程？ 提出需要解决的问题，再逐一解决； ●问题由教师提出 ●问题由学生提出

案例11 浮力的教学 传说大约公元二世纪，罗马统帅狄杜进兵耶路撒冷后，下令将抓到的俘虏投入死海。但奇怪的是，俘虏们并没有沉到水中淹死，而被波浪送回岸边。狄杜勃然大怒，再次下令将俘虏投入死海，俘虏依旧安然无恙。狄杜以为俘虏们受神灵的庇护，只好下令将他们全部释放。然后问：为什么俘虏们扔到死海里不会沉到海底呢？

案例11 浮力的教学 所有物体都会受到浮力吗？ 浮力是怎样产生的？ 为什么有的物体在液体中会下沉，有的会上浮？ 浮力的大小跟哪些因素有关？ 案例11 浮力的教学 所有物体都会受到浮力吗？ 浮力是怎样产生的？ 为什么有的物体在液体中会下沉，有的会上浮？ 浮力的大小跟哪些因素有关？ 浮力有什么用？ 发散、模糊、无序。

学生问题的几种处理方法 改述 增删 排序

■改述 在许多情形下，学生的问题表述比较模糊和肤浅，未能准确地表达出所要表达的意思，或未能清晰地揭示出需要研究的变量及更为本质的因素。对此，教师应当帮助学生进行重新表达，使问题更明朗，更清晰，更准确，从而使问题的解决有明确的方向和目标。

在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ 所有物体都会受到浮力吗？ 浮力是怎样产生的？ 物体的浮沉条件是什么？ ■改述——浮力的教学 在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ 所有物体都会受到浮力吗？ 浮力是怎样产生的？ 物体的浮沉条件是什么？ 为什么有的物体在液体中会下沉，有的会上浮？ 浮力的大小跟哪些因素有关？ 浮力有什么用？ 物体浮沉条件有哪些典型应用？

■增删 学生提出的问题，有的可能已经解决，多数学生已知其答案；有的可能是当时所不可为，或偏离该课题的教学目标的。而有些需要在教学中加以解决的问题，学生却没有提出来。如果完全被学生的问题牵着鼻子走，就无法实现预定的教学目标。因此，对学生提出的众多问题，教师应当引导学生进行评价，进行合理的舍弃和补充。

在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ ■增删——浮力的教学 在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ 浮力是怎样产生的？ 物体的浮沉条件是什么？ 浮力的大小跟哪些因素有关？ 物体浮沉条件有哪些典型应用？ 气体也会产生浮力吗？ 浮力能否用仪器测量出来？

■排序 围绕教学的课题，学生提出的各个问题通常缺乏条理化和序列化，前后问题不具有逻辑递进的关系。为此，教师应当引导学生将所要解决的问题重新排列，使之形成由近及远，由浅入深，由表及里，逐渐深化的递进序列。

□在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ □物体的浮沉条件是什么？ □浮力的大小跟哪些因素有关？ □物体的浮沉条件有哪些典型应用？ ■排序——浮力的教学 □在液体中处于不同状态的物体都会受到浮力吗？ □物体的浮沉条件是什么？ □浮力的大小跟哪些因素有关？ □物体的浮沉条件有哪些典型应用？ □气体也会产生浮力吗？ □浮力能否用仪器测量出来？ (1) (5) (4) (6) (3) (2)

用问题推进教学进程 提出需要解决的问题，再逐一解决； 随着教学进程，逐一提出相关问题。

案例12 大气压的教学 液体内部存在压强，大气内部是否也存在压强？ 如何证明大气压强的存在？ 哪些场合我们利用了大气压？ 案例12 大气压的教学 液体内部存在压强，大气内部是否也存在压强？ 如何证明大气压强的存在？ 哪些场合我们利用了大气压？ 大气压有多大?怎样测量大气压？ 大气压的大小跟哪些因素有关？ 大气压的变化对我们的生活有怎样的影响？

●用问题激发学生思维

用问题激发学生思维 苏格拉底的“助产术” 苏格拉底 柏拉图 亚里士多德

苏格拉底“助产术”给我们的启示 在科学教学中，教师应尽量避免将科学结论直接告知学生，而应善于针对教学的主题，提出一连串相关的问题，去激发学生积极思维，引导和启发学生寻找解决问题的方法。

