物理教学中对学生质疑能力的培养

摘 要： 本文主要研究在物理教学中对学生质疑能力的培养。通过分析质疑能力的重要性，以及我国的学生质疑能力普通较差的原因，提出在物理教学过程中应为学生创造良好的质疑环境，引导学生质疑，激发学生产生探索动机和逐步教给学生质疑能力的基本方法。比如，联系实际、逻辑推理、追求因果、类比联想、逆向思维、变化条件等过程来提高培养质疑能力，对提高教学质量和培养创造性人才有很好的积极作用，也符合新课程改革的精神。

关键词： 物理教学 质疑能力 培养

质疑是经过较充分的分析后提出的疑问。善于发现问题、提出质疑、进行释疑是思维的批判性高的重要表现。质疑不仅是思维的开始，正确的质疑往往还是成功的开始，纵观物理学史，每一个阶段的进展几乎都是从质疑开始的，例如古希腊的亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略对此提出质疑，指出物体在没有受到外力时可保持匀速直线运动状态，后经牛顿进一步研究，总结出了牛顿定律，从而奠定了经典力学的基础。又如当爱因斯坦看到洛仑兹等人依据牛顿的时空观研究电动力学遇到了极大的困难后，对牛顿的时空观大胆质疑并提出了相对论时空观，从而建立了狭义相对论。再如爱因斯坦和玻尔领导的哥本哈根学派间相互质疑，引发了当时世界上大批物理学家、数学家、哲学家参与的科学史上有名的“大论战”，从而有力地推动了物理学、数学甚至哲学的发展。从以上事例可以看出质疑能力多么重要。爱因斯坦指出：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”海森堡也曾说：“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半。”华裔物理学家李政道对此也深有体会：“对于科研工作者来说，最重要的是自己会不会提出问题。”由此可见，在物理教学过程中教会学生质疑的一些常用方法，创设良好的质疑环境，促使学生正确地质疑是培养创造性人才的一项重要内容。

据调查目前我国的中学生包括部分大多学生的质疑能力普通较差，形成的原因我认为主要有以下几点。

一、学生质疑能力普遍较差的原因

（一）虽然我国大力提倡素质教育，但由于目前我国大部分学校迫于社会、学生家长的压力和经济因素诸方面的原因，还存在不少片面追求升学率，物理教学围绕着高考一张试卷转的现象。一部分教师仅为高考而教学，人为地约束了学生的质疑能力，特别是对于学生问的超越“考纲”的内容一律不予解答，有的教师还训斥学生浪费时间，严重挫伤了学生质疑的积极性。

（二）有些教师教学思想、教学方法落后，喜欢采用“填鸭式”的教学方式，往往把物理概念规律平铺直叙地全部端给学生，从而压抑了学生的思维，很少留给学生质疑的机会和内容。

（三）极少数教师由于害怕学生质疑的一些“古怪”的问题自己答不上来，有失面子，所以对一些爱质疑的同学敬而远之。这必然不利于学生质疑能力的发展。

由于以上一些原因，久而久之，学生的好奇心就逐渐衰退，质疑能力就大大降低，这样培养出来的学生常常没有主见，没有自己的思想，创造力很差，提不出什么有价值的问题来，这是和素质教育的宗旨相背离的。

二、解决对策

从以上内容我们可以看出，在物理教学过程中有意识地培养学生的质疑能力是非常必要的，那么如何培养学生的质疑能力呢？

（一）教师要以积极的态度为学生创设一个良好宽松的质疑环境，逐步引导启发学生进行质疑，激发学生产生强烈的探索动机。

1.要更新教学观念，重在培养学生的素质和能力，不能采用“填鸭式”、“满堂灌”的教学方式，讲课时不能把所有的内容都平铺直叙地拿出来直接表露给学生，要给学生留有足够的可供产生质疑问题和思考的时间。

