核心素養(yǎng)視角下物理教學情境創(chuàng)設(shè)探討①

彭憲流

(廣東省英德市教師發(fā)展中心,廣東 清遠 513000)

《普通高中物理課程標準(2017年版)》指出:在教學設(shè)計和教學實施過程中要重視情境的創(chuàng)設(shè),教學中的情境創(chuàng)設(shè),對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。[1]《國務(wù)院辦公廳關(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》明確指出:課堂教學應(yīng)積極探索基于情境和問題導向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗式等教學方式。課堂是落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標的主陣地,建構(gòu)物理概念、探究物理規(guī)律和應(yīng)用物理知識解決具體問題都應(yīng)結(jié)合實際的情境。

1 教學情境創(chuàng)設(shè)簡介

杜威說過:人的思維源于直接經(jīng)驗的情境。建構(gòu)主義理論認為：最好的學習方法不是僅僅聆聽別人的介紹和講解,而是讓學習者在現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受和體驗。知識是對實際事物及其運動和變化規(guī)律的反映,是人類從實踐活動中得來的,知識本身具有豐富生動的實際內(nèi)容。而書本表征知識采用的是抽象簡約的語言文字和符號圖表,在學習知識過程中,學生應(yīng)該把書本的語言文字、符號圖表與它們所代表的實際事物聯(lián)系起來。

教學情境創(chuàng)設(shè)是指教師在教學過程中，有目的地引入具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動具體的場景，以便引起學生情感與行為的參與，促進學生學習，幫助學生理解教材與所學知識。在物理教學中,應(yīng)根據(jù)教學內(nèi)容精心創(chuàng)設(shè)與物理知識密切相關(guān)、與生活實際緊密相連的物理情境來展開教學,切實改變學生被動的學習方式。通過情境觸動學生的內(nèi)心,讓學生主動參與到課堂學習,體驗物理概念和規(guī)律的建構(gòu)過程，發(fā)散思維，培養(yǎng)能力，應(yīng)用知識，發(fā)展核心素養(yǎng)。

2 教學情境的創(chuàng)設(shè)功能

在教學設(shè)計和教學實施過程中,只有創(chuàng)設(shè)的情境既符合學生的認知規(guī)律,也符合學生的心理特征,才可能有效地激發(fā)學生的學習熱情,以積極主動的態(tài)度認真思考。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境,激活新課引入

好的新課引入不僅能把學生剛上課時分散的注意力集中起來,撥動學生心弦,還可以調(diào)動學生積極性,激發(fā)學生的思維活動,保證教學效果。

例如,在“勻變速直線運動與汽車安全行駛”一課的教學引入環(huán)節(jié),可以播放學校門口斑馬線上同學們正在過馬路時汽車減速停下來的視頻。展示生活中汽車在復雜路況的行駛情景(圖1),還有“人行橫道標識牌”和“人行橫道預告標線”等相關(guān)交通標志(圖2),讓學生了解它們的含義,增強其道路交通安全意識,引入汽車運動與安全行駛的課題。

圖1

圖2

又如,在引入“失重和超重”的教學時,可以先讓學生回想自己乘電梯過程中的感受,小組交流后,播放一段教師在電梯里站在體重計測量體重的視頻(圖3)。靜止時體重計讀數(shù)顯示為55.4kg,通過旁邊的電梯按鈕燈顯示,隨著電梯開始上升,體重計顯示的讀數(shù)逐漸增大；電梯穩(wěn)定運行時示數(shù)又恢復正常；快要到達所要去的樓層時,體重計示數(shù)慢慢減小然后恢復正常。促使學生思考:乘電梯過程中老師的體重變化了嗎？是什么原因?qū)е麦w重計示數(shù)發(fā)生變化？有怎樣的規(guī)律？帶著這些問題,很自然地進入到“失重與超重”的課堂教學中。

圖3

物理教學應(yīng)當注重創(chuàng)設(shè)源于現(xiàn)實世界、貼近學生經(jīng)驗的生活場景來呈現(xiàn)教學任務(wù),讓學生在情境中發(fā)現(xiàn)物理問題,通過展示有趣實驗、生活場景等方式,激發(fā)學生求知的興趣和欲望,開展新課教學。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境,體驗實驗過程

