物理課堂情境創(chuàng)設探討

吳一含 李仁麒

摘? ?要：教學情境為教學活動的開展營造了一個真實的、具體的背景，在此背景下，教師可以引導學生通過觀察、實踐操作、分析、判斷等，使其認知能力得到有效發(fā)展。因此，教師在課堂教學過程中，應根據教學內容、學情等，利用各種媒介、方法、素材創(chuàng)設對應的教學情境。文章結合“光的偏振”一課的內容，討論了實踐中如何從不同角度設置具體情境。

關鍵詞：情境;情境創(chuàng)設;光的偏振

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）7-0078-3

在《現(xiàn)代漢語詞典》中，情境指“情景、境地”[1]。情境學習理論認為，知識具有情境性，它受到知識形成背景、過程以及文化等影響[2]。教學情境是教師根據課程標準、教學目標、教學內容以及學生已有認知基礎，借助一定的表現(xiàn)形式，設置帶有問題性質的活動，它能讓學生最大限度地投入其中，同時達到最佳的學習狀態(tài)。課堂情境創(chuàng)設則是指教師根據學情、教學內容，在教學過程中有意識地創(chuàng)設一種生動形象、具體真實的場景，引導學生在體驗中學習，在感悟中達成教學目標。

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》中的“實施建議”部分指出“在教學設計和教學實施過程中重視情境的創(chuàng)設”[3]，并進一步指出物理概念的建立需要創(chuàng)設情境、物理規(guī)律的探究需要創(chuàng)設問題情境、應用物理知識解決具體問題應結合具體的實際情境。在課堂教學中，情境的創(chuàng)設是探究教學的基礎和出發(fā)點，在課堂當中營造好情境，更能引起學生學習的熱情，激發(fā)學生探究的欲望。學生在真實課堂教學情境中進行探究學習，也有利于提升其分析問題、解決問題的能力。在實際教學中，教師可能因為受限于課堂時間、空間，對情境創(chuàng)設關注不夠，而往往導致學生參與課堂的主動性、積極性受到影響。

接下來，筆者以“光的偏振”教學為例，進行課堂教學情境創(chuàng)設的實踐探索，探討情境創(chuàng)設的可能途徑。

光的偏振的學習是在機械波的形成和傳播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基礎上進行的。課程標準的相關要求是“觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，了解這些現(xiàn)象產生的條件，知道其在生產生活中的應用。知道光是橫波，會用雙縫干涉實驗測量光的波長?！盵3]

根據課程標準，我們設計“光的偏振”一課教學目標如下：

（1）通過演示實驗了解偏振概念，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象。

（2）通過探究實驗知道偏振片的作用，知道偏振光與自然光之區(qū)別;知道光是橫波;了解光的偏振在社會生產生活中的應用。

（3）通過實驗探究與分組討論發(fā)展學生合作交流的能力。提升學生運用科學知識服務社會的意識，增強其社會責任感。

本節(jié)課的內容沒有復雜的公式推導，而更多的是對概念的理解及現(xiàn)象的觀察。為了讓學生能更直觀地觀察光的偏振現(xiàn)象，更具體地了解光的偏振現(xiàn)象的應用，在教學中，筆者嘗試使用多種途徑進行情境創(chuàng)設，調動學生的學習熱情，營造探究教學氛圍，切實提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。以下主要討論本節(jié)課具體教學情境設置及其意圖。

1? ? 利用自制教具創(chuàng)設探究性情境

生活中有許多現(xiàn)象都與物理有關，有很多器件都用到物理知識。教師可以將一個生活器件進行簡單改裝做成教具，利用其前后視覺、聽覺的效果對比建立教學情境，激發(fā)學生的好奇心。在本節(jié)課中，光的偏振概念相對比較抽象，單純從理論去講解，學生很難有深入的理解。所以在新課導入環(huán)節(jié)，筆者將一臺報廢的液晶顯示器改裝后作為教具進行演示。

案例1? 教師向學生展示一臺液晶顯示器，讓學生觀察屏幕內容。學生肉眼看過去，一片空白，無法看清具體圖像。這時有一個學生隨手拿起課桌上的偏振片，并透過偏振片看到了圖像（圖1）。筆者及時捕捉到了這個場景，并請該生進行分享，同時引導其他學生也用偏振片對著顯示器屏幕旋轉，并觀察現(xiàn)象。

