魔兽世界最帅的匕首:论物理探究教学中问题情境创设

论物理探究教学中问题情境创设

王较过 刘海涛 朱贺

(陕西师范大学物理学与信息技术学院,教育部陕西师范大学基础教育课程中心.陕西西安 710062)

摘要：本文论述了问题情境及创设问题情境在探究教学中的重要意义。同时指出物理课堂中创设问题情境的基本策略：创设的问题情境要新颖、生动；创设的问题情境要能激发学生思维，使学生产生学习动机；创设的问题情境要考虑学生解决的可能性。

关键词：物理教学；问题情境；探究教学

中图分类号：G633.7

问题是探究教学的起点，没有问题就不可能有探究，正是在问题的驱动下，学生才能积极思维，从而产生探究欲望。问题的来源有多种形式，既可以是教师、教材或其它途径直接给出探究问题，也可以是学生通过物理实验现象、日常生活、自然现象等发现并提出问题。就学生探究兴趣和动力而言，自己提出的问题则是最好的。然而实际教学中，学生并非一开始就能发现并提出适合探究的问题，这就需要教师创设发现问题的情境，从而引导学生提出问题。由此可见，问题情境的创设在探究教学中起着至关重要的作用。那么问题情境的含义是什么？创设问题情境对课堂教学有何意义？创设问题情境要采取什么样的基本策略？本文对此予以讨论。

一、问题情境及其含义

问题情境由问题和情境复合而成，因此，要搞清楚问题情境必须对问题和情境作出解释。有关“问题”的界定有很多种，但大多数教育学家和心理学家认同美国纽威尔和西蒙Newell&Simon)对问题所下的定义“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行动，就构成了问题”^[1]。我国学者张大均认为，问题是一种情境。一般来说，它不能直接用已有的知识解决，但可以间接地用已有知识解决 ^[2] 。关于问题的构成要素，多数心理学家认为不管什么样的问题都应包括三个基本要素：第一，起始状态：一组已知的有关问题条件的描述，即问题的起始状态；第二，目标：有关构成问题结论的描述，即问题要求的答案或目标状态；第三，障碍：解决问题的障碍，其实质表现为正确的解决方法不是直接的、显而易见的，必须间接通过一定的思维活动才能找到答案，达到目标状态^[3]。陈琦认为问题一般都包含四个要素，即目标：某个情境下想要干什么；个体己有的知识经验：具备哪些有关的知识；障碍：需要解决的因素；方法：可用于解决问题的程序、步骤、策略等^[4]。尽管人们对问题有不同见解，但问题必然有其本质特征，不同观点仅仅是从不同的角度认识而已。若从认识问题的主体角度来看，我们认为“问题”是主体为了达到目标时面临一定困境，产生疑惑、焦虑的情感，从而引起积极思维，并通过主观努力可以达到目标的一种情境。其主要有两个基本特征：一是“问题”与主体有关，所有“问题”都是相对问题解决者(主体)而言的；二是“问题”对于主体来说一定存在“困难”或“障碍”，问题是矛盾或困难在特定主体的头脑中的反映。

情境（context）一词的本义是“上下文、文章的前后联系、来龙去脉”等。德国哲学家黑格尔认为，情境就是一般世界情况的具体化，它是人物活动、冲突的具体环境。在我们日常生活当中，一个表征可能有很多不同的意义。表征只有在特定的场合下才能明确其意义，这种特定的场合就称之为情境^[5]。情境心理学认为：情境就是影响个体行为变化(产生行为和改变行为)的各种刺激(包括物理的和心理的)所构成的特殊环境。它与意境不同,情境是客观的具体环境,意境则是主观的精神境界。其中的“境”就是一种环境，只不过这种环境有着特殊的功能，即能够使人产生一种情感，“情”字就体现了这一功能，它是对人而言的。情境的独特性就是要通过这个“情”字来体现。因此，情境之所以被称为“情境”，其前提是对人的特殊意义，如果没有人的加入，情境就没有了意义，我们也就不再称其为情境了。由上述可知，“情境”具有两个特征：第一，它是针对主体的一种客观环境；第二，它能使主体产生某种情感体验，激发主体主动地联想、想象和思维，以获得某种形象或思维成果。