體驗實驗是指學生通過自己的親身經(jīng)歷、親身體驗等,在真實物理情境中建構(gòu)物理概念或規(guī)律。體驗實驗不同于探究實驗,它的目的是讓學生通過親身經(jīng)歷的實踐活動捕獲身體的感官信息,從而獲得豐富的感性認識，鞏固理論知識,進而對物理現(xiàn)象進行更進一步的探索,為物理概念的建構(gòu)以及物理規(guī)律的理解提供幫助。

例如,在“勻變速直線運動與汽車安全行駛”教學中,利用“反應(yīng)時間測量儀”讓學生輪流模擬駕駛汽車緊急剎車場景。突然亮起的紅燈代表路上出現(xiàn)危險,學生需要馬上把踩在“油門”上的右腳挪過來，踩下“剎車踏板”進行緊急制動,顯示屏把學生這個過程的“反應(yīng)時間”準確地顯示出來。展示現(xiàn)實生活中駕駛員的反應(yīng)時間是道路行車安全不能忽略的因素,而且讓學生親自進行實驗操作,可以起到很好的課堂互動效果。[2]

又如,在“共點力平衡”教學中,可以模仿大橋的結(jié)構(gòu),設(shè)計“棉簽橋梁”實驗,讓學生觀察棉簽棒的造型與橋梁造型的相似之處(圖4)。讓學生不斷增加懸掛的重物以檢驗“橋梁”的承受力,在掛了多個重物后才被拉垮,學生會驚嘆于物體結(jié)構(gòu)的神奇作用。

圖4

教學中的體驗實驗可以提高物理知識的可感受性,把學生的親身體驗轉(zhuǎn)化為物理知識,給學生留下深刻的印象,而且很好地激發(fā)了學生學習物理知識的興趣和愿望。

2.3 創(chuàng)設(shè)情境,促進實驗探究

物理實驗既是物理教學的內(nèi)容，又是重要的教學方法,是幫助學生建構(gòu)概念和理解規(guī)律的重要途徑,也是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新意識和嚴謹科學態(tài)度的載體。

例如,在“洛倫茲力”教學中,對于洛倫茲力的大小公式f=qvB,傳統(tǒng)的做法是通過安培力的微觀本質(zhì)進行數(shù)學推導得出。教學過程雖然也是科學嚴謹?shù)?但學生缺少了探究過程的體驗,沒有體現(xiàn)物理學科特色?？梢岳谩瓣帢O射線管”演示實驗,引導學生對洛倫茲力大小的影響因素進行猜想,再利用自制的實驗器材“洛倫茲力演示儀”(圖6),讓學生進行實驗方案設(shè)計。演示儀通過套在中間石墨電極上的輕薄塑料膜繞電極轉(zhuǎn)動一圈的時間(秒表測量)間接測量洛倫茲力的大??；改變硫酸鈉溶液的濃度實現(xiàn)微觀單元中總電荷量的改變；改變磁場電流和電場電壓來改變B和v。實驗采用控制變量法定性探究洛倫茲力f與磁感應(yīng)強度B、電荷量q、電荷運動速度v之間的關(guān)系,學生在清楚演示儀的原理后,就能夠以小組形式完成實驗的設(shè)計與探究。

圖6

又如,在“失重和超重”教學中,可以讓學生利用Phyphox(手機物理作坊)測量自己站在體重計上蹲下和站起兩個過程的a-t圖像,分析截屏圖像中運動過程相應(yīng)的加速度變化情況。圖像記錄下來的過程是學生親身經(jīng)歷過的,所以在這個過程中對于加速度與運動之間的關(guān)系學生能理解得非常深刻。最后介紹Phyphox軟件的其他功能,鼓勵學生打破實驗的空間限制,在課后進行自主探究,激發(fā)學生的實驗興趣和創(chuàng)新潛能。

