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用問題激發(fā)學生的思維,科學的起點和原動力學生質(zhì)疑精神的培養(yǎng)課堂問題情境的創(chuàng)設(shè)用問題推進教學進程用問題激發(fā)學生思維,什么叫做問題？——關(guān)于問題的問題,所謂問題，就是不能即時到達的目標。,每當你碰到不進一步作心理上的努力就不能有效地應(yīng)付的情況時，你就遇到了問題。[美]吉爾福特,所謂問題，就是“意味著要去出適當?shù)男袆?，去達到一個可見而不即時可及的目的”。[美]喬治波利亞,問句不一定就是問題；問題不一定要用問句。,●科學的起點和原動力,科學的起點是什么?,科學始于觀察；,牛頓與蘋果樹的故事,,,科學的起點是什么?,科學始于觀察；,科學始于問題。,正是問題激發(fā)我們?nèi)W習，去發(fā)現(xiàn)知識，去實驗，去觀察。波普,科學不但以問題為起點，而且以進一步的問題為轉(zhuǎn)折。,奧斯特在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng),電和磁究竟存在著怎樣的聯(lián)系？,電能生磁，磁是否也能生電呢？,人類永遠需要為自己的心靈創(chuàng)造一個家園，需要對紛繁復雜、變幻無窮的世界建立一個理解框架，以排遣自然現(xiàn)象對自己的種種困擾。這種需要正是科學的第一推動力。,科學的原動力是什么?,好奇心——一種強烈的求知欲。,如果我以光速追隨光線運動，我將會看到什么？,我們觀察到，宇宙的膨脹在長期的變緩之后，再次加速?！鼤^續(xù)無限地膨脹下去嗎？膨脹是一個自然定律嗎？或者宇宙最終會再次坍縮嗎？,●學生質(zhì)疑精神的培養(yǎng),科學精神,質(zhì)疑精神；進取精神；創(chuàng)新精神；求實精神；理性精神；民主精神；開放精神；合作精神。,培養(yǎng)問題意識:,善于自發(fā)主動地提出問題；（自主性）善于從常人沒有察覺之處提出問題；（奇異性）善于對同一事物提出多個不同的問題。（發(fā)散性）,大雁為什么要遷徒?大雁成群飛翔時為什么要排成“V”字形?,彩虹為什么通常出現(xiàn)在雨后，或是有陽光和水霧的地方？彩虹是怎樣形成的？為什么會出現(xiàn)各種顏色？為什么要背著陽光才能看到彩虹？彩虹的顏色為什么外面是紅色，里面是紫色？外面怎么也有一道虹，它的顏色排列為什么不同？,虹的形成機理,霓的形成機理,彩虹為什么通常出現(xiàn)在雨后，或是有陽光和水霧的地方？彩虹是怎樣形成的？為什么會出現(xiàn)各種顏色？為什么要背著陽光才能看到彩虹？彩虹的顏色為什么外面是紅色，里面是紫色？外面怎么也有一道虹，它的顏色排列為什么不同？,□彩虹為什么總是向下彎曲，而不向上彎曲？,●課堂問題情境的創(chuàng)設(shè),創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；,案例1探究凸透鏡的成像規(guī)律,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；,通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；,案例2探究物體浮沉的條件,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；,通過列舉有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境；,在北美的草原上生活著一種犬鼠，它生活在地下的洞穴中?？茖W家在考察中發(fā)現(xiàn)，草原犬鼠生活的洞穴有兩個出口，其中一個是平的，而另一個則有隆起的圓形土堆。草原犬鼠為什么要這樣做呢？,案例3氣體的壓強與流速關(guān)系的教學,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；通過列舉有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境；,利用趣聞軼事和虛構(gòu)故事創(chuàng)設(shè)問題情境；,1779年冬，在俄國彼得堡的一個寒夜，市中心一個大廳里燈火輝煌，熱鬧非常。