现代认知心理学认为，所谓问题情境是指个体自己觉察到的一种“有目的但不知如何达到的心理困境。”问题情境就是一种心理状态，一种当学生接触到的学习内容与其原有认知水平不和谐、不平衡时，学生对疑难问题急需解决的心理状态。心理学家马丘什金将问题情境定义为：问题情境是主体与客体思维上相互作用的一种特殊类型，它的特点首先是当主体完成要求发现(揭示或掌握)新的、主体所尚未具备的知识或动作方式的作业时产生的一种心理状态^[6]。我国学者对问题情境也有所研究，如刘儒德指出问题情境就是将问题蕴含于特定的场合之中，包括具体的社会文化环境或实践活动，在特定场合中说明问题的来龙去脉^[4]。冯忠良指出：“所谓问题情境，是一种对学习者来说有一定难度的学习情境，它所包含的学习内容，学习者部分了解，但又不能完全了解。学习者感到要完成这样的学习任务既不会轻而易举，也不是毫无可能。”“问题情境是对学习主体而言的，它代表了学习情境和学习者的相互作用，而不是独立于学习者之外的完全客观的情境” ^[7] 。不难看出，问题情境就是将问题或疑难蕴含于特定的场合（环境）之中，当主体面临这种特定场合时，根据自己已有的知识或经验又不能加以解释，导致认知失衡，从而产生困惑，又急于消除这种困惑的一种心理状态。不幸的是在教学实践中，人们对问题情境还存在一些模糊，甚至是不准确的认识。从而导致教师对问题也问了、情景也展现了，可就是引不起学生的反应，激发不了学生的兴趣。其原因之一是教师不能够很好地把握问题情境含义，致使出现偏差。因此，深刻理解问题情境含义，对提出问题，开展探究教学有着重要意义。对于问题情境可以从以下两个方面加深理解。

第一，问题情境与问题既有区别又有联系。问题是针对某背景而提出来的一些矛盾冲突，是认识主体要弄清或力图说明的东西，即认识主体想要解决的疑难。但是，问题不是“是不是”、“对不对”这样的是非题，也不是对现象、事实简单加上“为什么”而形成的问题，而是认识主体对生活中的一些现象、事情或事实产生疑问之后，通过思维逻辑加工并以语言的形式描述出来，具有科学性的问题。比如，在学习了电可以生磁之后，人们可能会有这样一个问题：既然电可以生磁，反过来磁能不能生电呢?这个问题就是在人们己有的知识——电生磁的基础上通过联想、逻辑推理得出来的问题，是一个科学性的问题。而问题情境则是指学生所面临的一种“有目的但不知如何达到”的心理困境，是一种心理状态，一种当学生接触到学习内容与其原有认知水平不和谐、不平衡时、学生对疑难问题急需解决的心理状态。问题情境作为一种心理困境，它包括：当前学习任务中的新的未知东西、学生探究新知的动机和学生解决当前任务的潜在可能性等成份^[8]。由此可见，问题是客观的，而问题情境则既是客观存在，又是主观感受。语言化的问题给学生以视觉和听觉的刺激，这种感官上的刺激会对学生的心理产生影响，于是学生就有了一系列的心理活动。在这种心理活动的驱使下，学生的思维变得异常活跃，他们会开动脑筋，运用自己所学知识和生活经验，产生搞清楚事情的前因后果、来龙去脉的强烈愿望。问题情境的产生必须依赖于问题，没有问题，学生就不会走进一个困境，受到心理震撼，进而迸发思想的火花，也就不会产生学习的欲望。创设问题情境并非将问题说的清楚明白、完整具体，而是为学生发现问题营造一种氛围。因此，教师创设问题情境没有必要向学生完全呈现明确的问题，而是通过各种教学手段，精心设计一定的客观条件，如实验现象、新闻事例、物理史料等，营造一种特定的场合（即情境），并把问题蕴含于这种场合之中，使学生面临具有一定困惑，引发其认知冲突，从而激起疑惑、惊奇的情感，进而积极思维，产生积极探究的欲望。