在物理課堂教學中應(yīng)盡可能設(shè)計演示實驗或?qū)W生實驗,若能巧妙地設(shè)計探究實驗或?qū)μ骄繉嶒炦M行創(chuàng)新,不僅可以激發(fā)學生學習物理的興趣,還能提高其物理知識的應(yīng)用能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

2.4 通過情境創(chuàng)設(shè),達成學以致用

在教學中應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)生活實際和科學技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容,培養(yǎng)學生解決真實問題的能力,讓學生充分感受到課堂所學知識所蘊含的應(yīng)用價值。

例如,在“勻變速直線運動與汽車安全行駛”教學中,布置學生完成作業(yè):機動車駕駛?cè)似隈{駛、酒后駕駛、醉酒駕駛等交通違法行為往往會造成重大人員傷亡的交通事故,你可以用學過的物理知識進行解釋嗎？又如,在“電功率”教學后,可以布置學生調(diào)查家里的各種用電器的額定功率,寫一篇關(guān)于家庭節(jié)約用電的小論文。

利用開放性的真實情境問題,強化物理知識與生活生產(chǎn)的聯(lián)系,讓學生學以致用,激發(fā)學生的學習動機,使學生主動參與情境問題的思考,提高學生應(yīng)用知識解決實際問題的能力。

3 教學情境創(chuàng)設(shè)的原則

創(chuàng)設(shè)情境讓知識與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來,使學生如聞其聲,如臨其境,突出體驗,加強感知,是實現(xiàn)“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變的基本途徑。

3.1 緊扣教學內(nèi)容,體現(xiàn)學科特色

情境的創(chuàng)設(shè)是為課堂教學服務(wù)的,所以情境創(chuàng)設(shè)要緊扣教學內(nèi)容,凸現(xiàn)學習重點。創(chuàng)設(shè)的情境要體現(xiàn)物理探究的原由、過程和應(yīng)用場景,這樣的情境才能有效地激發(fā)學生學習的動力和熱情,幫助學生體驗概念和規(guī)律的建構(gòu)過程,準確理解學科知識的內(nèi)涵。[3]

3.2 關(guān)聯(lián)生活實踐,升華感性認識

學生在學習物理知識之前,基于生活經(jīng)驗形成了大量的經(jīng)驗性常識,在此基礎(chǔ)上建構(gòu)概念、應(yīng)用規(guī)律,可以強化物理知識與實踐情境的關(guān)聯(lián),概括事物的共同屬性并抽象本質(zhì),實現(xiàn)從感性到理性,從經(jīng)驗常識到物理知識的轉(zhuǎn)變。[4]為此,創(chuàng)設(shè)的教學情境應(yīng)該是學生生活實踐中常見的、熟悉的、具體的事物或場景,促進學生的感性認識向理性認識轉(zhuǎn)化和升華,總結(jié)對比得出規(guī)律,使學生透過現(xiàn)象看本質(zhì),超越自身狹隘經(jīng)驗的限制,培養(yǎng)科學思維能力。

3.3 遵循認知規(guī)律,引發(fā)積極思維

學生的學習活動是一個從簡單到復雜的螺旋式上升的過程,因此在教學中要依據(jù)學生的已有經(jīng)驗和認知,考慮好物理知識的銜接與過渡,架設(shè)有層次、有梯度的階梯，使學生在已有生活經(jīng)驗基礎(chǔ)上建構(gòu)物理概念和感悟科學方法,引發(fā)積極思維,領(lǐng)悟物理知識,感悟物理之美。

4 結(jié)語

核心素養(yǎng)視角下的高中物理教學應(yīng)以學生為主體,以情境為載體,以解決問題為落腳點,注重加強物理知識與生活經(jīng)驗、實際情境的關(guān)聯(lián)。課堂教學把知識情境化、情境問題化、問題層次化,關(guān)注學生的認知水平和學習體驗。讓學生在情境中經(jīng)歷知識的建構(gòu)過程,自覺地把解決問題的思想和方法遷移到其他領(lǐng)域,解決新問題,形成必備的品質(zhì)和創(chuàng)新能力,核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也就在潛移默化中得到落實。