六千支燃燒著的巨型蠟燭，把大廳里的氣氛烘托得更加熱氣騰騰。原來，這里正在舉行盛大的舞會，夫人小姐、名流雅士擁滿大廳，在悠揚的樂曲聲中翩翩起舞，有的人還淌著汗水。正當大家跳得如癡如狂時，一位小姐突然暈倒在地，旁邊的人不知如何是好。這時有人喊道：“快快打開窗戶?！碑斎藗兇蜷_窗戶后，刺骨的寒風涌入大廳，這時出現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象：大廳里竟然飄起雪花。在場的人無不目瞪口呆、面面相覷。這究竟是怎么回事？大廳里的雪花從何而來呢？,案例4升華和凝華的教學,有一座寺廟正在整修，方丈讓大和尚用繩子把一塊重為400牛的石塊提到2米高的廟墻上，讓一個小和尚用繩子把110牛的瓦片提到屋檐上。方丈要根據(jù)兩個和尚消耗能量的多少來分配他們的食物。那么，大和尚拉石塊和小和尚拉瓦片相比，究竟誰消耗了更多的能量呢？,案例5功的教學,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；通過列舉有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境；利用趣聞軼事和虛構(gòu)故事創(chuàng)設(shè)問題情境；,利用知識實際應(yīng)用的實例創(chuàng)設(shè)問題情境；,師：你們知道大氣層的氣溫隨高度會發(fā)生怎樣的變化?生：高度越高,氣溫越低。師：是的,在海拔高度為3000米時，氣溫約為-2℃；當海拔高度為6000米時，氣溫約為-24℃；當海拔高度接近10000米左右時，氣溫將降到-50℃以下。那么，當飛機在萬米高空飛行時，空調(diào)要將機艙外的新鮮空氣引入艙內(nèi)，應(yīng)當對空氣進行加溫還是降溫呢？生：外面的氣溫那么低，當然要加溫。師：但事實卻是，飛機上的空調(diào)實際上要對空氣進行降溫。這究竟是為什么呢？,案例6改變物體內(nèi)能的方法,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；通過列舉有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境；利用趣聞軼事和虛構(gòu)故事創(chuàng)設(shè)問題情境；利用知識實際應(yīng)用的實例創(chuàng)設(shè)問題情境；,科學科學史創(chuàng)設(shè)問題情境；,案例7光合作用的教學,1648年，比利時科學家海爾蒙特做了這樣一個實驗：他找了一個木桶，在里面放了60千克的干土，再將2.5千克的柳樹苗栽在土壤中。,案例7光合作用的教學,在這之后，海爾蒙特用蓋子將木桶中的土壤蓋住，并只用純凈的水澆灌。,案例7光合作用的教學,那么，柳樹是靠什么來成長和增加自己的質(zhì)量呢？,案例8能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的教學,創(chuàng)設(shè)問題情境的方式,通過學生的活動創(chuàng)設(shè)問題情境；通過教師的演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境；通過列舉有待解釋的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境；利用趣聞軼事和虛構(gòu)故事創(chuàng)設(shè)問題情境；利用知識實際應(yīng)用的實例創(chuàng)設(shè)問題情境；,科學科學史創(chuàng)設(shè)問題情境；,由舊知識的擴展引出新問題創(chuàng)設(shè)問題情境。,奧斯特實驗表明，通電導線的周圍存在著磁場，通電導線是通過周圍的磁場對附近的小磁針產(chǎn)生作用的。