基于突出學(xué)習(xí)者情境體驗的中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計優(yōu)化研究

◇ 北京 王麗環(huán) 郝 臣

1 問題的提出

蘇聯(lián)教育學(xué)家贊科夫曾經(jīng)說過:“教學(xué)法一旦觸及學(xué)生情緒和意志領(lǐng)域,觸及學(xué)生的精神需要,這種教學(xué)法就能發(fā)揮高度有效的作用．”為了使物理教學(xué)更加高效,在實(shí)際物理教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境,以觸及學(xué)生的精神需要,觸及學(xué)生的情緒,為課堂的有效推進(jìn)提供助力．

2 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的作用

何為“教學(xué)情境”?“教學(xué)情境”是指在課堂教學(xué)中,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,為落實(shí)教學(xué)目標(biāo)而設(shè)定的,其目的是使學(xué)生能夠積極主動地投入到學(xué)習(xí)中,順利清晰地掌握教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)背景和學(xué)習(xí)環(huán)境等．

課堂教學(xué)推進(jìn)的有效性與教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的合理度直接相關(guān)．教學(xué)情境根據(jù)其作用的不同,常會出現(xiàn)在一整課的不同位置．情境設(shè)置在課堂環(huán)節(jié)的初始,起到激發(fā)學(xué)生興趣、切入主題的作用;情境設(shè)置在教學(xué)活動的過程中,起到承接知識、突破重難點(diǎn)的作用．合理的情境設(shè)置會使整個課堂推進(jìn)順暢,起到“潤物細(xì)無聲”的教學(xué)效果．通過有效的課堂情境設(shè)置,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,降低學(xué)生理解難度,利于學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展．由此可見,教學(xué)情境的設(shè)置對于課程的高效實(shí)施是非常重要的．

3 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引入新課

3.1 以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的的情境設(shè)置

通過魔術(shù)與物理課堂的結(jié)合,揭開神奇現(xiàn)象的面紗,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣．

案例1:隱身的硬幣

在學(xué)習(xí)“光的折射”知識時,可以用“隱身的硬幣”魔術(shù)來引入新課．

步驟1:一個杯子底部裝有硬幣,觀察者從傾斜俯視的角度觀察,看不到硬幣．

步驟2:不改變觀察角度,逐漸向杯子中加水．

現(xiàn)象: 隨著注入水量的增多,硬幣逐漸出現(xiàn)在觀察者的視野中．

思考: 直接觀察與隔水觀察導(dǎo)致了何種變化使硬幣出現(xiàn)在視野中?

案例2:聽話的小球

教師演示:兩手成豎直方向拽住“聽話的小球”兩端的長線,小球按照教師口令“走—?！摺！辈粩噙\(yùn)動(如圖1).

圖1

動作分析:教師拽繩子,改變了繩子的松緊,小球便從動到靜不斷地變化．

學(xué)生猜想:繩子拽緊時,繩子與球之間的摩擦力阻礙了小球的運(yùn)動．摩擦力的大小與什么因素有關(guān)呢?

【設(shè)計意圖】中學(xué)時期是感性思維向理性思維過渡的時期,學(xué)生更易受到情緒的影響,他們的學(xué)習(xí)動力往往來自于“想學(xué)”而不是“需要學(xué)”．針對這樣的學(xué)情特點(diǎn),物理課堂上設(shè)計以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的的情境是非常有必要的．“隱身的硬幣”和“聽話的小球”兩個魔術(shù),把學(xué)生的注意力緊緊抓住,激發(fā)出他們強(qiáng)烈的好奇心:“光經(jīng)過水和空氣兩種介質(zhì),光路發(fā)生了怎樣的變化呢?”“摩擦力又有著怎樣的特點(diǎn)呢?”學(xué)生的好奇心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的動力,順暢地進(jìn)入后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中．

3.2 以知識銜接為目的的情境設(shè)置

通過生活情境、趣味實(shí)驗與物理課堂的結(jié)合,緊扣課堂主題,在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時,起到知識銜接的作用．

案例3:流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

以“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”為例．此課的教學(xué)重點(diǎn)是“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”,難點(diǎn)是利用“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象．

引入1:

圖2

教師:火車或地鐵進(jìn)站時,乘客要在候車安全線外候車(如圖2),以免發(fā)生危險,同學(xué)們知道這個危險指的是什么嗎?