2.要在物理教学过程中积极引导学生对日常生活中观察到的物理现象、课本上的物理规律、概念大胆质疑，并设法获得科学的结论。对于学生大胆的猜测和疑问要积极充分给予肯定，即使有些质疑是错误的，我们也要好好珍惜，注意保护学生的积极性，绝不可嘲讽打击。对一些体质矛盾隐蔽得较深的问题，教师可精心设计质疑的情境，让矛盾暴露得明显一些，促使学生质疑。

3.教师要从素质教育的根本点出发来对待学生提出的疑问范围，对于超出“高考纲要”的内容也要尽力予以解答，对于一部分和学生现有知识水平相差较大的问题，可以告诉学生我们现有的知识水平还不够，等将来再解决。

4.要大力提倡学生争辩，通过争辩活动可以提高学生质疑的敏捷性、灵活性。量子力学中的测不准原理就是海森堡与爱因斯坦等人长期激烈的争论后在海森堡的脑海中骤然出现的。长期引导学生进行争辩、互相质疑会大大提高其质疑的动机和能力水平。

（二）教师在平时教学过程中要逐渐地教给学生质疑的基本方法，学生才能尽快地提高其质疑能力。

下面我就介绍一些物理教学过程中常用的质疑方法。

1.联系实际引发质疑

联系实际引发质疑就是通过分析、比较某种观点看法和已知事实现象或新的实验事实是否矛盾，从而提出质疑。物理学与技术、生产、生活等有着广泛的联系。因此，物理学习要与科技发展紧密地联系起来。如：万有引力与宇宙探测；光的全反射与光纤通讯；电磁感应与磁悬浮列车；激光与全息技术；原子理论与核能利用，等等。物理学习也要与生活、自然相联系。如：体育运动、家庭音响、人体辐射、血压与心脏功率、B超、X光检测、CT检测、闪电、台风、温室效应、厄尔尼诺现象，等等。这些领域涉及的物理知识丰富多彩，教师引导他们关注这些问题有助于激发学生学习物理的兴趣，使学生感觉物理既鲜活又生动。学生在课本知识与科技、生活的联系中或在观察现象、（尝试）揭示其本质中可以无拘束地展开想象，提出具有开放性的问题，学生对问题的讨论往往具有发散性，又可以互相激励，从一个问题的讨论中提出更多的问题，有些甚至是科学家也在思考的问题。例如，古希腊的亚里士多德认为重的物体比轻的物体落得快，伽利略发现事实并不是这样，因此提出了质疑。再如，关于原子结构，开始汤姆生提出了“枣糕”模型，后来卢瑟福做了a粒子散射实验后发现汤姆生的“枣糕”模型和a粒子散射实验事实相矛盾，于是产生了质疑并提出了原子的核式结构学说，这都属于联系实际引发质疑。

2.逻辑推理产生质疑

揭示观点间的逻辑困难、矛盾是进行质疑的又一途径。例如：在功率公式新课教学中的一个问题：汽车在平直的公路上匀速前进，若汽车所受阻力不变，当牵引力增大时，根据牛顿第二定律，加速度增大，汽车的速度也不断增大。有人提出相反的观点，因所车发动机的功率一定，根据公式P=FV推断，当汽车牵引力增大时，速度应当减小，你认为哪一种分析正确？换一个角度或方向去思考同一问题原则上也应该有同样的结果。但是如果两种方法不能得到同一结果，我的问题在哪儿？进而产生一种探究的冲动。

又例如：质量为M的木板放在光滑的水平面上以V的速度水平向右运动，现在木板的右端无初速地放一个大小不计质量为m的木块B，木块与木板之间有摩擦力，为了使木板还能以v的速度做匀速直线运动，须在木板上作用一水平向右的恒力F。试求：从放入木板和木板刚好一起运动过程中F所做功W。