第二，“问题情境”与“问题情景”（problem situation）并非同一概念。问题情景只是发生发展的场景，是静态的。例如说到问题情景，只是指问题的背景和问题产生的条件等。而问题情境是动态的，它不仅指问题背景和条件，还指在这一特定场合下问题产生的起因与经过等。它们既有区别，又有联系：首先，二者的区别在于问题情景是客观的，而问题情境既是客观的，又是主观的。即问题情境首先是一种客观存在的环境，主体面对这种环境时会产生不同的情感，包括惊诧、困惑等。比如，老师在课堂上做演示实验，整个实验过程就是问题情景的呈现，其中包括：实验器材、实验步骤、实验现象等。学生在老师设置的问题情景下，势必会在自己的内心产生不同的情感，比如对问题情景产生焦虑、探求的欲望。这种问题情境是客观存在的，同时它又是主观的。其次，二者又有一定的联系。问题情境必须以一定的问题情景为载体，没有客观的问题情景，也就不会产生问题情境。但是，有问题情景不一定会有问题情境；有问题情境一定有问题情景。即问题情景是问题情境的必要而非充分条件。适宜、良好的问题情境是建立在合适的问题情景基础之上的，如果呈现的问题情景不合适，老师再启发、诱导都无济于事，学生在此情景下也产生不了共鸣^[9]。   

二、创设问题情境的意义

学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，在“情境”的作用下，才能有效地激发学生联想，使其原有认知结构中的有关知识、经验及表象得以唤起，从而利用有关知识与经验去“同化”或“顺应”当前学习到的新知识，达到对新知识的建构。可见，创设问题情境对学生有着重要意义，主要可从以下三个方面看出。

第一，通过创设问题情境，促进学生认知、情感态度价值观全面发展，追求教育的整体功能。每个学生都有自己个性化的成长环境，这种环境是一种静态与动态、物质与精神交织在一起的复杂环境。这个环境对学生的影响虽然是不知不觉的，但却是极其深远的。然而，受“学校是传授知识的专门场所”等传统观念的影响，被“考试→分数→升学”扭曲、阉割了的教育目标，使课堂变为纯粹的知识传授，忽视过程与方法、情感态度与价值观等教学目标，致使学生学到的只是无血无肉的知识躯壳。在纯知识传授下培养出来的学生，只能“继承”和“复现”知识，缺乏创造力。通过问题情境创设，学生有真情实感的体验，教学活动也随之形成一个开放的系统，从课堂这一教育的主体区域延伸开去，从而达到拓展教育空间和时间。学生在这种具有真实体验的情境中所获得的情感教育，价值观教育是意义深远的。

第二，通过创设问题情境，实施探究教学不但在理念而且在教学行为上体现了学生的主体性。传统教学往往过分强调教师对教学的权威控制和学生受动的一面，忽视学生主体的能动性。随着主体教育理论研究的深入，发展学生的主体性已逐渐成为人们的共识。首先，创设问题情境，实施探究教学能够发展学生的主体性，发展学生的主体性也就是强调学生是有独立人格与意识、有创造能力的活生生的个体，而不是把学生看成接受与储存知识的容器。其次，创设问题情境，实施探究教学为体现学生的主体地位创造条件，使学生真正成为学习的主体。通过创设问题情境，学生融入到这种教学环境中去。一方面，提供了让学生参与到学习过程，全身心地把情感与理智投入到创造性学习中去；另一方面，为学生提供了对自己的学习结果作出评价的机会，从而将教学真正作为促进学生“自我发展”的过程。在这一过程中，学生积极主动地探究是学习的开端。惟有学生积极主动地进行创造性的探究学习，学习活动才能成为主体活动，也只有当学生以积极主动的方式达到自主选择学习方向、参与发现自己的学习资源、决定自己的学习策略与方法、承担自己的探究结果时，才能真正激发起学生学习兴趣，增强学习信心，体验到学习成功的愉悦，真正成为认识的主体 ^[10] 。

第三，通过创设问题情境，能够促进师生间的交流互动，缩短师生间的心理距离。长期以来，我国传统的学校教育教学活动大都是以学生被动接受的方式进行的，使教学产生一种“距离感”。具体表现在两个方面：其一，教师与学生之间缺乏交流，师生之间常处于一种“我教你学”、“我灌输你接受”、“我出试卷你答题”、“你犯毛病我训斥”的状况，教师的权威、尊严拉大了师生之间的距离 ^[11] 。其二，学生与教学内容之间的“鸿沟”。就物理而言，“概念、规律建立的背景以及如何建立的?”、“这些概念、规律在实际生活当中有什么作用?”学生往往难以思议，难怪很多中学生感叹物理学习枯燥、无用。这种“见物不见人”的教学方式，势必造成学生对教学内容的“距离感”，如此何以能唤起学生的学习热情呢? 通过问题情境的创设可以创造一种“亲、助、乐”的师生人际情境和“美、趣、智”的学习情境来缩短师生、学生与教学内容之间的心理距离，促使学生以积极的情绪状态，主动投入、参与到学习中去，获得主动发展。

