“銜接·進(jìn)階·融通”：物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的研究與實(shí)踐*

申 潔

物理教學(xué)情境涵蓋科學(xué)觀察、實(shí)驗(yàn)探究、推理計(jì)算等方式，是實(shí)施物理課程教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段，更是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。在當(dāng)前重視學(xué)科育人價(jià)值的背景下，注重物理教學(xué)情境的活動(dòng)性漸成趨勢(shì)，對(duì)物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的相關(guān)研究日漸深入。在多年實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上，筆者提出了“銜接·進(jìn)階·融通”視域下的物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的觀點(diǎn)?！般暯印敝覆煌A段學(xué)習(xí)內(nèi)容的銜接；“進(jìn)階”指基于學(xué)習(xí)目標(biāo)的有梯度的學(xué)習(xí)路徑；“融通”是知識(shí)技能、思維品質(zhì)、學(xué)科核心素養(yǎng)與育人方式的融合、貫通和統(tǒng)一。

一、物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的目標(biāo)

“銜接·進(jìn)階·融通”視域下的物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)是指在學(xué)生認(rèn)知水平基礎(chǔ)上，立足課程內(nèi)容的銜接，關(guān)注課程實(shí)施過程中學(xué)生的思維進(jìn)階，以實(shí)現(xiàn)各種活動(dòng)情境資源的融合貫通。其目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，引發(fā)深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)高階思維能力的形成，提升學(xué)生的必備品格與關(guān)鍵能力，彰顯核心素養(yǎng)培育背景下的課程育人價(jià)值。

在實(shí)踐過程中，教師應(yīng)立足以下三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

首先，編制基于活動(dòng)情境開發(fā)的科學(xué)課程銜接教程。注重課程學(xué)習(xí)活動(dòng)情境設(shè)計(jì)，以小實(shí)驗(yàn)、小制作等具體的科學(xué)活動(dòng)為載體，關(guān)注學(xué)習(xí)活動(dòng)顯性與隱性的相互融合，凸顯學(xué)習(xí)內(nèi)容與過程的相互貫通，以促進(jìn)思維實(shí)現(xiàn)從無序到有序的螺旋式上升，幫助學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)上實(shí)現(xiàn)學(xué)段內(nèi)容的無縫對(duì)接。

其次，形成以“活動(dòng)·體驗(yàn)·探究”為特色的教學(xué)范式。設(shè)計(jì)“情境體驗(yàn)—活動(dòng)探究—問題驅(qū)動(dòng)—拓展應(yīng)用”的課程實(shí)施的階梯式模型，并提出與之相適應(yīng)的教學(xué)策略，具體為：可視性策略、科學(xué)思維策略、資源整合策略、目標(biāo)達(dá)成策略、反思評(píng)價(jià)策略等。

最后，豐富并拓展項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容及綜合實(shí)踐活動(dòng)情境開發(fā)空間。其中，物理小制作活動(dòng)以知識(shí)單元為模塊，讓學(xué)生將日常生活中的物品資源利用起來，組合成一個(gè)個(gè)與物理學(xué)習(xí)有關(guān)的小作品，體會(huì)活動(dòng)情境中蘊(yùn)含的學(xué)習(xí)樂趣；物理微課題項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)以物理知識(shí)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣及小組合作團(tuán)隊(duì)的研究能力選擇課題項(xiàng)目并開展研究，有利于學(xué)生的思維進(jìn)階，開拓學(xué)生的學(xué)習(xí)視野；綜合實(shí)踐活動(dòng)是在特定學(xué)習(xí)活動(dòng)情境中展開的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)，突出對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用和學(xué)科融合，讓學(xué)生在探索與合作中學(xué)習(xí)、創(chuàng)造和創(chuàng)新，使得高階思維的形成與提升在實(shí)踐中跨越、在迭代中進(jìn)階，真正培養(yǎng)關(guān)鍵能力。［1］

二、物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的實(shí)踐策略

進(jìn)入初中階段的學(xué)生，在獨(dú)立自主意識(shí)、發(fā)現(xiàn)和探索自我、思維的獨(dú)立性和批判性等方面逐漸增強(qiáng)，但心理年齡仍處于較幼稚階段。因此，學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律及身心成長特點(diǎn)，筆者在研究設(shè)計(jì)物理活動(dòng)情境時(shí)提出了如下策略。

1.以激發(fā)興趣為出發(fā)點(diǎn)。

以激發(fā)興趣為出發(fā)點(diǎn)，用充滿趣味的教學(xué)手段營造生動(dòng)有趣、引人入勝的活動(dòng)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使其進(jìn)入最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。如在“透鏡”一課的教學(xué)中，筆者以透明玻璃花瓶為道具，設(shè)計(jì)了如下教學(xué)情境。