學(xué)生:人有可能會被吸向車體．

教師:人會感受到一股“吸力”,“吸力”產(chǎn)生的原因是什么呢?

學(xué)生猜想:車開過,在人體和車體之間的風(fēng)很大．

隨后教師引入新課,展開流體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)．引入“候車安全線”這一生活情境,貼近學(xué)生生活,能夠引起學(xué)生共鳴,引導(dǎo)學(xué)生思考發(fā)生此種現(xiàn)象的原因與空氣的流動有關(guān),進(jìn)而引入流體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)．

引入2:

教師:請同學(xué)們利用實(shí)驗器材進(jìn)行如下的操作和嘗試(如圖3).

甲 沿玻璃管口吹氣 乙 沿紙橋下方吹氣圖3

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗操作并發(fā)現(xiàn)玻璃管中的球飛出,紙橋明顯向下彎曲．

教師:請你猜測產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因.

學(xué)生:管內(nèi)外的氣壓不同,管內(nèi)氣壓大于管外氣壓,將小球推出．紙橋上方氣壓大于下方氣壓,將紙橋壓彎．

教師:請同學(xué)們繼續(xù)分析產(chǎn)生壓強(qiáng)差的原因.

學(xué)生:吹氣,使管外側(cè)和紙橋下方的氣體流動起來．

【設(shè)計意圖】 學(xué)生獲取知識的效果與獲取知識的途徑是有關(guān)的．僅靠“聽”獲取的知識容易遺忘;通過“聽和看”獲取知識,相較于“聽”這一單一途徑更易形成對該知識的深刻記憶;通過“使用”獲取知識,將會讓學(xué)生真正記住這些知識并形成對該知識的理解,從而為靈活運(yùn)用該知識奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)．

引入2中,學(xué)生在實(shí)踐中認(rèn)識流體壓強(qiáng),在體驗的過程中發(fā)現(xiàn)每次實(shí)驗效果略有不同,學(xué)生就會自然而然地猜想造成現(xiàn)象不同的原因是什么.

通過 “玩中學(xué)，做中學(xué)”,以學(xué)生的實(shí)驗體驗為情境,學(xué)生手腦并用,在動手操作、現(xiàn)象分析、交流評估的過程中,調(diào)動學(xué)生所有感官,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的愿望,讓學(xué)生真正主動地進(jìn)入課堂，從而順利展開流體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)．

通過合理的教學(xué)情境設(shè)置,不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能起到銜接知識、助力知識理解的作用,更重要的是在“玩與做”中發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維及科學(xué)探究能力.在方法的使用中提升了學(xué)生科學(xué)研究能力,培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度．

4 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，搭建理解平臺

4.1 以架構(gòu)知識脈絡(luò)為目的的情境設(shè)置

仍以“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”內(nèi)容為例,如何將流體壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)知識做好銜接與過渡,架構(gòu)知識脈絡(luò)呢?

為了與靜態(tài)的液體、氣體壓強(qiáng)對比,筆者設(shè)計了實(shí)驗——“瓶吞雞蛋改進(jìn)版”(如圖4),此實(shí)驗是在氣體壓強(qiáng)“瓶吞雞蛋”實(shí)驗基礎(chǔ)上的改進(jìn)．其操作與現(xiàn)象如下.