根據(jù)力的相互性，我們不難推知，小磁針也要通過自己的磁場對通電導體產(chǎn)生力的作用。那么，通電導線在磁場中受到的作用力究竟與哪些因素有關(guān)呢？,案例9電流的磁場的教學,好問題的幾條要求：,問題應(yīng)與學習課題相關(guān)；問題應(yīng)使學生感到有趣；問題應(yīng)有濃厚的生活氣息；問題應(yīng)是學生自然生成的；問題應(yīng)能激發(fā)學生的思維；問題應(yīng)注意聯(lián)系前后知識；問題應(yīng)適合學生的認知水平；問題應(yīng)造成學生的認知沖突。,●用問題推進教學進程,科學以問題為起點，并以進一步的問題為轉(zhuǎn)折教學以問題為起點，并用進一步的問題來推進,根據(jù)問題解決的理論，教學的過程，實質(zhì)上就是一個不斷地提出問題和解決問題的過程。所以，在對某課題進行教學設(shè)計時，首先應(yīng)當對教學課題進行分解，并對分解出來的子問題進行梳理，使之成為具有層次結(jié)構(gòu)和邏輯遞進關(guān)系的問題序列。,如何用系列問題推進教學進程？,提出需要解決的所有問題，再逐一解決；,●問題由教師提出,案例10透鏡的教學,什么叫做透鏡？常用的透鏡有哪些類型？不同類型透鏡對光線的作用是什么？透鏡成像有什么規(guī)律？（只針對凸透鏡）透鏡成像規(guī)律有哪些典型的應(yīng)用？,如何用系列問題推進教學進程？,提出需要解決的問題，再逐一解決；,●問題由教師提出,●問題由學生提出,傳說大約公元二世紀，羅馬統(tǒng)帥狄杜進兵耶路撒冷后，下令將抓到的俘虜投入死海。但奇怪的是，俘虜們并沒有沉到水中淹死，而被波浪送回岸邊。狄杜勃然大怒，再次下令將俘虜投入死海，俘虜依舊安然無恙。狄杜以為俘虜們受神靈的庇護，只好下令將他們?nèi)酷尫?。然后問：為什么俘虜們?nèi)拥剿篮＠锊粫恋胶５啄兀?案例11浮力的教學,案例11浮力的教學,所有物體都會受到浮力嗎？浮力是怎樣產(chǎn)生的？為什么有的物體在液體中會下沉，有的會上?。扛×Φ拇笮「男┮蛩赜嘘P(guān)？浮力有什么用？,發(fā)散、模糊、無序。,學生問題的幾種處理方法,改述增刪排序,■改述,在許多情形下，學生的問題表述比較模糊和膚淺，未能準確地表達出所要表達的意思，或未能清晰地揭示出需要研究的變量及更為本質(zhì)的因素。對此，教師應(yīng)當幫助學生進行重新表達，使問題更明朗，更清晰，更準確，從而使問題的解決有明確的方向和目標。,■改述——浮力的教學,所有物體都會受到浮力嗎？,浮力是怎樣產(chǎn)生的？,為什么有的物體在液體中會下沉，有的會上??？,浮力的大小跟哪些因素有關(guān)？,浮力有什么用？,在液體中處于不同狀態(tài)的物體都會受到浮力嗎？,物體的浮沉條件是什么？,物體浮沉條件有哪些典型應(yīng)用？,■增刪,學生提出的問題，有的可能已經(jīng)解決，多數(shù)學生已知其答案；有的可能是當時所不可為，或偏離該課題的教學目標的。而有些需要在教學中加以解決的問題，學生卻沒有提出來。如果完全被學生的問題牽著鼻子走，就無法實現(xiàn)預(yù)定的教學目標。因此，對學生提出的眾多問題，教師應(yīng)當引導學生進行評價，進行合理的舍棄和補充。,■增刪——浮力的教學,浮力是怎樣產(chǎn)生的？,浮力的大小跟哪些因素有關(guān)？,在液體中處于不同狀態(tài)的物體都會受到浮力嗎？,物體的浮沉條件是什么？,物體浮沉條件有哪些典型應(yīng)用？,,氣體也會產(chǎn)生浮力嗎？,浮力能否用儀器測量出來？,■排序,圍繞教學的課題，學生提出的各個問題通常缺乏條理化和序列化，前后問題不具有邏輯遞進的關(guān)系。為此，教師應(yīng)當引導學生將所要解決的問題重新排列，使之形成由近及遠，由淺入深，由表及里，逐漸深化的遞進序列。,□在液體中處于不同狀態(tài)的物體都會受到浮力嗎？□物體的浮沉條件是什么？□浮力的大小跟哪些因素有關(guān)？□物體的浮沉條件有哪些典型應(yīng)用？□氣體也會產(chǎn)生浮力嗎？□浮力能否用儀器測量出來？