三、创设问题情境的策略

根据马丘什金的研究，问题情境有三个主要特征：问题情境的核心成分是新的、未知的东西；问题情境是对未知东西的需要，反映了思维的动机方面；问题情境中学生要有解决问题的可能性^[12]。因此，要创设良好的、适合学生特点的问题情境，其情境就必须体现这些特征。为此，教师在创设问题情境时除充分发挥其聪明才智和创造性之外，还要讲究一定的策略。具体而言，可从以下三个方面做起。

第一，创设的问题情境要新颖、生动，对学生来说是新的、未知的东西。认知派代表人物、著名心理学家皮亚杰认为，当一个人已经全部了解这个事件时，他就不会再产生探究该事件的兴趣。一个完全新的经验，由于它和一个人的认知结构毫无关联而毫无意义时，也同样是没有兴趣和不被同化的。因此，教师创设的问题情境对学生来说是新的、未知的东西，使学生感觉到一定难度，新的经验(指当前经历的事物)与已有的认知结构具有不和谐因素，即产生认知冲突。例如，在研究“物体的沉浮”时，关于物体上浮还是下沉，好多同学往往只考虑浮沉物体的密度，很容易忽视液体密度对浮沉物体的影响。为了引起学生对不同液体中物体所受浮力大小不同的注意，可以设置这样的问题情境：首先将一个鸡蛋放入清水中，发现鸡蛋沉到底部；然后慢慢向水中加盐，并伴有轻微的搅拌，发现鸡蛋竟然奇迹般地浮了起来；随着盐量的增加，最后鸡蛋竟能浮出盐水表面。当学生都感觉很奇妙时，教师可以再次向盐水中加水，随着水量的增加，鸡蛋又开始下沉，当鸡蛋刚好悬浮在盐水中时，停止加水。在此情境下，学生会主动发问：为什么向水中加盐导致了鸡蛋上浮、下沉和悬浮呢？又如，在引入摩擦力概念时，教师可以通过图1所示实验创设新颖的问题情境^[13]。取适当大小玻璃板一块，另取一只杯口干整光滑的玻璃杯。两者都用肥皂洗净，抹干。将玻璃杯倒覆在平板玻璃上，并将平板玻璃左侧缓缓升高至恰好使玻璃杯不能下滑为止，并用木块固定(如图1所示)。打开水龙头，使一股细水流从玻璃板左侧(高处)向右侧(低处)缓缓流动，这时玻璃杯便开始动了。玻璃杯怎么会走动呢？这样的问题情境所含有的问题对学生来说是新颖、未知的，学生自然会产生好奇的心理，必然产生探究的欲望。此时教师顺势引导学生对此进行探究，探究教学自然而然的展开，并在师生互动交流中生成。

第二，创设的问题情境要能激发学生思维，产生学习动机，使学生具有了解未知的需要，产生探究未知的欲望。为此，教师要了解学生的心理需要，创设的问题情境要能激起不同层次学生的学习热情，使新知识与大多数学生的原有认知结构能巧妙地产生联系。从而使学生在创设的问题情境中产生掌握未知的需要。例如，在建立浮力概念之前，学生己从小学自然、生活经验及相关媒体中形成了“浮在水中的物体受到浮力”的观念，可能存在“下沉的物体”不受浮力的错误概念，或者认为下沉的物体受到的浮力小。教学过程中可以在学生已有“浮力”直觉认识的基础上，巧用实验、类比的方法，建立浮力概念，揭示其基本规律。对于浮力，学生尽管已有直觉认识：水对浸入其中的物体有浮力，然而要形成科学的浮力概念，仍需要通过观察、实验及相关的理性思维活动，学生要想获得进一步理解必须进行新知的学习。这样，他们就会有学习新知的需要，产生探究新知的心理状态。又如，初中学生在学习杠杆之前，对力的知识、力的平衡已经有了比较深刻的认识。然而，当教师根据阿基米德公元前200多年说过“给我一个支点，我可以撬起地球”这句话创设问题情境时，学生几乎目瞪口呆，惊呼：“阿基米德何来如此大的力气？简直是痴人说梦！”。学生已有知识显然不能准确地解释这种说法，要解决这样的问题必须对杠杆进行学习。此时学生产生强烈的学习新知的欲望，对杠杆的了解已经迫不及待。教师就可以很好地引导学生观察、讨论、猜想、探究，从中归纳出杠杆的特征及平衡条件。

