核心素養(yǎng)視域下的高中物理情境教學(xué)實(shí)踐

李池華

(廣東省英德市第一中學(xué),廣東 清遠(yuǎn) 513000)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出:學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn),是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力,物理學(xué)科核心素養(yǎng)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”四個(gè)方面。[1]課堂是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的主陣地,在課堂教學(xué)中要重視情境的創(chuàng)設(shè),強(qiáng)化物理知識(shí)與生活生產(chǎn)的聯(lián)系,在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題,通過分析和建立物理模型的過程,提高學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

1 情境教學(xué)是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的保證

情境教學(xué)是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,在情境中發(fā)現(xiàn)問題,在體驗(yàn)探究中建構(gòu)概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律,在應(yīng)用中與實(shí)際、社會(huì)聯(lián)系起來,這也是物理課程改革對(duì)教學(xué)提出的要求。情境教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要作用,無論是物理概念、物理規(guī)律的教學(xué),還是物理問題解決的教學(xué)都需要結(jié)合具體的情境來實(shí)施。

物理情境滲透在核心素養(yǎng)的每一個(gè)方面,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)有著重要的作用與價(jià)值。物理情境是學(xué)生獲得物理知識(shí)、深刻理解基本概念、掌握基本規(guī)律的重要途徑,可見物理情境對(duì)學(xué)生建構(gòu)“物理觀念”具有重要的意義。在實(shí)際情境中發(fā)現(xiàn)問題,經(jīng)過分析思考后形成問題解決的思路和方法,讓學(xué)生掌握科學(xué)思維方法,促進(jìn)問題解決能力、批判性思維能力、創(chuàng)造性思維能力等高階能力的發(fā)展,最終提高科學(xué)思維能力。學(xué)生在情境觀察后提出物理問題,設(shè)計(jì)并確定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù),分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后基于證據(jù)得出結(jié)論,在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生之間進(jìn)行交流、評(píng)估和反思,整個(gè)過程就是科學(xué)探究中問題、證據(jù)、解釋、交流等四個(gè)要素的具體體現(xiàn)?；谏钪械恼鎸?shí)情境提出需要研究的問題,根據(jù)所研究的對(duì)象和問題特點(diǎn),抓住主要因素,認(rèn)清事物的本質(zhì),把生活情境進(jìn)行簡(jiǎn)化,建構(gòu)相應(yīng)的物理模型,運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解決問題。把物理知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用于社會(huì)和生活,正是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的具體體現(xiàn)。

2 在情境教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的途徑

2.1 在生活情境中建構(gòu)物理概念

物理概念的建構(gòu)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境,學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前,基于生活經(jīng)驗(yàn)形成了經(jīng)驗(yàn)性常識(shí),建立學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)和物理知識(shí)的聯(lián)系,使抽象的物理知識(shí)形象化、具體化,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,降低新知識(shí)點(diǎn)的理解難度,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信,實(shí)現(xiàn)從感性到理性、從經(jīng)驗(yàn)常識(shí)到物理觀念的轉(zhuǎn)變。

例1：在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)的描述”時(shí),需要引入描述運(yùn)動(dòng)的基本概念,如質(zhì)點(diǎn)、時(shí)間與時(shí)刻、路程和位移、速度、加速度等。高中物理與初中物理知識(shí)間存在“臺(tái)階”,教學(xué)中要注意聯(lián)系生活,幫助學(xué)生辨析生活概念與物理概念,明確新舊知識(shí)間的聯(lián)系與區(qū)別,通過知識(shí)遷移,使學(xué)生掌握新知識(shí)。設(shè)計(jì)聯(lián)系生活的情境,讓學(xué)生觀察老師在教室里走一圈的運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行描述,學(xué)生很容易說出：“走得快”“走得遠(yuǎn)”“走得久”“從教室門口走到講臺(tái)”等,這些描述和初中物理“速度”“路程”“時(shí)間”“位置變化”等物理概念相對(duì)應(yīng)。生活中對(duì)運(yùn)動(dòng)的定性描述,并不能準(zhǔn)確反映物體運(yùn)動(dòng)的具體差異,但應(yīng)用相關(guān)物理量可以進(jìn)行定量描述。物理學(xué)中許多物理概念和物理規(guī)律都具有定量的含義,通過與生活情境的關(guān)聯(lián),體現(xiàn)“物理來源于生活”的理念。[2]

評(píng)析:創(chuàng)設(shè)生活情境展示其與物理學(xué)的聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生思考,幫助學(xué)生在已有生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上建構(gòu)物理觀念,讓學(xué)生從情境中認(rèn)清物理概念的內(nèi)涵,變抽象為形象,變枯燥為生動(dòng),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,使學(xué)生更快地適應(yīng)高中物理學(xué)習(xí)。

2.2 在練習(xí)情境中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

在習(xí)題教學(xué)中應(yīng)該注重創(chuàng)設(shè)題目所描述的情境,將物理情境直接展示在學(xué)生面前,甚至讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn),通過重現(xiàn)或親身體驗(yàn)練習(xí)中的情境,加強(qiáng)物理知識(shí)與真實(shí)情境的關(guān)聯(lián),重視學(xué)生的親身體驗(yàn)和課外延伸,把建模的機(jī)會(huì)交給學(xué)生,從而發(fā)現(xiàn)情境中所蘊(yùn)含的物理本質(zhì)。

