基于核心素養(yǎng)的高中物理生活化情境的創(chuàng)設(shè)
——以“動(dòng)量和動(dòng)量定理”教學(xué)為例

宋海峰

(江蘇省天一中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214101)

1 引言

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì),主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個(gè)方面。

陶行知先生提出“生活即教育”的思想，認(rèn)為只有在生活中獲得的教育才是有用的,才是真的。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活化情境,讓學(xué)生置身其中開(kāi)展物理學(xué)習(xí)與探究活動(dòng),是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方式?，F(xiàn)以“動(dòng)量和動(dòng)量定理”的教學(xué)為例,通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活化情境,將學(xué)生熟悉的、蘊(yùn)含著物理知識(shí)的生活現(xiàn)象、實(shí)例搬進(jìn)課堂,讓學(xué)生在具體、真實(shí)的情境中自主建構(gòu)物理概念,探尋物理規(guī)律,參與物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),親歷物理問(wèn)題的解決,在潛移默化中落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 教學(xué)過(guò)程

2.1 創(chuàng)設(shè)生活化情境,引發(fā)認(rèn)知沖突

生活化情境可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和啟動(dòng)思維，運(yùn)用學(xué)生身邊蘊(yùn)含著物理原理的生活實(shí)例作為切入點(diǎn)，是情境創(chuàng)設(shè)的重要方式。

情境一:播放湖南衛(wèi)視《新聞大求真》視頻——高空拋物(圖1、圖2)。

問(wèn)題1:為什么一個(gè)看似一碰就碎的雞蛋在38m(約12層樓高)高處自由落下，能將堅(jiān)硬的彩鋼瓦砸破?

亞里士多德說(shuō)過(guò):“思維從疑問(wèn)和驚奇開(kāi)始”。上述情境扣人心弦,使學(xué)生驚訝于從高處墜下的、看似“弱不禁風(fēng)”的雞蛋產(chǎn)生的嚴(yán)重后果,并在腦海中產(chǎn)生問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生求知欲望和探索興趣,開(kāi)啟學(xué)生思維之門(mén)。

2.2 創(chuàng)設(shè)生活化情境,引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念

物理概念是在大量物理表象的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)思維活動(dòng)抽象概括而成，從認(rèn)知活動(dòng)角度看,物理概念的準(zhǔn)確建立取決于教師的導(dǎo)入過(guò)程是否符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

情境二:教師邊把玩玩具手槍和子彈邊說(shuō)：我現(xiàn)在將子彈裝入玩具手槍(裝入時(shí)快速將子彈藏于掌內(nèi)),突然指向某一區(qū)域的學(xué)生。未等槍響,所在區(qū)域的學(xué)生就做出躲閃動(dòng)作、發(fā)出尖叫聲。

問(wèn)題2:老師把玩子彈時(shí),大家不僅不躲不閃,還睜大眼睛盯著看,但老師將子彈裝入玩具手槍后,大家為什么要躲閃,還發(fā)出尖叫聲?

問(wèn)題3:一輛載重卡車(chē)向你緩緩駛過(guò)來(lái),你會(huì)有什么反應(yīng)?一輛玩具汽車(chē)以相同的速度向你緩緩駛過(guò)來(lái),你又是什么反應(yīng)?

師生共同探討，得出結(jié)論:物體的運(yùn)動(dòng)效果由其質(zhì)量和速度共同決定,物理學(xué)上用動(dòng)量p=mv來(lái)描述。

心理學(xué)研究表明:當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容與其熟悉的生活情境越接近,其自動(dòng)接納知識(shí)的程度就越高。在教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)日常生活中常見(jiàn)的相同質(zhì)量、不同速度的玩具手槍子彈以及相同速度、不同質(zhì)量的汽車(chē)產(chǎn)生的效果的比較,讓學(xué)生歸納抽象出決定物體運(yùn)動(dòng)效果的共性,順勢(shì)引入動(dòng)量概念。教師要善于根據(jù)學(xué)生日常接觸的或已積累的生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)創(chuàng)設(shè)生活化情境,讓學(xué)生在身臨其境中主動(dòng)對(duì)頭腦中已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu),通過(guò)分析、對(duì)比、歸納等思維過(guò)程從生活經(jīng)驗(yàn)中抽象出物理事物的共性，最終轉(zhuǎn)化為物理概念，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成。

2.3 創(chuàng)設(shè)生活化情境,探尋物理規(guī)律

情境三:請(qǐng)兩位籃球愛(ài)好者上臺(tái)給大家展示打籃球的傳接球動(dòng)作。

問(wèn)題4:在接球時(shí),為什么要兩手順著球運(yùn)動(dòng)方向收縮至胸前?

教師提供了以下器材：兩個(gè)完全相同的小鋼球、一個(gè)與鋼球體積相同的塑料球、4片瓦、一塊海綿,要求4人一組合作探究。

問(wèn)題5：瓦片受到的撞擊力的大小可能跟什么因素有關(guān)?