第三，创设的问题情境要考虑学生解决的可能性。前苏联教育心理学家维果茨基认为，每位学生都有两种发展水平：一是现有水平，即由一定的己经完成的发展系统所形成的学生心理机能的发展水平，如学生已经完全掌握了某些概念和规则；二是潜在水平，即将达到的发展水平。这两种水平之间的区域就是“最近发展区”或“最佳教学区”。可见，最近发展区是指学生现有的解决问题的水平与经过努力后所能达到的解决问题的水平之间的差异地带，也就是两个邻近发展阶段间的过渡阶段。教师在创设问题情境时就要考虑这一因素的影响，其中的问题难度要适中，能根据特定的知识内容以及教学目标，将学生已有的知识经验与将要学习的知识联系起来。既要符合学生的现有水平，又要考虑到学生的潜在水平，使其处于学生的最近发展区内。也就是说问题不仅要与学生已有的知识经验密切联系，而且要具有一定思维空间和思维难度，是需要学生经过思考、努力学习才能解决的问题。比如，如果对中学阶段低年级学生提出为什么人们的行为方式各有不同，则显然是不合适的。因为这个问题范围太不着边际，对于“人之天性使然”或者“存在一些超自然力使人们的行为方式各异”之类的解释，很难收集证据证明。而对于中学高年级学生提出今后100年间全球气候将会如何变化？这样的问题也是不合适的。学生可能只会考虑个别因素，如云量的增多对气候变化将产生怎样的影响；或者可能考虑一些因果关系，如气温升高（或降低）对植物、气流、天气将有怎样的影响 ^[14] 。 又如，给初中学生讲解大气压强时，为了让学生感觉到我们周围大气压强的存在，可以采用如图2所示的覆杯实验，取一玻璃杯用硬纸片把杯口盖严，手按住纸片把杯子倒置，放开手后，硬纸片立即下落。若在杯内盛满水后再用硬纸片把杯口盖严，手按住纸片将杯子倒置，放开手后纸片不下落，水也不流出，这表明大气有压强。这种问题情境处在初中阶段学生最佳教学区，可以达到很好的探究效果。然而，如果同样的问题情境放在高中生面前则显然是不合适的，高中生已经完全掌握了这样的概念，对此问题不会有认知冲突，也就不会产生学习动机。因此，创设的问题情境一定要处在学生的最近发展区内，使其不仅包含着促进学生智力发展的知识信息，而且还能营造起亢奋的心理环境，蕴涵着促进学生非智力发展的情感信息。这样以来，学生面对困境但又有解决疑难的可能性，从而可以有效地调动起学生学习的积极性，激发学生的学习热情。否则，问题太易会让学生产生厌倦或轻视心理；太难则会使学生产生畏惧心理，挫伤他们的积极性。

参考文献：

[1]吴剑平.创设适宜创造力训练的物理问题情境[J].北京教育学院学报. 2001,15(3):67-71.

[2]张大均.教育心理学[M].北京:人民教育出版社,2004:182.

[3]王甦,汪安圣.认知心理学[M].北京:北京大学出版社,1992:277.

[4]陈琦,刘德儒.当代教育心理学[M].北京师范大学出版社,1997:150.

[5]刘儒德.探究学习与课堂教学[M].北京:人民教育出版社,2005:223.

[6]顾明远,孟繁华.国际教育新理念[M].海南出版社.2003.

[7]毕华林,斤英丽.化学教学中问题情境的创设[J].化学教育,2000, (6):10-12.

[8]范良兰.中学物理教学中问题情境创设的研究[D].福建师范大学,2005.

[9]李会利.初中物理教学中问题情境的创设[D].河北师范大学,2005.

[10]裴娣娜.情境教学与现代教学论研究[J].课程·教材·教法,1999,(1):4-7.

[11]李吉林.情境教育的探索与思考[J].教育研究,1994,(1):51-58.

[12]高文.情境认知中情境与内容的作用[J].外国教育资料,1997,(4):15-19.

[13]http://phys.cersp.com/SYTJ/MLSYS/200704/2744.html

[14]罗星凯,李萍昌.探究式学习：含义、特征及其核心要素[J].教育研究,2001,(12):52－56.