解法1：较多学生运动质点动能定理解答这个问题，认为F所做功就是两个物体组成系统所受合外力所做功，应等两种方法所得结果不同，导致逻辑矛盾。

产生上述逻辑矛盾后，学生感到很惊讶，迫切想知道矛盾原因，激发了探索动机，促进学生的质疑和自省。

3.追因求果进行质疑

我们要教育学生保持旺盛的好奇心和求知欲，脑海中要经常出现“为什么”三个字，要经常追问物理概念为什么要这样定义？物理规律是如何得来的？实验为什么要这样设计？做物理习题做错时更要问一下为什么会做错？原因是什么？发现某物理现象也要经常问问产生的原因是什么？例如为什么我们乘车时会看到远处的太阳向前走而近处的树木会向后走？为什么眼睛会看见东西？雨后的天空为什么会出现彩虹？机油落在水面后为什么会出现五颜六色的斑纹？原子弹、氢弹为什么会有这么大威力……坚持不懈地寻根问底常常会引出物理概念和物理规律，或能加深对它们的理解，有时可能还会出现意想不到的收获。例如，1895年德国物理学家伦琴观察到阴极射线管附近的荧光屏上出现了几点荧光，伦琴治学严谨，喜欢多问几个“为什么”，他经过研究后发现，这原来是阴极射线打到固体上产生的一种新的射线引起的。伦琴把它起名为X射线，后来人们为了纪念这种射线叫伦琴射线。而在此之前美国物理学家古德斯比德和英国的克鲁克斯都曾发现过类似的现象，但由于他们没有寻根问底，导致一项重大的发现从手中溜走了。又如：在做碰撞中的动量守恒实验时要确定落点的平均位置，有些资料上的意思是用圆规画一个尽可能小的圆把各个落点圈住，其圆心就是所要找的点。一般学生都没有觉得有什么样问题，有学生从因果关系上提出了有意思的问题：圆规画圆不是先确定圆心再画的吗？既然圆心已定那又何须画圆？画圆也是为了找圆心呀？

4.类比联想进行质疑

通过类比联想进行质疑也是物理学中常用的质疑方法。例如我刚讲过原子的核式结构模型，有的同学就通过联想和类比，根据电子绕核转动时充当向心力的库仑力和卫星绕地球转动时充当向心力的万有引力的表达式的相似性，提出了电子和卫星的环绕速度、运转周期、动能、势能的表达式及随半径r的变化是否相似的问题，并通过分析得出了正确的结论，这就是这种方法的正确应用。在物理学的发展过程中，运用这种方法进行质疑的例子也有很多。例如，当光具有波粒二象性的结论被人们接受后，不少人认为这是光子所特有的现象。而德布罗意通过对微观实物粒子和光子进行类比，对以上人的观点提出了疑问，认为实物粒子也具有波粒二象性，并联系到光子波长和能量、动量的关系式，给出了实物粒子的波长表达式，后来经实验证明是正确的。又例如：在竖直向上的磁场B中，固定有两个光滑、平行、水平导轨，导轨间距为L，质量分别为m、M的两根金属棒a、b相互平行且垂直于导轨放置，现给a一个右初速度，则以后a、b的运动情况如何？我们可以把“子弹打木块”问题拿出来，让初学者来探究、质疑其中的异同。直观情景和知识范畴是不同的，但忽略直观层面，可以看到共同点：一个运动的物体向一个静止物体靠近，两者间存在相互作用力。疑问出现了：这是否意味着他们在解决问题的方式上（列方程）是一致的？他们会不会是自然界中同一规律在不同场合的表现？对初学者来说，如果能提出类似上面的问题，是很有创见性的。这就是类比，在看起来陌生的领域，用上了熟悉的方法，就像使自己思维突然扩大了一倍一样。教学中，教师提供这类题目（或素材），能极大地激发学生的联想和好奇心，会让学生产生发现问题和提出问题的冲动。比如对刚才这个问题，学生可能继续像究子弹射入木块的深度一样提出：a棒相对于b棒移动的最大距离与B、L等物理量的关系如何？——类比对应给他的思考指明了方向。由于物理学中有很多物理内容、规律、处理方法是相类似的，因此通过类比联想进行质疑是我们能经常用到的，经常指导学生运动这种方法进行提问题，不仅可以大大增强学生的质疑能力，而且能促进学生认识清楚物理现象、规律及其处理方法间的联系。