此時，學生自然產生疑問：為什么顯示器無法正常顯示？為什么可以借助偏振片觀察到顯示器上的圖像？旋轉偏振片為什么會看到明暗變化？

設計意圖：液晶顯示器屏幕前方本來有一張偏振片，筆者課前將其撕去，課堂上再引導學生分別通過肉眼和偏振片觀察一片“空白”的顯示器。前后對比，發(fā)現(xiàn)不同之處，激發(fā)學生的探究熱情，引出本節(jié)課的主題。課堂教學中，一個學生的偶然之舉，使得教學過程更加自然，也提升了教學效果。

2? ? 利用同屏技術創(chuàng)設實時性情境

在課堂進行演示實驗時，由于面向整個課堂，學生往往參與感不強，且限于距離、角度，無法很好地觀察現(xiàn)象。近年來，手機同屏技術在課堂教學中得到廣泛應用。在實際教學中，筆者也常常利用電腦軟件實現(xiàn)手機與電腦同屏，把手機當作一個實時可移動的投影儀，利用它可以將學生的典型解題過程拍照分享，也可以抓拍實驗現(xiàn)象和過程進行分享。

案例2? 機械波的偏振

實驗1：繩波能否通過狹縫

器材：繩子，紙板。

教師在紙板上開一長方形孔作為“狹縫”，使繩子穿過“狹縫”，抖動繩子模擬橫波產生，旋轉紙板，引導學生通過同屏觀察繩波傳播是否受到影響。

實驗2：彈簧波能否通過狹縫

器材：彩虹圈，米尺，紙板。

教師將彩虹圈穿過米尺，并使二者共同穿過紙板中的“狹縫”，沿直尺方向抖動彩虹圈一端，模擬縱波產生，旋轉紙板，引導學生通過同屏觀察彈簧波傳播是否受到影響。

設計意圖：利用身邊最簡單的繩子、紙板、彩虹圈等器材進行實驗，能夠使學生直觀地理解偏振現(xiàn)象，同時使用身邊器材就能進行物理實驗，也可以讓學生感受到物理就在身邊。通過實驗引導學生懂得利用偏振現(xiàn)象來區(qū)別橫波與縱波，為研究光是橫波還是縱波的問題進行鋪墊。這兩個小實驗作為分組實驗有些“小題大做”，但作為演示實驗，往往只是教師演示，學生難有參與感。且實驗1一般在地面完成，實驗2一般在桌面上完成，都不利于學生觀察，而手機同屏演示以第一視角展示實驗現(xiàn)象，能夠讓學生身臨其境，聚焦實驗細節(jié)。

案例3? 偏振在攝影中的使用

將手機與平板電腦連接實現(xiàn)手機同屏，用三腳架固定手機，用水盆裝適量水，放置于合適位置。教師與學生合作，用手機拍攝水盆底部的一枚硬幣。

學生通過旋轉手機鏡頭前的偏振片到合適的角度，減少反射光的影響，得到清晰的圖像。借助手機同屏，讓其他學生直觀地看到拍攝的畫面隨著偏振片的旋轉發(fā)生變化，最后得到清晰的圖像。

設計意圖：偏振片在攝影中有著重要的應用，教材中通過圖片展示加偏振片前后得到的圖像。但是對于大多數學生而言，圖片只能呈現(xiàn)最后的結果，缺乏體驗的過程。通過手機同屏的方式，實時展示加偏振片后的調整過程。從課堂效果看，學生驚嘆于得到圖像的變化過程，特別是在最后得到清晰圖像時，發(fā)出陣陣驚呼，并報以熱烈的掌聲，課堂氣氛也達到一個高潮。

3? ? 利用小游戲創(chuàng)設趣味性情境

小游戲能活躍課堂氣氛，有時候一個簡單的小游戲就如同一顆小石頭扔進水里，激起陣陣漣漪，讓學生充分感受學習物理的樂趣。

案例4? 立體電影原理

雙眼效應：物光進入雙眼在視網膜上成像，由于兩眼相距一定距離，在兩眼底所形成的兩幅圖像基本相同，但又稍有差異，存在一定視差，經大腦綜合后就形成了一幅立體圖像。教師請每位學生兩手各拿一支筆，伸直于胸前，嘗試將兩支筆的筆尖對齊。接著閉上一只眼睛，再次嘗試重復剛才的實驗，體會兩次實驗的難易程度。