案例13 变阻器的教学 教师以改变台灯的亮度为例，指出是通过改变电流来实现的。 A B C D A—B B—C A—C A—D B—D 案例13 变阻器的教学 教师以改变台灯的亮度为例，指出是通过改变电流来实现的。 ■改变电流有几种方法？哪种方法简便些？（改变电压、电阻。改变电阻较为简便） ■改变电阻有几条途径？哪一途径较简便？（改变长度、粗细、材料。改变长度较为简便） ■这是一个最简单的变阻器。它有什么缺点？（体积大，操作、携带不方便） A B C D A—B B—C A—C A—D B—D C—D ■如何克服它的缺点？（把线绕起来，减小它的体积） ■滑动变阻器上、下各有两个接线柱，要将它的两端接入电路，共有几种接法？其中哪些接法是不可行的？哪些接法作用是相同的？（6种接法。两种接法不可行） ■可行的几种接法有什么共同点？（一上一下）

案例14 大气压的测量 教师重做复杯实验，并把杯子倒扣在水槽中。 师：杯里的水是被大气压托住的。但如果设想杯子很高很高，水还能托得住吗？ 案例14 大气压的测量 教师重做复杯实验，并把杯子倒扣在水槽中。 师：杯里的水是被大气压托住的。但如果设想杯子很高很高，水还能托得住吗？ 生：不一定。 师：能托住多高的水，应该跟什么有关？ 生：应该跟大气压大小有关。 师：有道理。因为水柱是被大气压托住的，大气压越大，水柱应当越高。这样，根据所能托起水柱的高度，就可以知道大气压的数值了。 教师介绍托里拆利的实验装置和结果。 师：托里拆利为什么要用水银，而不用水呢？ 生：管子可以做得短一些。

用问题激发学生思维 苏格拉底的“助产术” 波利亚的“怎样解题表”

每个大学生，每个学者，特别是每个教师，都应该读这本引人入胜的书。 现代著名数学家瓦尔登

你若不能解决问题，那一定有一个比较容易的问题你也不能解决，那么你第一位的工作是去寻找它！ [美]乔治·波利亚

波利亚的“怎样解题表” 弄清问题 拟定计划 实施计划 回顾

●拟定计划 第二 找出已知数与未知数之间的联系。 如果找不出直接的联系，你可能不得不考虑辅助问题。 你应该最终得出一个求解的计划。 第二 找出已知数与未知数之间的联系。 如果找不出直接的联系，你可能不得不考虑辅助问题。 你应该最终得出一个求解的计划。 你以前见过它吗？你是否见过相同的问题而形式稍有不同？ 你是否知道与此有关的问题？你是否知道一个可能用得上的 定理？ 看着未知数！试想出一个具有相同未知数或相似未知数的熟悉的问题。 这里有一个与你现在的问题有关，且早已解决的问题。 你能不能利用它！你能利用它的结果吗？你能利用它的方法吗？为了利用它，你是否应该引入某些辅助元素？ 你能不能重新叙述这个问题？你能不能用不同的方法重新叙述它？

你是否利用了所有的已知数据？你是否利用了整个条件？你是否考虑了包含在问题中的所有必要的概念？ 如果你不能解决所提出的问题，可先解决一个与此有关的问题。你能不能想出一个更容易着手的有关问题？一个更普遍的问题？一个更特殊的问题？一个类比的问题？你能否解决这个问题的一部分？仅仅保持条件的一部分而舍去其余部分，这样对于未知数能确定到什么程度？它会怎样变化？你能不能从已知数据导出某些有用的东西？你能不能想出适于确定未知数的其它数据？如果需要的话，你能不能改变未知数或数据，或者二者都改变，以使新未知数和新数据彼此更接近？ 你是否利用了所有的已知数据？你是否利用了整个条件？你是否考虑了包含在问题中的所有必要的概念？

波利亚是利用问题去激发和调控学生的解题思维。他的解题思想是：针对需要解决的问题，寻找相关的辅助问题——较为简单的问题；较为熟悉的问题；更为特殊的问题；更为一般的问题。