,■排序——浮力的教學,(1),(2),(3),(5),(4),(6),用問題推進教學進程,提出需要解決的問題，再逐一解決；,隨著教學進程，逐一提出相關(guān)問題。,案例12大氣壓的教學,液體內(nèi)部存在壓強，大氣內(nèi)部是否也存在壓強？如何證明大氣壓強的存在？哪些場合我們利用了大氣壓？大氣壓有多大?怎樣測量大氣壓？大氣壓的大小跟哪些因素有關(guān)？大氣壓的變化對我們的生活有怎樣的影響？,●用問題激發(fā)學生思維,用問題激發(fā)學生思維,蘇格拉底的“助產(chǎn)術(shù)”,蘇格拉底,柏拉圖,亞里士多德,,,蘇格拉底“助產(chǎn)術(shù)”給我們的啟示,在科學教學中，教師應(yīng)盡量避免將科學結(jié)論直接告知學生，而應(yīng)善于針對教學的主題，提出一連串相關(guān)的問題，去激發(fā)學生積極思維，引導和啟發(fā)學生尋找解決問題的方法。,教師以改變臺燈的亮度為例，指出是通過改變電流來實現(xiàn)的?！龈淖冸娏饔袔追N方法？哪種方法簡便些？（改變電壓、電阻。改變電阻較為簡便）■改變電阻有幾條途徑？哪一途徑較簡便？（改變長度、粗細、材料。改變長度較為簡便）■這是一個最簡單的變阻器。它有什么缺點？（體積大，操作、攜帶不方便）,■如何克服它的缺點？（把線繞起來，減小它的體積）,■滑動變阻器上、下各有兩個接線柱，要將它的兩端接入電路，共有幾種接法？其中哪些接法是不可行的？哪些接法作用是相同的？（6種接法。兩種接法不可行）,■可行的幾種接法有什么共同點？（一上一下）,案例13變阻器的教學,,案例14大氣壓的測量,師：杯里的水是被大氣壓托住的。但如果設(shè)想杯子很高很高，水還能托得住嗎？生：不一定。師：能托住多高的水，應(yīng)該跟什么有關(guān)？生：應(yīng)該跟大氣壓大小有關(guān)。師：有道理。因為水柱是被大氣壓托住的，大氣壓越大，水柱應(yīng)當越高。這樣，根據(jù)所能托起水柱的高度，就可以知道大氣壓的數(shù)值了。,教師重做復杯實驗，并把杯子倒扣在水槽中。,教師介紹托里拆利的實驗裝置和結(jié)果。,師：托里拆利為什么要用水銀，而不用水呢？,生：管子可以做得短一些。,用問題激發(fā)學生思維,蘇格拉底的“助產(chǎn)術(shù)”,波利亞的“怎樣解題表”,每個大學生，每個學者，特別是每個教師，都應(yīng)該讀這本引人入勝的書?，F(xiàn)代著名數(shù)學家瓦爾登,你若不能解決問題，那一定有一個比較容易的問題你也不能解決，那么你第一位的工作是去尋找它！[美]喬治波利亞,波利亞的“怎樣解題表”,弄清問題擬定計劃實施計劃回顧,●擬定計劃,第二找出已知數(shù)與未知數(shù)之間的聯(lián)系。如果找不出直接的聯(lián)系，你可能不得不考慮輔助問題。你應(yīng)該最終得出一個求解的計劃。你以前見過它嗎？你是否見過相同的問題而形式稍有不同？你是否知道與此有關(guān)的問題？你是否知道一個可能用得上的定理？看著未知數(shù)！試想出一個具有相同未知數(shù)或相似未知數(shù)的熟悉的問題。這里有一個與你現(xiàn)在的問題有關(guān)，且早已解決的問題。你能不能利用它！你能利用它的結(jié)果嗎？你能利用它的方法嗎？為了利用它，你是否應(yīng)該引入某些輔助元素？你能不能重新敘述這個問題？你能不能用不同的方法重新敘述它？,如果你不能解決所提出的問題，可先解決一個與此有關(guān)的問題。你能不能想出一個更容易著手的有關(guān)問題？一個更普遍的問題？一個更特殊的問題？一個類比的問題？你能否解決這個問題的一部分？僅僅保持條件的一部分而舍去其余部分，這樣對于未知數(shù)能確定到什么程度？它會怎樣變化？你能不能從已知數(shù)據(jù)導出某些有用的東西？你能不能想出適于確定未知數(shù)的其它數(shù)據(jù)？如果需要的話，你能不能改變未知數(shù)或數(shù)據(jù)，或者二者都改變，以使新未知數(shù)和新數(shù)據(jù)彼此更接近？,你是否利用了所有的已知數(shù)據(jù)？