設計意圖：一節(jié)課有40分鐘，學生往往很難保持整節(jié)課注意力都高度集中。特別是在一節(jié)課過半的時候，學生普遍會有一些疲憊，此時可以設計一些情境，鼓勵學生動手參與，活躍班級氣氛。3D電影利用人的雙眼效應，實現(xiàn)在平面的屏幕上“看到”立體圖像。筆者在此讓學生通過對齊筆尖的小游戲，體驗雙眼形成立體圖像的效果，理解用兩個攝像機同時拍攝3D電影的原因。小游戲調動學生參與課堂的積極性，在實踐中，學生們互相比試，玩得不亦樂乎。這樣的課堂能讓他們感受到物理的有趣。

4? ? 利用多媒體素材創(chuàng)設高效性情境

在課堂教學中，教師可以利用一些有關現(xiàn)代前沿科技的圖片、動畫、視頻創(chuàng)設情境，為學生提供感性經驗。有些實驗或者一些現(xiàn)象難以在課堂現(xiàn)場生成，教師可以在課堂中通過投影展示，使學生獲得直觀的視覺感受。

案例5? 夜間行車，有不少交通事故就是因為對面來車的遠光燈影響司機正常觀察路面情況。教師請學生看一幅迎面而來遠光燈的動圖，請他們總結感受，并思考改進辦法。

設計意圖：多媒體素材包括圖片、動畫、聲音、視頻等形式。如動態(tài)圖片，一般為GIF格式，體積小，插入PPT后在播放狀態(tài)會循環(huán)顯示。相比普通圖片，動態(tài)圖片更能抓住關鍵的幾幀畫面，動態(tài)展示過程，但又不像視頻需要打開播放器點擊播放，視頻的畫面中往往又有一些干擾因素，不利于學生觀察。在畫質要求不高的情況下，動圖比視頻更具有視覺沖擊，能夠更高效率地引起人的注意。

5? ? 利用生活實例創(chuàng)設真實性情境

物理學習中有許多STS的資源，引導學生通過在物理課堂中的所學嘗試解決生活中的物理問題，會讓其覺得物理是有用的。同時，學生通過解決生活中的物理問題，也可以認識到科學技術與社會之間的聯(lián)系，逐漸形成探索自然的內在動力，培養(yǎng)其遵守道德規(guī)范、承擔社會責任的核心素養(yǎng)。

案例6? 嘗試解決遠光燈問題

汽車夜間行駛時一定要打開車燈，但車燈的強光會影響迎面來車司機的視線，因此為了行車安全，必須使用小燈，但這樣肯定會影響行車速度及能見度，可能帶來不小的安全隱患。為了解決這個問題，有人就在車燈與擋風玻璃上放置一個偏振片，從而避免遠光燈晃眼，請同學們討論看看，要給它們添加怎樣透振方向的偏振片？

學生進行討論，讓兩個學生模擬相向而行的汽車，利用兩只手模擬車燈和擋風玻璃上偏振片的透振方向。

設計意圖：遠光燈的問題會讓夜間行車存在安全隱患，本案例引導學生積極關注社會現(xiàn)實，通過科技手段解決社會現(xiàn)實問題。通過學生的現(xiàn)場模擬演示，培養(yǎng)學生立體空間想象的能力。

在物理課堂教學當中，教師應充分利用多種媒介、方法、素材創(chuàng)設出盡可能真實的、盡可能反映知識生成和應用的學習情境，通過適當的方式引導學生關注、聚焦課堂情境的細節(jié)，促進學生對知識理解和建構。引導學生在真實的活動中觀察、思考、建構，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，是提升學生物理學科核心素養(yǎng)的重要有效途徑。這就要求教師從情境的探究性、實時性、趣味性、高效性、真實性出發(fā)，有意識地創(chuàng)設好活動情境，有效地將物理知識和物理規(guī)律“隱藏”其中，并引導學生體驗、思考、建構。

參考文獻：

[1]中國社會科學院語言研究所.現(xiàn)代漢語詞典第6版[M].北京：商務印書館，2012：6.

[2]高文.情境學習理論研究綜述[J].心理科學，2005，28（01）：125-127.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：52.

[4]廖伯琴.普通高中課程標準實驗教科書物理（選修3-4）[M].濟南：山東科技出版社，2011：7.

（欄目編輯? ? 李富強）