初中物理“精設(shè)情境、引學(xué)啟思”的實踐探究

謝世軍

(江蘇省海安市紫石中學(xué) 226600)

2021年版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)相對2011年課程標(biāo)準(zhǔn)而言，在“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”的“物質(zhì)”“運(yùn)動與相互作用”“能量”“實驗探究”“跨學(xué)科實踐”五個主題中，都增加了“情境素材建議”內(nèi)容.顯然，核心素養(yǎng)視角下初中物理的教學(xué)，教師有職責(zé)創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生進(jìn)行物理知識建構(gòu)的情境，運(yùn)用自己的知慧和經(jīng)驗，藝術(shù)地把物理概念、物理規(guī)律，融入精彩情境，用情境引發(fā)學(xué)生的注意和興趣，用情境帶動學(xué)生的知識建構(gòu)，用情境活化學(xué)生的知識運(yùn)用.

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)習(xí)的組織者與引導(dǎo)者，教學(xué)離開教師的科學(xué)引導(dǎo)，不論情境多么精彩，學(xué)生從情境走進(jìn)物理難，真正達(dá)到課程目標(biāo)更難，甚至可以說不可能.為此，現(xiàn)結(jié)合幾十年的教學(xué)實踐，運(yùn)用三個教學(xué)案例，說明基于《課標(biāo)》的建議、教材的素材，設(shè)計豐富多彩的物理情境，順應(yīng)情境的特點、學(xué)生的認(rèn)知，實施科學(xué)合理、巧妙自然的引學(xué)、啟思.

案例一：“噪聲”概念的歸納

蘇科版初中物理中，關(guān)于“噪聲”的概念，沒有設(shè)置什么情境，運(yùn)用言語的描述直接呈現(xiàn)，為了改變這種呆板的課堂，采用下列思路來歸納“噪聲” 的概念.

課前播放黃霄雲(yún)演唱的《星辰大?！贰⒄n的伊始播放紡織車間短視頻.針對兩種不同聲音問道：兩種聲音分別給我們帶來什么樣的感受？你們喜歡哪種聲音呢？這兩種聲音有什么不同呢？

針對兩種聲音的不同點，大部分學(xué)生會從“動聽”和“難聽”角度進(jìn)行回答.如果教師再進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖穯枺瑫袑W(xué)生回答：紡織車間的聲音是噪音，對人們有害，…….在黑板適當(dāng)位置板書——動聽、難聽、噪聲，補(bǔ)上幾條線變成簡表.

表1

接著教師追問:動聽的《星辰大?！泛碗y聽的“車間聲音”，在物理角度有什么不同呢？這個問題學(xué)生有點為難，稍停片刻，教師不緊不慢地在板書課題《噪聲及其控制》的同時，告訴學(xué)生現(xiàn)在就從物理角度探究兩種聲音的不同.

出示、簡介“聲波傳感器”，用其播放“車間聲音”和去掉配音《星辰大海》的波形，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種聲音在物理學(xué)角度的不同點——噪聲的聲源振動無規(guī)律，樂音的聲源振動有規(guī)律.接著運(yùn)用自己拍攝的小視頻“值夜班在家補(bǔ)覺的護(hù)士對鄰居小孩彈鋼琴的反應(yīng)”“正在完成作業(yè)的學(xué)生，對電視機(jī)播放武打片的反應(yīng)”帶領(lǐng)學(xué)生歸納總結(jié)出：人們不需要的聲音就是噪聲，適時在表中板書——無規(guī)律振動、不需要.

梳理噪聲的概念到了瓜熟蒂落、水到渠成的境地.針對表格，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn) “難聽”“動聽”憑“感覺”來區(qū)分噪聲和樂音后，直接告訴學(xué)生“無規(guī)律振動”“不需要”分別從“物理”“環(huán)?！钡慕嵌葋斫缍ㄊ欠駷樵肼暎m時補(bǔ)上表格中的關(guān)鍵詞語——聽覺、物理、環(huán)保、角度.這時的學(xué)生對樂音的關(guān)鍵詞“規(guī)律振動”“需要”已經(jīng)熟知了，就不需要再耗費寶貴的課堂時間來討論和填表了.

案例中情境看似簡單，卻讓學(xué)生在不知覺中，從生活、從自然、從實驗走向枯燥乏味的噪聲，在建構(gòu)物理知識的同時，把握方法、體驗情感，這樣的物理學(xué)習(xí)，再苦學(xué)生也不會感到辛苦，久而久之也就會感悟到物理的樂趣、產(chǎn)生好感.

兩點說明：一是為何選《星辰大?！罚谕榫胺蠈W(xué)生的生理、心理特點，甚至愛好.《星辰大?！穼W(xué)生熟悉而且喜歡，容易把學(xué)生的注意引進(jìn)教學(xué)內(nèi)容；二是為何刪《星辰大?！返呐湟?，含有配音的聲音比較豐滿，波形圖也就更為復(fù)雜，有害于學(xué)生發(fā)現(xiàn)波形的規(guī)律.

案例二：“杠桿”模型的建構(gòu).

教材提供如圖1所示的器材，要求學(xué)生選擇合適的工具把圖釘拔出來.實際教學(xué)中，學(xué)生甚至不用工具都能拔出圖釘，失去運(yùn)用杠桿解決問題的情境，且沒有挑戰(zhàn)性.為此，選擇硬度較大的木板、用帶有螺紋的沙發(fā)釘替代圖釘；準(zhǔn)備器材時，注意沙發(fā)釘和木板間空隙的控制，有的小組只能插進(jìn)螺絲刀，有的小組可以插進(jìn)螺線刀和羊角錘.