例2：如圖1所示,甲、乙兩位同學(xué)做“拔河”游戲,兩人分別用伸平的手掌托起一長(zhǎng)凳的一端,在乙端的凳面上放4塊磚,保持凳子水平,然后各自向兩側(cè)拖拉。若凳子下表面各處的粗糙程度相同,甲、乙同學(xué)手掌粗糙程度也相同,則下列判斷正確的是( )。

圖1

A. 凳子向甲方移動(dòng)

B. 凳子向乙方移動(dòng)

C. 凳子向兩位同學(xué)中體力較大的一側(cè)移動(dòng)

D. 凳子向兩位同學(xué)中體重較大的一側(cè)移動(dòng)

教學(xué)設(shè)計(jì):學(xué)生對(duì)摩擦力的理解難度較大,可以轉(zhuǎn)換問題的解決方式,課堂上讓學(xué)生按照練習(xí)情境進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),用書本代替凳子,用字典代替磚塊進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果就可以得到正確答案：B。

又如,在“失重和超重”教學(xué)中,可以讓學(xué)生利用課前安裝好的手機(jī)軟件“手機(jī)物理作坊”(Phyphox)，展示自己站在體重計(jì)上蹲下和站起兩個(gè)過程的a-t圖像,然后分析截屏圖像中與運(yùn)動(dòng)過程相應(yīng)的加速度變化情況。圖像記錄下來的過程是學(xué)生親身經(jīng)歷過的,所以學(xué)生能深刻理解這個(gè)過程的加速度與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。最后介紹Phyphox軟件的其他功能,鼓勵(lì)學(xué)生打破實(shí)驗(yàn)的時(shí)空限制,在課后進(jìn)行自主探究,激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新潛能。

評(píng)析:在日常生活中可以用來做實(shí)驗(yàn)的物品有很多,將生活物品搬到課堂上,讓學(xué)生模擬題目的情境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在面對(duì)物理語言、文字和符號(hào)時(shí),能自覺地聯(lián)想相應(yīng)的物理情境，面對(duì)實(shí)踐情境,會(huì)自然聯(lián)想到與此相關(guān)的物理概念和規(guī)律。

2.3 在實(shí)驗(yàn)情境中滲透思想方法

科學(xué)方法是人們認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律和解決實(shí)際問題的手段,是連接知識(shí)與能力的橋梁。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生重視物理問題研究的思路和方法,為探究未知知識(shí)提供基本的方法和必要的幫助,為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

例3：在探究通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力時(shí),應(yīng)采用控制變量法和比較法進(jìn)行探究,如圖2所示，先保持導(dǎo)線在磁場(chǎng)中,對(duì)導(dǎo)線通電與不通電的情景進(jìn)行比較；然后保持導(dǎo)線通電,對(duì)導(dǎo)線處存在磁場(chǎng)與不存在磁場(chǎng)的情景進(jìn)行比較,從而得出結(jié)論:安培力是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力。同理,在探究安培力的方向時(shí),先保持電流不變,改變磁場(chǎng)方向比較安培力的方向；然后保持磁場(chǎng)不變,改變電流方向比較安培力的方向。

圖2

評(píng)析:高中物理實(shí)驗(yàn)往往會(huì)涉及一個(gè)或多個(gè)研究方法,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注重在實(shí)驗(yàn)情境中滲透思想方法,讓學(xué)生在循序漸進(jìn)的過程中領(lǐng)悟,不能把思想方法當(dāng)作知識(shí)灌輸給學(xué)生。

2.4 在歷史情境中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

物理學(xué)史描述的是物理學(xué)的發(fā)生和發(fā)展過程,在高中物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史,不僅是物理學(xué)科的本質(zhì)要求,也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

例如,在“牛頓第一定律”的教學(xué)中,創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,讓學(xué)生通過角色扮演的方式再現(xiàn)前人探究的場(chǎng)景,了解“牛頓第一定律”建立的歷史過程(表1)。

表1

從亞里士多德到伽利略、笛卡爾、牛頓,牛頓第一定律的建立經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程。通過角色扮演，學(xué)生從科學(xué)家的視角思考問題,同時(shí)引發(fā)其他學(xué)生進(jìn)行沉浸式思考,重現(xiàn)科學(xué)家建立物理規(guī)律的歷史過程,體會(huì)他們?cè)谘芯恐兴\(yùn)用的科學(xué)研究方法。

評(píng)析:以教材中的物理知識(shí)和歷史背景為基礎(chǔ),重現(xiàn)物理學(xué)家的思維活動(dòng)和探究歷程,把學(xué)生帶到歷史上真實(shí)探究的事件中去,經(jīng)歷探索的主要過程,豐富學(xué)生的情感體驗(yàn),能夠讓學(xué)生對(duì)物理學(xué)有更深刻的認(rèn)識(shí)。

3 結(jié)語

核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)要不斷優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì),從不同的角度、不同的層面在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。課堂教學(xué)以學(xué)生為主體,以情境為載體,以問題為支架,以實(shí)驗(yàn)為抓手,以思維為目標(biāo),注重加強(qiáng)物理知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)、實(shí)際情境的關(guān)聯(lián),[3]充分體現(xiàn)教學(xué)改革的價(jià)值追求和與時(shí)俱進(jìn)的精神,使教學(xué)更具活力,符合時(shí)代的發(fā)展要求。