以情境啟迪思維促核心素養(yǎng)發(fā)展

黃巧曦

摘 要：高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的實施建議中明確指出，在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施過程中重視情境的創(chuàng)設(shè)。在真實的情境下進(jìn)行課堂教學(xué)，讓學(xué)生處在特定的問題情境中，經(jīng)歷對學(xué)習(xí)材料的親身體驗和發(fā)展過程，才能有效的培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以創(chuàng)設(shè)“障礙式”情境，激發(fā)批判性思維；創(chuàng)設(shè)“發(fā)現(xiàn)式”情境，激發(fā)具象性思維；創(chuàng)設(shè)“問題式”情境，激發(fā)抽象性思維三個方面給出具體的教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：情境；思維；核心素養(yǎng)

著名教育家布魯納認(rèn)為：“學(xué)習(xí)者在一定的問題情境中，經(jīng)歷對學(xué)習(xí)材料的親身體驗和發(fā)展過程，才是學(xué)習(xí)者最有價值的東西。”在《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出，創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。物理概念的建立需要創(chuàng)設(shè)情境，物理規(guī)律的探究需要創(chuàng)設(shè)問題情境，應(yīng)用物理知識解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實際情境[ 1 ]。在物理教學(xué)中，可以通過自然、生活、物理實驗、物理學(xué)史等多種形式創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍學(xué)生的思維，幫助學(xué)生對物理現(xiàn)象、物理事實及物理過程進(jìn)行分析加工、整合與分解，從而逐漸達(dá)到對物理知識由感性認(rèn)識，上升到理性認(rèn)識的過程，提升思維品質(zhì)，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展等教學(xué)目的。

1 創(chuàng)設(shè)“障礙式”情境，激發(fā)批判性思維

批判性思維是運用一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，進(jìn)而改善思維，屬于反思性思維，是培育創(chuàng)新創(chuàng)造力所必備的重要思維方式之一，也是現(xiàn)代教育追求的最高目標(biāo)之一。

學(xué)生在日常生活中，已從大量的物理現(xiàn)象中獲得了許多物理方面的感性認(rèn)知，積累了不少經(jīng)驗，但這些不一定都正確。創(chuàng)設(shè)“障礙式”情境，就是讓學(xué)生面對真實情境通過觀察、體驗，一方面根據(jù)原有的標(biāo)準(zhǔn)評判自己的想法，另一方面對問題進(jìn)行深入的思考。

例如，在串聯(lián)電路電功率分配的教學(xué)中，學(xué)生基于生活經(jīng)驗認(rèn)識到家庭電路中，額定功率越大的燈泡，燈就越亮，因此就想當(dāng)然地認(rèn)為在任何情況下額定功率大的燈一定更亮。為糾正學(xué)生的認(rèn)識，設(shè)置如下情境：

把40W和60W的兩盞燈并聯(lián)接入220V的電源，讓學(xué)生比較兩盞燈的亮暗，學(xué)生很自然確定60W燈泡更亮并得到驗證；接著把這兩盞燈安裝在串聯(lián)電路中，接入220V電源，在閉合開關(guān)前先問：“此時哪盞燈更亮？”學(xué)生仍然根據(jù)已有經(jīng)驗判定60W燈泡更亮。在看到閉合開關(guān)后，顯示的是40W燈泡更亮，而60W燈泡卻只發(fā)出微弱光亮?xí)r，感到非常驚訝。

觀察到的現(xiàn)象與生活經(jīng)驗不一致，引發(fā)學(xué)生大腦產(chǎn)生激烈的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲，立即把注意力轉(zhuǎn)移到所要研究的問題上——串聯(lián)時為什么60W燈泡反而更暗？探究這一問題的主動性便隨之被調(diào)動起來。眼前的事實促使學(xué)生意識到自己原有的認(rèn)識可能存在不足甚至是錯誤的，從而修正自己原有的評判標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了批判性思維的意識。

再如，在“力的合成和分解”教學(xué)中，設(shè)置了如下的情境：

取兩根長約4 m的繩子、一塊約15kg的鋼塊。將每根繩子的一端綁在鋼塊上，讓學(xué)生做一個小游戲——比一比誰的力氣大？

先挑選兩位大個子男生——全班公認(rèn)的“大力士”，讓兩人分別抓住繩子的末端，同時用力把鋼塊提離地面?？梢钥匆妰晌粚W(xué)生費了很大的力氣也沒能把鋼塊提離地面（繩子越長，就越難將鋼塊提起）。然后讓其中一位男生抓住一根繩子提鋼塊?？梢钥匆?，雖然只有一人施力，但卻能輕易將鋼塊提離地面。