你是否利用了整個條件？你是否考慮了包含在問題中的所有必要的概念？,波利亞是利用問題去激發(fā)和調(diào)控學生的解題思維。他的解題思想是：針對需要解決的問題，尋找相關(guān)的輔助問題——較為簡單的問題；較為熟悉的問題；更為特殊的問題；更為一般的問題。,現(xiàn)代認知心理學認為，任何一個問題都可以分為三種狀態(tài)，即初態(tài)、終態(tài)和中間態(tài)。初態(tài)是解題的已知條件，終態(tài)是解題所要達到的終極目標。解題實質(zhì)上就是人或系統(tǒng)尋找一個狀態(tài)系列，使問題從初態(tài)順利地到達終態(tài)的過程。,針對問題的初態(tài)和終態(tài)去尋找一系列中間態(tài)，實質(zhì)上是針對問題的條件和目標提出一系列子問題。所以，解決問題的實質(zhì)，就是針對總體問題提出一連串子問題的過程。,解題的實質(zhì)是什么？,探索解題途徑的幾何模型,探究浮力和被物體排開的液重的關(guān)系,反推案例：探究浮力原理的實驗設(shè)計,(溢)杯、水、沉物、細線、測力計,溢杯、水、量筒,正推案例：探究浮力原理的實驗設(shè)計,●要求得電路兩端允許加的最大電壓，需要知道什么？（電路允許通過的最大電流和兩電阻值）●兩電阻值已知。要求得電路允許通過的最大電流，需要知道什么？（兩個電阻器的額定電流，取較小的電流即是）●根據(jù)給定條件，能求得兩個電阻器的額定電流嗎？（能！利用公式P=I2R）,例題如有2只電阻器，甲標有“800Ω，2W”，乙標有“300Ω，3W”?，F(xiàn)把它們串聯(lián)起來，電路兩端所允許加的最大電壓為多大？,把復雜問題分解為若干個較為簡單的問題,●甲、乙電阻器允許通過的電流各為多大？（I甲=1/20安；I乙=1/10安）●兩電阻串聯(lián)后，允許通過的最大電流多大？（1/20安）●當電路電流取最大值時，兩電阻器兩端的電壓各為多大？（40伏；15伏）●電路兩端允許加的最大電壓多大？（55伏）,例題如有2只電阻器，甲標有“800Ω，2W”，乙標有“300Ω，3W”?，F(xiàn)把它們串聯(lián)起來，電路兩端所允許加的最大電壓為多大？,,,,,,,,,,,,,,■你知道哪些物體的重心？——矩形均勻薄板的重心。,■圖示的薄板與分解為矩形薄板嗎？——可以分割成兩塊矩形薄板。,■圖示薄板的重心與兩矩形薄板的重心有什么關(guān)系？——在兩個矩形薄板重心的連線上。,■我們面臨的困難是什么？——只知道重心在兩塊薄板重心的連線上，但卻不知道在連線的哪個位置上。,■就像看電影時，你只知道自己坐在哪一排是不夠的，還應(yīng)當知道自己是幾號座位。你應(yīng)該怎樣做？……難道圖示薄板只能分割成這樣兩塊矩形薄板嗎？——不！還有一種分割方法。采用另一種分割方法，可以獲得另一條連線。,提出熟悉的問題，過渡到陌生的問題,■噢，我知道了！兩條連線的交點就是圖示薄板的重心。,提出特殊的問題，過渡到一般問題,■這是一條一般光線，我們并不知道它出射后沿哪個方向。,■假設(shè)在入射光線上取一個發(fā)光點A，使入射光線繞A點做順時針向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)到什么位置時，你能確定出射光線的傳播方向？（轉(zhuǎn)到與主軸平行和射向光心）,■你能利用這兩種特殊的情形來確定原來光線的傳播方向嗎？試試看。,■固體的壓強可用公式p=F/S計算，求解本題的困難何在？——各個圓柱體的重和桌面的受力面積都不同，逐個算出每一柱體的重及受力面積，再算出每個柱體對支承面的壓強，然后進行比較，顯得十分繁瑣。,例題有三個鐵制的圓柱體，甲長20厘米，質(zhì)量為3千克；乙長15厘米，質(zhì)量為4千克；丙長10厘米，質(zhì)量為5千克。三個圓柱體都豎放在水平面上。試問哪一個圓柱體對桌面的壓強最大？,（p=ρgh，噢，只要比較柱體的高低即可）,■能否考慮一個一般的問題：直柱體對水平支承面的壓強，跟哪些因素有關(guān)？,提出一般的問題，過渡到特殊的問題,謝謝！,