“五問教學法”在初中物理實驗教學中的實踐研究

■天津市環湖中學 王秀梅 ■天津市第四中學 孫 濤

一、“五問教學法”的產生

筆者根據多年對初中物理課堂的觀察，發現初中學生雖然對實驗充滿好奇，但是缺乏對實驗的深入思考與理解。學生在實驗中大多是在模仿教師的演示活動，或者仿照課本的提示進行操作?！拔鍐柦虒W法”正是針對以上現象提出的解決辦法?！白鍪裁矗╓hat）—為什么（Why）—怎么做（How）—得什么（Conclusion）—怎么好（Analysis）”五個問題分別對應實驗中的五個思考階段，“做什么”——實驗目的，“為什么”——實驗原理，“怎么做”——實驗器材和步驟，“得什么”——數據處理和結論，“怎么好”——誤差分析與改進。在物理學科的實驗教學中，教師以“五問教學法”為工具，可以引導學生有計劃、有步驟地開展實驗內容的探究學習。學生在這五個問題的引導下對實驗進行逐層深入的思考，從而形成一套相對完整的思維體系,使學生在面對物理實驗時可以有所思、有所學、有興趣、有收獲。

二、“五問教學法”在初中物理實驗教學中的應用

下面以人教版八年級物理第八章第三節《摩擦力》中“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗為例，簡述“五問教學法”在實際教學中的應用。

（一）做什么

“做什么”是“五問教學法”的第一問，也就是要明確實驗目的。實驗目的通常就是實驗的題目，本實驗的目的是探究影響滑動摩擦力大小的因素。從這個題目看，學生是無從下手的，因此，教師要引導學生對實驗有進一步的思考。摩擦力是我們生活中處處存在、不可或缺的一種力的形式。因此，教師從學生的感受入手，讓學生在課堂上進行以下對比實驗，并將感受記錄在表格中（見表1）。

表1

通過對比實驗，引導學生得到以下猜想：滑動摩擦力的大小是否與物體間的壓力有關、是否與物體表面粗糙程度有關。明確了這兩個問題，學生對接下來的實驗才有了具體認知。

“做什么”這一步教師要從學生身邊的、思維范圍內的現象、實驗入手，將問題具體化，這樣學生才能真正明確實驗中要做的內容，也就有了“撥云見日”的感覺。

（二）為什么

“為什么”是“五問教學法”的第二問，即明確實驗原理。首先，要“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關”就要測量滑動摩擦力的大小，而實驗中彈簧測力計的示數是物體所受拉力大小，物體所受到的滑動摩擦力并不能直接測量。人教版教材在這個探究實驗前安排了一個測量實驗“測量滑動摩擦力”，為本探究實驗作鋪墊。在這個測量實驗中引導學生思考，根據二力平衡原理（如圖1），物體處于平衡態時，受平衡力作用，F拉=F滑。實驗中，只要物體做勻速直線運動，拉力與滑動摩擦力大小就相等，物體所受滑動摩擦力的大小就可以通過彈簧測力計的讀數間接測量出來。得到了滑動摩擦力的大小，接下來就可以探究它與哪些因素有關了?！盀槭裁础边@一步不僅使學生明確了實驗原理——二力平衡，而且對實驗操作也提出了具體的要求——物體要做勻速直線運動，因此對接下來的“怎么做”環節有至關重要的作用。

圖1

（三）怎么做

“怎么做”是“五問教學法”的第三問，是在明確了實驗目的和實驗原理之后引導學生選擇合適器材、設計實驗，并動手操作實驗。這部分是實驗探究中的重點步驟，前兩步都是在為這一步作理論鋪墊。

在第一問“做什么”環節中已經明確了探究的內容“滑動摩擦力的大小與物體間的壓力、物體表面粗糙程度是否有關”。因此，在“怎么做”的環節，學生可以確定應用控制變量法對逐個因素進行探究；在第二問“為什么”環節，不僅明確了實驗原理是二力平衡，而且指出在操作實驗時要注意勻速直線運動，應用轉換法間接得出滑動摩擦力大小。明確了實驗目的、實驗原理、實驗方法以及操作時的注意事項后，學生就可以有目的地選取實驗器材并且開始操作實驗了。

1.選擇器材。

為完成實驗的探究目的需要選擇如下器材進行實驗：彈簧測力計、平直木板、細線、長方體木塊、砝碼、棉布、毛巾等。

2.實驗步驟。

（1）探究滑動摩擦力與壓力大小關系

如圖2所示，將木塊放在木板上，分別改變木塊對木板的壓力，三次實驗均用彈簧測力計勻速拉動木塊，記錄彈簧測力計的示數，為滑動摩擦力大小。

圖2

（2）探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系

保持木塊對長木板的壓力不變，分別在木板上鋪棉布和毛巾，并用彈簧測力計勻速拉動木塊，記錄彈簧測力計的示數，為滑動摩擦力大小。

這一過程使學生的科學思維以及科學探究能力，能得到充分的鍛煉和發展。

（四）得什么

“得什么”是“五問教學法”的第四問，即記錄實驗數據，得出實驗結論。這一步使學生明確實驗中需要觀察和記錄的對象，同時養成實事求是的科學精神。

將數據記錄在如下表格（見表2、表3）：

表2

表3

1.接觸面的粗糙程度一定時。

結論：當接觸面的粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大。

2.接觸面所受壓力一定時。

結論：當接觸面所受壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

（五）怎么好

“怎么好”是“五問教學法”的最后一問，這一步使學生的思維有進一步的跳躍與發展，是對實驗的最后評估，誤差分析和實驗改進。在進行“探究影響滑動摩擦力大小的因素”這個實驗時，最大的困難是在實際操作過程中很難保證物體做勻速直線運動。在觀察實驗、記錄實驗數據時，就會發現彈簧測力計的示數忽大忽小，給準確讀數帶來了很大的困難。如何改進實驗，避免物體做勻速直線運動，但是又仍然處于平衡態，使拉力大小等于滑動摩擦力大小，就成了新的、要解決的問題。

引導學生找到另一個平衡狀態——靜止狀態，物體和彈簧測力計不動，拉動長木板（如圖3）。改進后，只要長木板被拉動，木塊和木板之間就產生了滑動摩擦力。此時，木塊相對于地面是靜止的，處于平衡態，受平衡力，木塊在水平方向所受到的拉力和滑動摩擦力大小就是相等的。改進后的實驗對長木板的運動速度沒有要求，這樣就避免了人手拉動木塊做勻速直線運動這一操作，降低了實驗操作難度，同時又可以避免在彈簧測力計行進過程中讀數，從而提高讀數的準確程度。

圖3