解题的实质是什么？ 现代认知心理学认为，任何一个问题都可以分为三种状态，即初态、终态和中间态。初态是解题的已知条件，终态是解题所要达到的终极目标。解题实质上就是人或系统寻找一个状态系列，使问题从初态顺利地到达终态的过程。 针对问题的初态和终态去寻找一系列中间态，实质上是针对问题的条件和目标提出一系列子问题。所以，解决问题的实质，就是针对总体问题提出一连串子问题的过程。

探索解题途径的几何模型 正推 条件 目标 (已知) (欲知) 可知 需知 · 反推

反推案例：探究浮力原理的实验设计 探究浮力和被物体排开的液重的关系 欲知 测量浮力 测量被物体排开的液重 需知 测量被物体排开 的液体的体积 已知 测量浮力 测量被物体排开的液重 (溢)杯、水、沉物、细线、测力计 测量被物体排开 的液体的体积 溢杯、水、量筒

正推案例：探究浮力原理的实验设计 (溢)杯、水、沉物、细线、测力计 溢杯、水、量筒 已知 可知 欲知 被物体排开 的液体的体积 浮力 被物体排开的液重 浮力和被物体排开的液重的关系

例题 如有2只电阻器，甲标有“800Ω，2W”，乙标有“300Ω，3W”。现把它们串联起来，电路两端所允许加的最大电压为多大？ ●要求得电路两端允许加的最大电压，需要知道什么？（电路允许通过的最大电流和两电阻值） ●两电阻值已知。要求得电路允许通过的最大电流，需要知道什么？（两个电阻器的额定电流，取较小的电流即是） ●根据给定条件，能求得两个电阻器的额定电流吗？（能！利用公式P=I2R）

把复杂问题分解为若干个较为简单的问题 例题 如有2只电阻器，甲标有“800Ω，2W”，乙标有“300Ω，3W”。现把它们串联起来，电路两端所允许加的最大电压为多大？ ●甲、乙电阻器允许通过的电流各为多大？（I甲=1/20安；I乙=1/10安） ●两电阻串联后，允许通过的最大电流多大？（1/20安） ●当电路电流取最大值时，两电阻器两端的电压各为多大？（40伏；15伏） ●电路两端允许加的最大电压多大？（55伏）

提出熟悉的问题，过渡到陌生的问题 ■你知道哪些物体的重心？ ——矩形均匀薄板的重心。 ——可以分割成两块矩形薄板。 ■图示的薄板与分解为矩形薄板吗？ ——可以分割成两块矩形薄板。 ■图示薄板的重心与两矩形薄板的重心有什么关系？ ——在两个矩形薄板重心的连线上。 提出熟悉的问题，过渡到陌生的问题 ■我们面临的困难是什么？——只知道重心在两块薄板重心的连线上，但却不知道在连线的哪个位置上。 ■就像看电影时，你只知道自己坐在哪一排是不够的，还应当知道自己是几号座位。你应该怎样做？……难道图示薄板只能分割成这样两块矩形薄板吗？——不！还有一种分割方法。采用另一种分割方法，可以获得另一条连线。 ■噢，我知道了！两条连线的交点就是图示薄板的重心。

· · · 提出特殊的问题，过渡到一般问题 A A’ ■这是一条一般光线，我们并不知道它出射后沿哪个方向。 ■你能利用这两种特殊的情形来确定原来光线的传播方向吗？试试看。

例题 有三个铁制的圆柱体，甲长20厘米，质量为3千克；乙长15厘米，质量为4千克；丙长10厘米，质量为5千克。三个圆柱体都竖放在水平面上。试问哪一个圆柱体对桌面的压强最大？ ■固体的压强可用公式p=F/S计算，求解本题的困难何在？ ——各个圆柱体的重和桌面的受力面积都不同，逐个算出每一柱体的重及受力面积，再算出每个柱体对支承面的压强，然后进行比较，显得十分繁琐。 提出一般的问题，过渡到特殊的问题 ■能否考虑一个一般的问题：直柱体对水平支承面的压强，跟哪些因素有关？ （p=ρgh，噢，只要比较柱体的高低即可）

谢谢！