正當(dāng)學(xué)生困惑之際追問：為何一人可以將鋼塊提離地面，兩人同時施力反而不行呢？

力量的懸殊和出人意料的結(jié)果，把學(xué)生推到了興奮點，由此激發(fā)學(xué)生重新審視自己對力的合成的認(rèn)識，思考力的合成和分解的特點。

在學(xué)生原有知識儲備和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過觀察或體驗，有意讓學(xué)生陷入新的困境，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)批判思維，并由此提出值得探究的新問題。這樣的教學(xué)情境設(shè)計，有利于喚起學(xué)生渴求新知和主動改變大腦原有圖式，積極順應(yīng)新的知識。

2 創(chuàng)設(shè)“發(fā)現(xiàn)式”情境，激發(fā)具象性思維

具象思維的實質(zhì)是形象思維，在整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗觀察，以物理現(xiàn)象為載體，經(jīng)歷分析、概括、加工、提煉，到得出結(jié)果等過程。這是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的一般思維方式，在這思維過程中，雖然學(xué)生的認(rèn)識也源于實踐活動，但一般仍停留在表象階段。僅僅是對事物的形象概括，即使含有某些抽象過程，也是很初步的、很不完整的抽象認(rèn)識。創(chuàng)設(shè)“發(fā)現(xiàn)式”情境，就是要幫助學(xué)生在具體感性基礎(chǔ)上經(jīng)過分析、加工和概括，透過表明的現(xiàn)象看到本質(zhì)，并從中找到規(guī)律，得出結(jié)果，認(rèn)識世界。

例如，在“波的形成和描述”的教學(xué)中，為讓學(xué)生理解機(jī)械波的產(chǎn)生條件和特點，可創(chuàng)設(shè)以下兩個情境：

情境一：在課堂上挑選身高相近的10個學(xué)生緊挨著站成一排，手肩互搭，保持聯(lián)帶關(guān)系不松手，并注意保持平衡以防摔倒。然后讓第一位同學(xué)蹲下、站起做上下振動（主動），其他同學(xué)靠聯(lián)帶關(guān)系依次跟隨振動（被動），便形成精彩的“人浪”。

情境二：如圖1所示，將回形針環(huán)環(huán)相扣做成的“鐵鏈”，平放在水平桌面上，“鐵鏈”可以看成由許多質(zhì)點組成，讓學(xué)生用手抓住鐵鏈的一端A處，并在垂直鐵鏈方向上左右搖晃，A點就會帶動相鄰的質(zhì)點跟隨振動，“相鄰”的這一質(zhì)點又會帶動與它相鄰的質(zhì)點振動……就樣就會在鐵鏈上形成一列機(jī)械波。

“人浪”的情境可以讓學(xué)生認(rèn)識、感受、體驗在機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播過程；緊接著的“鐵鏈”實驗，更讓學(xué)生在親自動手操作中感悟到機(jī)械波產(chǎn)生的機(jī)理，體會波的形成過程，感知從前一質(zhì)點傳播到后一質(zhì)點有一定的滯后[ 2 ]。

“發(fā)現(xiàn)式”情境，就是根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和思維水平，通過設(shè)置一個個、一組組彼此相關(guān)、循序漸進(jìn)的情境，讓學(xué)生動手參與，誘導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，有目的、有方向的觀察中滲透具象思維，自動建構(gòu)知識，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成。

3 創(chuàng)設(shè)“問題式”情境，激發(fā)抽象性思維

抽象思維，也可稱為邏輯思維，是把一個事物的特性從它本身剝離出來形成概念，然后再進(jìn)行判斷、推理和論證等過程的思維活動。學(xué)生由于受自身抽象思維能力的限制，往往需要實際的情境作為引導(dǎo)，才能從具體事物中把某些特性剝離出來形成概念。因此在教學(xué)中應(yīng)呈現(xiàn)新問題的情境，引導(dǎo)學(xué)生圍繞具體事物如何解決問題去組織學(xué)習(xí)，探求未知。

例如，高一物理“加速度”概念的教學(xué)中，學(xué)生常以生活中對文字字面的意思來理解物理概念，并由此產(chǎn)生對物理概念的曲解。學(xué)生容易把“加速度”的“加”理解為數(shù)量在變大，因而就把“加速度”曲解為“物體增加的速度”[ 3 ]。為讓學(xué)生正確理解加速度這一抽象的物理概念，可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境：

