基于物理情境教學(xué)發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維研究

嚴(yán)婕慧

摘 ? 要：物理情境教學(xué)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造不同的學(xué)習(xí)環(huán)境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)入最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在中學(xué)物理教學(xué)中通過(guò)創(chuàng)設(shè)仿真情境，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，讓學(xué)生在探究事件或解決問(wèn)題的過(guò)程中感受知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程，學(xué)會(huì)模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理情境教學(xué);創(chuàng)設(shè);思維

引言

情境教學(xué)是中學(xué)新物理課程實(shí)施的基本理念，要求從生活的真實(shí)情境到建立物理新知，在這個(gè)過(guò)程中，不斷激發(fā)學(xué)生的探索欲，使學(xué)生在自然現(xiàn)象的探索中，獲得益于終身的知識(shí)與能力。這種從自然、生活中形成的教學(xué)情境對(duì)物理教學(xué)發(fā)揮重大的作用。在引導(dǎo)學(xué)生不斷從理想化抽象或簡(jiǎn)化的模型向類(lèi)似真實(shí)場(chǎng)景的思維方向轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索更多具有真實(shí)性的物理問(wèn)題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，不斷提高學(xué)生在生活中解決問(wèn)題的能力。因此在中學(xué)物理教學(xué)中建立既有真“情”又有實(shí)“境”的情境發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維就顯得很有必要。下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐和初中物理教學(xué)中運(yùn)用情境教學(xué)的一些案例分析。

1 ?在概念課堂中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生模型建構(gòu)思維

中學(xué)物理有很多的概念課是教師頗為頭疼的，因?yàn)檫@些課程相對(duì)實(shí)驗(yàn)探究課來(lái)說(shuō)趣味性低，難度大，又對(duì)學(xué)生要求比較高。針對(duì)這種情況，在物理概念課上創(chuàng)設(shè)合理且有趣的物理情境，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生對(duì)物理概念產(chǎn)生興奮感。在此之后能夠積極主動(dòng)地去探索物理概念的意義，自發(fā)地去建構(gòu)相關(guān)的物理模型幫助理解和記憶相關(guān)的物理知識(shí)點(diǎn)。

比如在物理滬教版八年級(jí)第二章運(yùn)動(dòng)的世界第三節(jié)速度概念教學(xué)中，學(xué)生對(duì)速度這個(gè)物理概念還完全不了解，學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)快慢是有一定的感性認(rèn)知的。所以在速度概念課中，我們可以設(shè)置以下情境：

在即將到來(lái)的秋季運(yùn)動(dòng)會(huì)上，激動(dòng)人心的100米男子決賽上同學(xué)們?cè)谂杂^看，裁判在終點(diǎn)計(jì)時(shí)，請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們和裁判分別如何判斷運(yùn)動(dòng)員們的誰(shuí)快誰(shuí)慢？學(xué)生可以自主討論并得到結(jié)論：觀眾是相同的時(shí)間，比較路程的長(zhǎng)短;裁判是相同的路程，比較時(shí)間的長(zhǎng)短[1]。教師再進(jìn)一步情境加工：如果甲同學(xué)8秒鐘運(yùn)動(dòng)了16米，乙同學(xué)9秒鐘運(yùn)動(dòng)了27米。這時(shí)候時(shí)間和路程都不同，又該如何比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢呢？這樣層層遞進(jìn)的情境中，學(xué)生容易聯(lián)想到把兩位同學(xué)的時(shí)間或者路程轉(zhuǎn)換成相同的再進(jìn)行比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢，最后自己把速度的概念建構(gòu)出來(lái)：每秒鐘物體運(yùn)動(dòng)路程的多少。這樣整個(gè)速度的概念課教學(xué)中穿插情境的設(shè)置，幫助孩子們從已有的生活認(rèn)知中建構(gòu)速度概念模型，同時(shí)也更容易理解速度的物理意義，對(duì)后面解決問(wèn)題有很大的幫助。

再如高一物理中“加速度”概念教學(xué)中，學(xué)生對(duì)它生活認(rèn)知是不夠的，往往產(chǎn)生比較大的誤解，學(xué)習(xí)難度較大。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”[2]。對(duì)于加速度這類(lèi)抽象的概念，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)理解和建構(gòu)的時(shí)候可以創(chuàng)設(shè)如下情境：