【操作與現(xiàn)象】 將雞蛋放在集氣瓶口,按壓雞蛋,雞蛋不落入瓶中．打開鼓風(fēng)機(jī),集氣瓶下方的管道中有流動的空氣通過,此時,原本靜置在瓶口上方的雞蛋慢慢落入瓶中,若加大風(fēng)速,雞蛋落入瓶中的速度更快．

【對比實(shí)驗】 重現(xiàn)大氣壓強(qiáng)學(xué)習(xí)時“瓶吞雞蛋”(如圖5)的實(shí)驗．將雞蛋放在集氣瓶口,按壓雞蛋,雞蛋不落入瓶中．將點(diǎn)燃的酒精棉放入集氣瓶中,由于燃燒耗氧,同時,燃燒后瓶內(nèi)氣體溫度降低,會使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,雞蛋上方大氣壓大于雞蛋下方瓶內(nèi)的氣體壓強(qiáng),在氣體壓強(qiáng)差的作用下,雞蛋被壓入瓶中．

【交流與分析】 對比“瓶吞雞蛋”和“瓶吞雞蛋改進(jìn)”兩個實(shí)驗,學(xué)生發(fā)現(xiàn)流動的空氣也可使氣體壓強(qiáng)減小,因此自然地過渡到流體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)．通過實(shí)驗的對比,也使學(xué)生對“流體壓強(qiáng)與流速大小的關(guān)系”形成初步的認(rèn)識．

圖4 瓶吞雞蛋改進(jìn)實(shí)驗 圖5 瓶吞雞蛋實(shí)驗

【設(shè)計意圖】 本實(shí)驗的設(shè)計目的是搭建知識脈絡(luò),將學(xué)生所學(xué)知識前后關(guān)聯(lián)、融會貫通,降低學(xué)生理解難度．在設(shè)計教學(xué)過程中,教師根據(jù)學(xué)情、教情的需要,設(shè)計并制作了與本節(jié)課知識相關(guān)的教具和學(xué)具,既豐富了物理課堂的資源,又加強(qiáng)了物理教學(xué)的實(shí)效性．學(xué)生在循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程中,能夠整體把握所學(xué)知識,并利用所學(xué)知識解決新問題．以架構(gòu)知識脈絡(luò)為目的合理設(shè)置情境,對學(xué)生物理觀念的形成、科學(xué)思維的培養(yǎng)是非常有益的．

4.2 以幫助理解為目的的情境設(shè)置

物理是與生活結(jié)合緊密的學(xué)科,因此物理學(xué)習(xí)的目的不僅僅是知識的獲得與方法的理解．通過學(xué)習(xí),學(xué)生還應(yīng)具備應(yīng)用知識的能力,能夠應(yīng)用所學(xué)知識、方法,分析生活中的現(xiàn)象,服務(wù)于生活．

以物態(tài)變化中汽化知識為例,汽化過程會吸收大量的熱,如何幫助學(xué)生加深對這一知識的理解呢?我們可以將生活中“走酒火”這一中醫(yī)理療現(xiàn)象引入課堂(如圖6)．

教師:將泡過白酒(酒精加水也可)的棉布用火點(diǎn)燃,觀察現(xiàn)象．

學(xué)生觀察:燃燒過后棉布完好如初．

甲 點(diǎn)燃泡有稀釋酒精的棉布 乙 燃燒后的棉布圖6

教師:是誰保護(hù)了棉布?

學(xué)生思考回答:水汽化吸熱,在棉布表面形成保護(hù)層．

教師與學(xué)生:結(jié)合中醫(yī)理療“走酒火”對人不會產(chǎn)生傷害的原因進(jìn)行分析．

【設(shè)計意圖】以幫助學(xué)生理解知識為目的的情境設(shè)置,能夠脫離純理論分析,從實(shí)踐出發(fā)幫助學(xué)生建立知識與生活的聯(lián)系．學(xué)生在感受震撼的同時,對科學(xué)更加信服,對知識的理解更加深入．

5 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，突破難點(diǎn)提升能力

物理是一門實(shí)驗科學(xué),物理不以教會學(xué)生科學(xué)結(jié)論規(guī)律為唯一目的,而是要通過一系列的學(xué)習(xí)過程,了解事物的內(nèi)在聯(lián)系,掌握研究問題的方法與技能,培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力．基于這樣的學(xué)科特點(diǎn),物理課堂情境設(shè)置應(yīng)從實(shí)驗出發(fā),通過問題確定、實(shí)驗設(shè)計、操作實(shí)施、現(xiàn)象數(shù)據(jù)分析評估等過程,達(dá)到收獲知識、方法與技能的目的．