5.逆向思考提出质疑

这是与通常的思维程序相反的一种思考方式，它是通过从相反的方向展开思维，提出问题的一种质疑方法。例如法拉第根据电产生磁的现象，逆向思考提出了质疑：磁能否产生电？并通过10年艰辛努力，终于发现了电磁感应现象，为人类进入电气时代提供了一把金钥匙。我们平时的物理教学活动中可以经常引导学生运动这种方法进行质疑。例如在讲过匀变速直线运动后，对于匀减速运动，我们可以问一问这种运动的道过程能否当做匀加速运动来处理？再如在几何光学中讲过已知物点和透镜求作像点的方法后，可以质询一下已知像点和透镜如何求作物点？在学习薄膜干涉的应用时经常要讲到牛顿环，对于牛顿环形成的原因的解释，老师一般根据利用干涉检查工作表面的平整度原理一样的思考：是由于在透镜和水平面间的空气膜的上下表面分别反射的两列光波的等厚干涉而形成的。利用物理规律的空间平移不变——对称，学生会质疑：那么为什么样不是透镜本身上下表面分别反射的光列光波的等厚干涉而形成的呢？从理论上讲，这两种解释都一样有道理啊，为什么老师会厚此薄彼呢？这些都属于逆向质疑。

6.变换条件进行质疑

物理规律都有一定的适应范围，我们在物理教学过程当中可以引导学生变换一下条件，问一问物理规律在不同条件下的表达形式及其适应范围；另外同一个物理问题处理起来往往有多种方法，我们可以引导学生问问能否用别的方法来解决某一问题。例如在复习单摆的周期公式时，我有意识地让学生变换条件进行质疑。结果学生质疑出了以下八种情况下单摆周期公式的表达形式的问题：1.单摆在高山上；2.单摆在月球上；3.单摆在沿竖直方向做匀加速直线上升或加速下降的电梯里；4.单摆在沿水平方向做匀加速运动的汽车中；5.轻质悬线绝缘，摆球带电，在竖直方向存在一句强电场的情况；6.摆球带电，悬线绝缘，在垂直摆球摆动平面的方向加一句强磁场；7.摆球带电，悬线绝缘，在悬点处放一点电荷；8.单摆在环绕地球飞行人造卫星中，产生了较好的效果。又如惠更斯电桥不平衡时，判断桥上的电流方向问题，利用断开桥支路，经简单计算，就能判断出桥支路的电流方向。如果我们能长期坚持引导学生动用这种方法进行质疑不仅可以提高学生的质疑能力，而且可以提高学生运用物理知识解决实际问题的灵活性。

总之，质疑是探索新知识的开始，也是探索新知识的动力。一个人一旦提出了某个问题，便产生解决它的欲望，形成了“问题意思”，就能够更敏锐地感受和觉察与该问题有关的信息，使人的注意力有明显的指向性与选择性，能有效激励他对问题的探索和解决。质疑的过程能激发学生的创新意识，通过质疑能力的培养，可以培养学生的创新意识。这正是新课程改革的一个重要目标，是现行教学的一个重要任务，这就要求我们在物理教学过程中要对学生缺乏质疑能力的原因进行分析后，更新观念，以真实的情感，真知灼见，积极的态度为学生创造一个良好宽松的质疑环境，逐步引导、启发、帮助学生进行质疑，培养良好的质疑习惯。教会学生上述的质疑方法，在物理教学中有针对性地运用“质疑法”，挖掘学生潜力，加强学生质疑能力的培养，提高他们可持续性学习、可创造性学习的能力，以适应素质教育和新课程改革的时代要求。

参考文献：

［1］物理教学，2000.8，（8）.

［2］物理教学.2002.3，（3）.

［3］林崇德.发展心理学.北京：人民教育出版社，1995.

［4］陈熙谋.对称美与物理学.

［5］张宪魁，王欣.物理学方法论.陕西人民教育出版社，1992.

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