圖1

學(xué)生活動后發(fā)現(xiàn)：螺絲刀、羊角錘撬運(yùn)用如圖2、3所示的方法更為方便.

圖2 圖3

教材中還有如圖4、5所示的開瓶扳手、釣魚竿，根據(jù)這些物理實事建立杠桿模型.實際魚竿的頂端比較柔軟，魚竿在不同情境時的支點也不相同，為總結(jié)“固定點”“硬棒”帶來困難，而沒有采用這個情境.

圖4 圖5

針對圖2、3、4所示的情境投影思考題：這些工具在工作時有哪些共同點？這樣的問題學(xué)生很難直接回答，為此分四步啟思：

第一步畫圖，用力的示意圖表示工具所受的力，學(xué)生一般都要畫出通過支點的力和重力.

第二步思考，工具在力的作用下，是怎樣運(yùn)動的？這些轉(zhuǎn)動有什么共同點？

生：繞著點轉(zhuǎn)動.

師：力的作用下繞點轉(zhuǎn)動(板書).

第三步忽略次要因素，工具所受的力中，哪個力對杠桿的轉(zhuǎn)動沒有影響、哪個力相對其它力而言可以忽略？在圖中擦掉這兩個力.

生：通過轉(zhuǎn)動點的力、工具的重力.

第四步，為了工具的正常使用，對工具的材料有什么要求？

生：硬度大.

師：如果這些工具，看成一根棒的話，就必須是一根硬棒(板書：硬棒).

教師針對(黑板已有的)板書強(qiáng)調(diào)“這就是工具工作的共同點”點明“物理學(xué)中，把這樣的工具稱之為杠桿”.

相關(guān)杠桿的名詞如何認(rèn)識？難點在哪兒呢？

學(xué)生對杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點已經(jīng)很熟悉，即支點的概念直接給出，學(xué)生會輕松地在圖2、3、4中標(biāo)注出杠桿的支點.

難就難在“動力”“阻力”不同點的辨識，如何辨識呢？第一步，組織學(xué)生針圖2、3、4討論，一個杠桿上的兩個力作用效果有什么不同?啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：手的作用力都是使工具(杠桿)往人們需要方向轉(zhuǎn)動；另一個力作用效果恰恰相反，阻礙工具往往需要的方向轉(zhuǎn)動.

第二步，討論不同杠桿上兩個力作用效果的共性？啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：一個力最終使杠桿轉(zhuǎn)動起來，達(dá)成使用工具的目的；另一個力越大杠桿越難轉(zhuǎn)動起來，讓學(xué)生意識到這個力是在阻礙杠桿的轉(zhuǎn)動.

第三步，這時不再糾結(jié)，直接告訴學(xué)生：物理學(xué)把這種阻礙杠轉(zhuǎn)動的力稱為阻力，使杠桿最終根據(jù)人們需要而轉(zhuǎn)動的力，簡稱使杠桿轉(zhuǎn)的的力稱為動力.

力臂怎么辦？直接告訴學(xué)生什么是動力臂、阻力臂，動力臂、阻力臂統(tǒng)為力臂；通過簡單的案例提醒學(xué)生注意是“支點到力的作用線的距離”，不是“支點到力作用點的距離”.例如，在圖4中將動力臂畫成“支點到動力作用點的距離”，帶領(lǐng)學(xué)生找錯并糾錯.

這時不要涉及也不能涉及為什么力臂是“支點到力的作用線的距離”而不是“支點到力作用點的距離”.因為涉及了講不清道不明，這個問題延遲到“探究杠桿的平衡條件”都不晚.

案例三：“做功可以改變物體內(nèi)能”結(jié)論的總結(jié)

教師提出問題：在寒冷的冬天，怎樣才能讓冰冷的手暖和起來呢？學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗很容易蹦“取暖器”“熱水杯”“嘴對手哈氣”“兩手相互搓”等等，注意運(yùn)用肢體語言誘導(dǎo)出如圖6、7所示的方案(投影).

圖6 圖7

針對哈氣取暖問道：手暖和了，手的哪些物理量發(fā)生改變，如何改變？對此，學(xué)生往往回答“溫度升高”，教師沉靜片刻或者追問，很快會有學(xué)生意識到“內(nèi)能增加”(板書：搓手——兩手內(nèi)能增加).接著追問：哈氣是通過什么方式來改變物體內(nèi)能的？因為前面剛剛學(xué)過“熱傳遞改變物體的內(nèi)能”，哪些搶嘴的學(xué)生會不加思考地答道“熱傳遞”，學(xué)生的搶嘴教師不急于表態(tài).

冷場片刻，針對“哈氣”問：哈氣時熱是如何傳遞的？啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)哈氣暖和的原因：水蒸氣的溫度高于手的溫度，水蒸氣直接傳熱給手；更重要的水蒸氣在手上液化放熱.這時的學(xué)生知其然(表象)——水蒸氣傳遞熱給手，更知其所以然(本質(zhì))——主要是水蒸氣液化放熱.

經(jīng)常體驗這樣的分析、判斷，學(xué)生會逐步明確物理知識不是獨立的，看似不同的物理知識可能會存在某種關(guān)聯(lián)，有益于物理觀念的落實，有益于科學(xué)論證能力的發(fā)展.

到了討論“搓手”的時候，教師問：搓手暖和，熱是從何而來？啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：搓手取暖不是熱傳遞改變物體的內(nèi)能而是摩擦力做功的結(jié)果.

精設(shè)情境、引學(xué)啟思可以長足地發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)，但要注意循序漸進(jìn)，要求不能過高、速度不能過快，注意習(xí)得與養(yǎng)成，不拔苗助長，學(xué)生以做到的當(dāng)然由他們來.