視頻展示：不同物體的加速過程。

學(xué)生先從視頻的觀看和對比中，直觀感受到同樣是加速過程，不同物體的加速情況還存在不同，形成了不同物體“加速的快慢”不同的觀點。

多媒體展示：學(xué)生熟悉的四個物體的運動視頻以及相關(guān)數(shù)據(jù)，請同學(xué)們判斷。

① 小朋友沿滑梯下滑，經(jīng)2s，速度從0增加到 3m/s；

②一輛轎車啟動，經(jīng)2s，速度從0增加到 20m/s

③一列火車啟動，經(jīng)100s，速度從0增加到20m/s

④ 某飛機(jī)起飛時，經(jīng)20s，速度從0增加到100m/s

問題1：上述物體都在做加速運動，這四個加速過程有何不同？

問題2：哪個物體加速最快？怎么進(jìn)行比較判斷？

接著通過直觀的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生很快就能通過1和2、2和3的數(shù)據(jù)對比，判斷出轎車速度變化最快。但是轎車和飛機(jī)的加速過程所經(jīng)歷的時間Δt和速度增量Δυ都不一樣，如何比較呢？在學(xué)生犯難時，老師可以適時提醒學(xué)生想想速度概念是如何引入的，很快學(xué)生就找到了解決問題的方向。也用比值定義的方法來定義一個新的物理概念，這樣對抽象的加速度概念的理解也就更加深刻。

再如，高一物理“太陽與行星間的引力”教學(xué)中，僅關(guān)注結(jié)論的知識層面是不夠的，更應(yīng)該從學(xué)生思維的認(rèn)知起點出發(fā)，通過問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在行星運動模型建立過程中去發(fā)展抽象思維能力[ 4 ]?；诖耍梢栽O(shè)置以下問題串情境：

Flash動畫展示：行星繞太陽運行的橢圓軌道。

問題1：要研究太陽與行星間的引力，給你這樣一個橢圓的軌道模型，大家想想，研究起來會有什么困難？怎么解決？ （讓學(xué)生明白現(xiàn)有的知識無法解決橢圓軌道問題，希望能變成圓軌道）

圖片展示：太陽的直徑和八大行星的軌道數(shù)據(jù)表，如表1。

問題2：從這些數(shù)據(jù)中你如何判斷行星繞太陽運行的軌道非常近似是一個圓？（讓學(xué)生用學(xué)過的知識解釋模型建立的依據(jù)）

在此基礎(chǔ)上提出一個簡單的模型，如圖2所示。

問題3：行星繞太陽運動可看成勻速圓周運動還是變速圓周運動？依據(jù)是什么？

問題4：行星繞太陽做勻速圓周運動需要的向心力由什么力來提供？方向怎樣？

問題5：你覺得可能影響太陽對行星的引力的因素有哪些？跟質(zhì)量、距離有什么樣的關(guān)系？（讓學(xué)生由向心力公式和開普勒第三定律，推導(dǎo)太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量、二者間距的關(guān)系。）

問題6：行星與太陽之間的引力跟太陽質(zhì)量有沒有關(guān)系呢？有什么樣的關(guān)系？如何研究？（引導(dǎo)學(xué)生用牛頓第三定律進(jìn)行推導(dǎo)）

該“問題式”情境以行星運動的模擬圖景和真實的數(shù)據(jù)為載體，借助一個個問題，把科學(xué)家的思維結(jié)晶發(fā)掘出來，讓學(xué)生在親歷這一判斷、推理、論證的思維活動過程中，不僅獲取知識，更能發(fā)展學(xué)生抽象思維的能力。

學(xué)生大腦中的前概念大多是在生活的具體情境中建立起來的。實踐證明，教師通過創(chuàng)設(shè)與真實情境相類似的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在情境中或引發(fā)認(rèn)知沖突，或作出預(yù)測、推理、論證，或在實際問題情境中尋找解決的方法，不僅可以引起學(xué)生積極的態(tài)度、行為體驗，而且可以啟迪學(xué)生思維，讓學(xué)生體驗成功，強(qiáng)化物理觀念，掌握科學(xué)思維方法，促進(jìn)物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）[M]北京：人民教育出版社，2018.

[2]王鐵樺，張越等.中學(xué)物理新課程資源集，[M].上海：上海教育出版社，2008.

[3]林明華.慢悟理——中學(xué)物理重過程教學(xué)的探索[M].福州：福建教育出版社，2016.

[4]張新華.以學(xué)習(xí)為中心的物理教學(xué)設(shè)計策略探討[J].物理教師，2016（11）：18-23.