以“磁現(xiàn)象”一節(jié)為例,將教師演示實(shí)驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生探究實(shí)驗,在實(shí)驗過程中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁體靠近小磁針時,可以通過觀察小磁針的轉(zhuǎn)動方向得出磁極間的相互作用規(guī)律．

大部分同學(xué)通過探究得出常規(guī)結(jié)論:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引(如圖7)．

異名磁極相互吸引圖7

但有一組同學(xué)的實(shí)驗發(fā)現(xiàn)與眾不同,出現(xiàn)了“同名磁極相吸”的現(xiàn)象(如圖8),學(xué)生對于課本及其他同學(xué)的實(shí)驗結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑:難道是課本出錯了嗎?

“同名”磁極相互吸引圖8

面對實(shí)驗的困惑和學(xué)生提出的質(zhì)疑,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗現(xiàn)象進(jìn)行評估與分析,提出合理猜想,并設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行驗證．

【分析交流】 學(xué)生通過分析交流,提出以下合理猜想:該小磁針或條形磁體的磁極標(biāo)識反了;小磁針無磁性所以被磁體吸引;小磁針的磁極發(fā)生了調(diào)轉(zhuǎn)．

【設(shè)計方案】 針對分析與猜想,同學(xué)們設(shè)計了一系列實(shí)驗去逐一檢驗,經(jīng)過多次實(shí)驗,分析實(shí)驗現(xiàn)象并發(fā)現(xiàn)原因．

【實(shí)驗現(xiàn)象】 當(dāng)條形磁體N極逐漸靠近小磁針N極時,磁體與磁針先是相互排斥,隨著距離的減小,當(dāng)條形磁體與小磁針的距離很近時,突然出現(xiàn)了神奇的現(xiàn)象:條形磁體與小磁針的N極突然相互吸引．學(xué)生再將條形磁體N極與小磁針標(biāo)有S極的一端靠近,卻出現(xiàn)相互排斥的現(xiàn)象．繼續(xù)減小條形磁體與小磁針的距離,剛剛神奇的現(xiàn)象又出現(xiàn)了．

【原因分析】 條形磁體的磁性遠(yuǎn)強(qiáng)于小磁針的磁性,當(dāng)二者相距很近時,小磁針被條形磁體重新磁化．

【設(shè)計意圖】 開放的課堂體驗讓學(xué)生和教師都有新的發(fā)現(xiàn),對磁現(xiàn)象知識的理解更加深刻．雖然開放式的教學(xué)模式會增加學(xué)生課堂上的學(xué)習(xí)時間, 但是,在發(fā)現(xiàn)問題、分析原因、解決問題的過程中,能夠發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等物理學(xué)科核心素養(yǎng),培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)的能力．

物理教學(xué)情境設(shè)置要關(guān)注學(xué)生“科學(xué)思維和科學(xué)探究”素養(yǎng)的培養(yǎng)．課堂中要為學(xué)生提供更多動手操作的機(jī)會,減少對學(xué)生的束縛．因此教師應(yīng)進(jìn)行充分的備課,設(shè)置合理的教學(xué)情境，讓學(xué)生在“玩中學(xué)、做中學(xué)、學(xué)中思、思中獲”． “創(chuàng)造能力”不是某種固定的與生俱來的資質(zhì),而是在實(shí)踐體驗中確立起來的知識、技能、態(tài)度、特質(zhì)、心理定勢等的混合體,在具體的探究、制作等實(shí)踐過程中創(chuàng)新能力才最終得到顯現(xiàn)．要想培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,就要避免教學(xué)的模式化，避免教師主體與主導(dǎo)地位的混淆,將教師的身份轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的同路人、陪伴者、引導(dǎo)者．通過教學(xué)情境的合理設(shè)置,轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)模式,充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力,這樣的物理課堂就像是一塊強(qiáng)磁鐵,吸引著學(xué)習(xí)者,讓學(xué)習(xí)者手腦并用全身心投入到課堂學(xué)習(xí)中去,使學(xué)生真正成為課堂的主人．