首页 -> 2007年第10期
问题探究式在“光的折射定律”教学中的应用
作者：林献财
著名教育家布鲁纳曾说：“知识乃是一个过程，不是结果。”学生的认识能力必须通过实践才能逐步提高，用所学的知识去解决实际问题，正好使学生在理论联系实际的过程中提高认识能力，充分发挥想象能力，培养创新能力，所以必须让学生在学习的过程中主动去探索发现问题，并用所学的知识去研究解决问题。“问题探究式”教学正是以问题解决为中心，注重学生的独立钻研，着眼于思维和创造力的培养。由教师根据教学内容及要求，创设问题情景，以问题的发现、探究和解决来激发学生的求知欲、创造欲和主体意识，培养学生的创造能力。它重视知识的获得，更重视学生获取知识的过程。该教学法改变了传统课堂教学法中由教师单向传递信息的做法，建立了师生之间的民主、平等、和谐、多向思维交流的新型关系。在探究式教学过程中，教师创设情景启发和鼓励学生自已发现并提出问题，充分设想，发表见解，进而设计实验，主动探索，创造性地解决问题。它具有的特点是：
（1）问题是教学的开端。问题的存在本身就激发学生的求知欲和探究欲，这对教学的开展和创造性思维的启动是非常有利的。因此，教师在教学伊始首先创设问题情景，促使学生头脑中产生有指向性的疑问。
（2）问题是教学的主线。问题不仅是激发学生求知欲和创造冲动的前提，而且是学生吸收知识，锻炼思维能力的前提，问题应存在于整个教学过程中，应使教学活动自始至终围绕问题的探究和解决展开。
（3）问题是教学的归宿。教学最终结果不应是用所授知识消灭问题，而应是在初步解决问题的基础上引发新的问题，这些新问题出现的意义不仅在于它能使教学法延伸到课外，而且还在于它能最终把学生引上创造之路。其主要程序是：创设情景，提出问题——发散思考，科学猜想——设计实验，探索研究——检验猜想，得出结论——迁移运用，指导实践。下面以“光的折射”一课为例谈谈“问题探究式”教学模式在课堂教学中的具体应用。
“光的折射”这一课题中折射定律和折射率是高中光学的重点内容，特别是折射定律的得出，传统的课堂教学和教学设计是：教师演示实验——学生观察实验——教师引导学生分析实验结果——得出斯涅尔定律。从效果上看，学生也能用斯涅尔定律来解决一些问题，但是从创新能力培养来看，学生处于被动接受知识和被动发展的位置上，只能算学会，不能算会学。而利用问题探究式教学，由学生充分思考，大胆猜想，设计实验，主动探索，分析实验结果，得出定律。学生自始至终主动参与教学过程，充当主人的角色，保持着主动性、积极性、探究性，真正体现了以“教师为主导，学生为主体”的思想，发展了学生的思维能力和创造能力。
教学过程如下：
1. 创设情景，提出问题，激发兴趣
先让全体学生来做一实验，在碗中放一硬币，放在一定的高度刚好看不见碗底的硬币，再倒入适量的水，请学生仔细观察实验现象。原来看不见的硬币倒入水以后看见了，引起了学生极大兴趣。此时教师提出要圆满地解释这一现象，就是这一课要学习的光的折射。然后出示一块两面平行的玻璃砖，让一束激光从空气射到玻璃砖表面，学生观察到一部分光被反射，还有一部分光进入玻璃砖中，教师指明这就是光的折射现象。转动玻璃砖，并请学生继续观察实验现象。当光由空气斜射入介质时，入射角大于折射角；光由介质斜射入空气时，入射角小于折射角；入射角增大，折射角增大；入射角减少，折射角减少。随即教师提出问题，除此定性的关系外，入射角和折射角之间究竟有什么定量的关系？
2．发散思考，大胆猜想，引发探究意识
鼓励学生大胆猜测：如果你是历史上第一个研究入射角和折射角定量关系的人，你认为它们之间应该是一种什么样的关系呢？同时引导学生从不同的角度，沿不同的方向对问题进行思考。指出科学猜想是研究自然的一种重要的思想方法，它不是无根据的幻想，而是在客观事实上的一种猜想。证实这些猜想是否正确的基本方法是实验，被实验肯定的，就是实验规律；被实验否定的，应该放弃，重新提出猜想，再用实验来检验。在这一环节中，要充分让学生提出各种各样的想法。
3. 设计实验，分组探索，寻求规律
教师提出问题：（1）要证实这些猜想是否正确，研究的基本方法是实验，如何设计实验？（2）列出所用的器材，讨论具体的步骤和在操作中应观察、记录和注意什么？经过分析综合，确定用“插针法”来进行实验，测出入射角为15。、30。、45。、60。、75。是的折射角。
在此环节中，学生以两个人为一个小组，像科学家那样兴趣盎然地开始按设计的方案实验，边做边记，教师巡视，注意操作是否合理，数据记录是否正确，并做个别辅导。学生在教师的指导下，积极主动地和教师、教材、同学、教具相互作用，进行信息交流，形成了一种和谐、民主、平等、合作的教学气氛。学生在探索中，提高实际动手能力、分析和解决问题的能力和创造能力。
4. 综合分析，检验假设，得出规律
学生根据实验结果，列表比较分析、计算、检验、归纳结论。
以组为单位，推举代表发言，最后教师引导学生总结光的折射定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。教师展示几组实验做得好的同学的数据表，供大家参考和交流。由于学生亲身实验，再对数据进行比较、概括、分析，思维加工，总结出结论，经历几乎同科学家一样的探索过程，使学生明白科学发现总是经过曲折艰辛的过程，培养学生为科学献身的精神。同时启发学生，人类认识自然规律总是经过实践一假设一再实践一修正假设不断探索的过程。
5. 移植应用，亲身实践
教师投影出示练习题。
例题：一束光以45。入射角从空气射入某种介质，折射角为30。，求：（1）介质的折射率n；（2）若入射角减少30。，介质的折射率n；（3）若光以30。的入射角由介质射入空气，折射角r。
实践题：让学生课外去找一个广口瓶和一根有刻度的直尺以及足够的水设计一实验粗略测定水的折射率。
教师组织学生运用结论解决一些实际问题，促使学生巩固和理解知识，也是学生把知识、技能转化为能力和素质的延续。
最后，让学生回顾本节课的探究过程：发现问题——进行猜想——探索研究——得出结论——指导实践。提出这是研究物理规律的一种基本思路。在整个教学过程中，不只关注掌握知识结论，更注重学生对知识的过程的理解，坚持学生活动的互动性，让学生通过观察实验，独立思考和主动探究，逐步理解和掌握知识的发生过程和认识其内在联系，建立良好的知识和能力结构。通过探究性的教学，使学生的知识、智能、品德、心理等都得到和谐的发展，成为具有创造性的思考和解决问题的现代人才。