探究1:用體積相同的塑料球和小鋼球,讓它們從同一高度自由下落碰撞瓦片正中心,觀察兩瓦片的破損情況。

探究2:用兩個(gè)完全相同的小鋼球從不同高度自由下落碰撞瓦片正中心,觀察兩瓦片的破損情況。

探究3:用兩個(gè)完全相同的小鋼球從同一高度自由下落碰撞瓦片正中心(其中一塊瓦片上鋪有海綿),觀察兩瓦片的破損情況。

楊振寧教授指出:“現(xiàn)象是物理學(xué)的根源”。筆者通過(guò)學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的籃球運(yùn)動(dòng)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生猜想撞擊力F與質(zhì)量m、速度v、作用時(shí)間t的定性關(guān)系；然后對(duì)生活中司空見(jiàn)慣卻可能沒(méi)有注意過(guò)的物體撞擊力影響問(wèn)題來(lái)猜測(cè)其可能的數(shù)量關(guān)系，為后續(xù)的定量研究(借助力傳感器)和理論探究提供了思維基礎(chǔ)。牛頓說(shuō)過(guò):“沒(méi)有大膽的猜想,就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”,物理學(xué)史上很多偉大的發(fā)現(xiàn)都源于猜想。教師要善于根據(jù)教學(xué)需要，將抽象的物理知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蟮纳瞵F(xiàn)象,讓學(xué)生從熟悉的生活現(xiàn)象入手,經(jīng)歷探尋規(guī)律的過(guò)程,逐步向理性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力等有著不可替代的作用。

2.4 創(chuàng)設(shè)生活化情境,解決實(shí)際問(wèn)題

美國(guó)教育家斯賓塞說(shuō)過(guò):“教育是為了完滿的生活”。教育來(lái)源于生活,同時(shí)服務(wù)于生活,教育才變得有意義。

情境四:2011年7月2日下午,在杭州一小區(qū)內(nèi),兩歲女孩突然從10樓墜落,眼看一出悲劇即將上演。剎那間,剛好路過(guò)的吳菊萍毫不猶豫沖過(guò)去,用手抱接了女孩,女孩得救了,但吳菊萍的左臂瞬間被巨大的沖擊力撞成粉碎性骨折，網(wǎng)友親切地稱(chēng)她為“最美媽媽”。

問(wèn)題6:你能估算出“最美媽媽”手臂受到的沖擊力嗎?

問(wèn)題7:高空墜物有何危害?

問(wèn)題8:動(dòng)量定理在生活中有廣泛的應(yīng)用,你能解釋安全帶、安全氣囊的保護(hù)作用嗎?

問(wèn)題9:你能舉例說(shuō)明生活中與動(dòng)量定理有關(guān)的物理現(xiàn)象并做出解釋嗎?

問(wèn)題10:你能解釋雞蛋為什么能砸破堅(jiān)硬的彩鋼瓦嗎?

陶行知先生提出“生活即教育”教育理念,啟發(fā)我們不僅要讓學(xué)生掌握物理知識(shí),更要讓學(xué)生掌握用物理知識(shí)指導(dǎo)生活、服務(wù)社會(huì)生產(chǎn)。在學(xué)生初步掌握了動(dòng)量定理后,問(wèn)題6通過(guò)生活案例，讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用建模估算、科學(xué)推理與科學(xué)論證等方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題；問(wèn)題7是承接問(wèn)題6的德育滲透。問(wèn)題8讓學(xué)生用新學(xué)的動(dòng)量定理解釋安全帶、安全氣囊的作用,讓學(xué)生切身體會(huì)到物理是有用的,同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的安全意識(shí);問(wèn)題9讓學(xué)生列舉一些生活實(shí)例,開(kāi)闊學(xué)生眼界,活躍思維,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力;問(wèn)題10讓學(xué)生解釋課堂引入視頻中的現(xiàn)象,前后呼應(yīng),學(xué)以致用。

2.5 創(chuàng)設(shè)生活化情境,拓展學(xué)習(xí)空間

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺,絕知此事要躬行”,只有親身經(jīng)歷過(guò)的事情,印象才是最深刻的。生活化的課外小實(shí)驗(yàn)可以拓展課堂教學(xué),充分發(fā)揮其在提升學(xué)生核心素養(yǎng)中的作用。

情境五:“雞蛋不碎”小制作比賽。

(1) 比賽規(guī)則

利用身邊的材料將生雞蛋包裹起來(lái),要求作品從4樓落地后雞蛋不破。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中務(wù)必注意自身安全以及周?chē)藛T、物品的安全。

(2) 比賽流程和評(píng)分

每小組派一名代表與老師組成評(píng)委組,每小組再派一名代表參賽,從學(xué)校科學(xué)樓的四樓將自己的參賽作品無(wú)初速釋放。

(3) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

從雞蛋是否破損、落地時(shí)間長(zhǎng)短、外形美觀程度、作品輕重幾個(gè)方面進(jìn)行打分，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：落地不碎，滿分40分；時(shí)間短，滿分30分；外形美觀，滿分20分；分量輕，滿分10分。

“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器,拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”,布置任務(wù)以后,各小組成員通力合作,各顯神通，有的上網(wǎng)查資料,有的設(shè)計(jì)方案,有的準(zhǔn)備材料。他們一起探討方案,動(dòng)手制作,不斷調(diào)試,圖3、圖4是部分小組參賽作品。生活化的課外制作比賽給學(xué)生提供了合作交流的平臺(tái),改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式,它能引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中整合知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在合作探究中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們的創(chuàng)新意識(shí)、分析與解決問(wèn)題的能力。

陶行知先生指出:“沒(méi)有生活做中心的教育是死教育,沒(méi)有生活做中心的學(xué)校是死學(xué)校,沒(méi)有生活做中心的書(shū)本是死書(shū)本?！苯處熞鶕?jù)教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)合理的生活化情境,將學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)與生產(chǎn)、生活結(jié)合起來(lái),真正做到“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”，讓“生活化”點(diǎn)亮物理課堂，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。