視頻展示：幾個(gè)物體的加速過(guò)程。在視頻的觀看和對(duì)照中感受不同物體的加速情況是不一樣的，形成“加速有快有慢”的理解。再進(jìn)一步通過(guò)視頻展示以下情境及相關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)同學(xué)們判斷兩個(gè)問(wèn)題哪一個(gè)物體加速最快？怎樣進(jìn)行比較？

①物塊從斜面下滑，經(jīng)3秒，速度從0增加到5m/s。

②一輛普通奧迪汽車(chē)啟動(dòng)，經(jīng)3秒，速度從0增加到20m/s。

③一列普快列車(chē)從車(chē)站出發(fā)，經(jīng)60秒，速度從0增加到20m/s。

④某跑車(chē)比賽中開(kāi)始，經(jīng)40秒，速度從0增加到80m/s。

通過(guò)直觀的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生很容易對(duì)比1、2和2、3發(fā)現(xiàn)汽車(chē)速度變化更快.但是汽車(chē)和跑車(chē)所用的加速時(shí)間Δt和速度的變化Δ都不一樣，又該如何比較呢？此時(shí)，我們可以提醒學(xué)習(xí)速度時(shí)如何比較時(shí)間不同，路程也不同的物體運(yùn)動(dòng)的快慢。學(xué)生就可以很快的類(lèi)比用比值定義的方法來(lái)定義“加速度”這個(gè)抽象的新概念。經(jīng)歷這樣的情境之后學(xué)生對(duì)自己建構(gòu)起的加速度概念的理解會(huì)更加深刻，在這個(gè)引導(dǎo)過(guò)程中學(xué)生也會(huì)在概念模型的建構(gòu)中發(fā)展自己的抽象思維能力。

2 ?在科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)課中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生推理、論證思維

科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課是中學(xué)物理課程的重要組成部分，這些課程本身具有很大的趣味性，學(xué)生容易被吸引并對(duì)此感興趣。但是這類(lèi)課程要求學(xué)生在科學(xué)探究中要有一定推理、論證的思維能力。在這類(lèi)課程中，教師可以設(shè)置一系列自主探索的物理情境，并培養(yǎng)學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中推理和論證的思維能力。

比如在滬教版八年級(jí)第四章中的學(xué)習(xí)中，我們可以設(shè)置以下情境：

用一個(gè)羽毛球筒，將底端的蓋子加厚到完全不透光的程度，在里面放上一個(gè)小玩具，另一端緊貼學(xué)生的眼睛請(qǐng)他觀察并提出問(wèn)題球筒中是否有物體，學(xué)生是無(wú)法在完全黑暗的球筒中看到玩具的。接著打開(kāi)底蓋，再讓同一個(gè)學(xué)生觀察會(huì)驚喜發(fā)現(xiàn)玩具存在。學(xué)生經(jīng)過(guò)自己的分析論證就可以知道眼睛要看到物體需要兩個(gè)條件：①物體上有光射出;②射出的光進(jìn)入人眼。這樣經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的情境探究學(xué)生會(huì)很容易推理得到結(jié)論。

再如初二物理聲音能否在真空中傳播的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于真空沒(méi)有很直觀的生活經(jīng)驗(yàn)。教師可以設(shè)置直觀的實(shí)驗(yàn)情境：把真空罩器材直接放到課堂上來(lái)。如圖1所示，對(duì)真空罩器材進(jìn)行必要解說(shuō)：打開(kāi)電鈴開(kāi)關(guān)鈴響，蓋上真空罩后，連接氣孔使用抽氣泵抽出真空罩內(nèi)空氣，觀察真空罩內(nèi)電鈴聲音的變化。是否是電鈴損壞聲音減小？怎樣進(jìn)行檢驗(yàn)？能夠得到怎樣的結(jié)論？

學(xué)生很容易從觀察中發(fā)現(xiàn)隨著抽氣泵的工作，真空罩中鈴聲逐漸變小。為了確認(rèn)鈴聲的減小不是鈴聲損壞的原因?qū)W生會(huì)想到把抽氣泵關(guān)閉，打開(kāi)氣孔讓空氣重新進(jìn)入真空罩中若鈴聲恢復(fù)則不是鈴聲損壞。在這樣的實(shí)驗(yàn)情境中去推理如果抽氣泵持續(xù)把真空罩中的空氣抽出來(lái)至完全真空，那么鈴聲就應(yīng)該完全消失，這個(gè)推理的結(jié)果又在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中得到論證。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課堂上以真實(shí)情境的重現(xiàn)把科學(xué)家的思維結(jié)晶發(fā)掘出來(lái)，讓學(xué)生在親歷這探究活動(dòng)過(guò)程中，不僅收獲知識(shí)，更能發(fā)展學(xué)生科學(xué)推理、論證的思維能力。

3 ?在復(fù)習(xí)課中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維

初三復(fù)習(xí)階段有眾多的復(fù)習(xí)課，這時(shí)候的復(fù)習(xí)課內(nèi)容繁多的同時(shí)，要對(duì)之前的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理的總結(jié)和提升。很多學(xué)生會(huì)因?yàn)閷?duì)之前學(xué)過(guò)的知識(shí)沒(méi)有系統(tǒng)的整理和歸納，一遇到綜合性問(wèn)題就根本沒(méi)有解題思路。所以在初三復(fù)習(xí)課中如何創(chuàng)設(shè)有效的物理情境幫助學(xué)生整理知識(shí)、發(fā)展新思路是非常必要的研究方向。

比如在測(cè)量固體密度方法的復(fù)習(xí)課中情境可以這樣設(shè)置：

在復(fù)習(xí)完密度基礎(chǔ)公式之后可以知道要測(cè)量密度要先測(cè)量物體的質(zhì)量和體積兩個(gè)物理量，然后逐個(gè)解決：

①測(cè)量物體的質(zhì)量有幾種方法？

②測(cè)量物體的體積有幾種方法？

學(xué)生通過(guò)討論很容易得到質(zhì)量可以用托盤(pán)天平、彈簧測(cè)力計(jì)。在此可以適時(shí)的提醒學(xué)生物體漂浮時(shí)重力與浮力相等，然后學(xué)生可以進(jìn)一步討論得知質(zhì)量還可由公式G=mg=F浮=ρ水gV排變化得到m=ρ水（V物-V露）排水法得到。

對(duì)于體積的測(cè)量方法學(xué)生比較容易想到的是規(guī)則物體可以用刻度尺直接測(cè)量，不規(guī)則的物體可以用排水法測(cè)量。這里老師可以展示密度大于和小于水的兩種物體提問(wèn)是否都可以用排水法？學(xué)生再思考討論容易得出密度大于水的可以直接用排水法，密度小于水的可以用針頂下去。進(jìn)一步設(shè)置情境：如果沒(méi)有量筒，但是提供彈簧測(cè)力計(jì)、線(xiàn)、燒杯是否也可以測(cè)量體積？提醒與浮力知識(shí)鏈接，而且同樣要考慮物體密度與水的密度關(guān)系。學(xué)生通過(guò)討論可得到：①ρ水<ρ物時(shí)由于物體浸沒(méi)F浮=G-F=ρ水gV排，V物=V排=■=■;

②ρ水>ρ物時(shí)幫助物體浸沒(méi)如圖2所示。由于F浮=F1-F2=ρ水gV排得V物=V排=■=■;。這樣的情境設(shè)置和引導(dǎo)過(guò)程讓學(xué)生們把密度與浮力的相關(guān)知識(shí)結(jié)合起來(lái)找到新的解題思路，這個(gè)復(fù)習(xí)過(guò)程中不僅僅把知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)到位而且發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

中學(xué)階段的學(xué)生對(duì)生活中的物理現(xiàn)象有一定認(rèn)知，我們的物理教學(xué)可以充分利用這些認(rèn)知形成的基礎(chǔ)進(jìn)行合理的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在情境中或引發(fā)沖突，或作出合理推理、論證，或在已知系統(tǒng)中總結(jié)創(chuàng)新出新的的思維方法。這樣在中學(xué)物理課堂上合理的創(chuàng)設(shè)情境，不僅激發(fā)學(xué)生的興趣更幫助他們快速理解建構(gòu)出新的物理概念模型;在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中學(xué)會(huì)科學(xué)推理和論證方法;在整理舊知識(shí)中發(fā)展創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]付強(qiáng).善用評(píng)價(jià)語(yǔ)言打造生動(dòng)物理課堂教學(xué)[J].課程教育研究，2019（9）.

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

[3]黃巧曦.以情境啟迪思維 促核心素養(yǎng)發(fā)展[J].中學(xué)理科園地，2019（1）：7-8.