案例1：花瓶是透鏡。

在引入課題時(shí)，教師展示一個(gè)側(cè)面為凹凸形狀的玻璃花瓶，裝上水后讓學(xué)生觀察花朵。學(xué)生發(fā)現(xiàn)從花瓶的不同位置觀察，可看到花朵會(huì)放大或縮小。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生猜想，并在學(xué)習(xí)透鏡相關(guān)知識(shí)后，說明這是因?yàn)樵诎纪共黄降幕ㄆ坷锓湃胨笮纬闪税纪哥R和凸透鏡效應(yīng)。［2］

在引起學(xué)生探索和解決問題的興趣后，教師提供給學(xué)生各種透鏡，讓他們?cè)谌蝿?wù)驅(qū)動(dòng)下探究相關(guān)問題。這不僅活躍了課堂探究氣氛，引發(fā)學(xué)生的深度思考，而且使其深入認(rèn)識(shí)透鏡的作用和性質(zhì)，獲得知識(shí)遷移和學(xué)習(xí)進(jìn)階能力的提升。

案例1中的花瓶是筆者在地?cái)偵腺I來的，是來自生活中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。此教學(xué)案例發(fā)揮了活動(dòng)情境對(duì)學(xué)生的啟蒙作用，給學(xué)生以科學(xué)學(xué)習(xí)觀的引領(lǐng)，讓他們認(rèn)識(shí)到物理就在我們身邊。

2.以引發(fā)認(rèn)知沖突為生長點(diǎn)。

活動(dòng)情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)引發(fā)強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究問題的熱情，活化學(xué)生頭腦中的知識(shí)，使其更好地內(nèi)化到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。下面，以筆者指導(dǎo)的獲得2020年江蘇省初中物理優(yōu)質(zhì)課評(píng)比獲一等獎(jiǎng)的“平面鏡”一課為例，說明如何在活動(dòng)情境中設(shè)置問題以引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的深入開展。

案例2：真假燭焰。

教師在玻璃板前放置一支點(diǎn)燃的蠟燭，板后放置兩支蠟燭。板后的兩支蠟燭中，一支位于板前蠟燭所成像的位置，不點(diǎn)燃這只蠟燭；點(diǎn)燃其旁邊的另一支蠟燭。此時(shí)學(xué)生在玻璃板前能看到三支燃燒的蠟燭，但只有兩支能將火柴引燃。通過情境對(duì)比引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，將認(rèn)知沖突的關(guān)鍵聚焦到玻璃板（平面鏡）上，使學(xué)生對(duì)物和像有了新的認(rèn)識(shí)，自然地過渡到本節(jié)課的學(xué)習(xí)中。

這里創(chuàng)設(shè)的情境對(duì)學(xué)生的一些錯(cuò)誤認(rèn)知起到一定的矯正作用，發(fā)揮了很好的橋梁效應(yīng)，為學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)提供了跨越性的銜接支撐。［3］

3.以豐富體驗(yàn)為切入點(diǎn)。

“銜接·進(jìn)階·融通”視域下的物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)關(guān)注學(xué)生在各種活動(dòng)情境中體驗(yàn)、感悟和生成，培養(yǎng)其積極思考、善于分析、敢于創(chuàng)新、獨(dú)立而自信的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生在高參與和高互動(dòng)的情境活動(dòng)過程中發(fā)揮想象、表達(dá)思想、豐富情感和提升智慧。以筆者指導(dǎo)的曾獲2018年江蘇省初中物理優(yōu)質(zhì)課評(píng)比獲一等獎(jiǎng)的“光的色彩顏色”一課為例。為了豐富學(xué)生對(duì)色光混合的深度體驗(yàn)，設(shè)計(jì)了下面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)情境。

案例3：色光混合。

先利用強(qiáng)光手電通過有色玻璃紙產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種色光，將三種色光進(jìn)行混合，顯示色光混合形成的光斑。此時(shí)教師提出問題：色光的混合只發(fā)生在光斑匯合處嗎？然后，利用煙霧或水霧實(shí)現(xiàn)不同色光混合路徑可視化的效果，說明色光混合不局限于光斑的合成，而是在色光傳播的整個(gè)過程中進(jìn)行的混合。

該節(jié)課的教學(xué)中，學(xué)生能夠自主完成色光混合的實(shí)驗(yàn)，但只是觀察色光混合形成的光斑。而教師將色光混合過程中多彩的立體混合光路呈現(xiàn)在學(xué)生面前，提供了生動(dòng)的教學(xué)情境，深深地吸引了學(xué)生，拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)與認(rèn)知視野，豐富了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的體驗(yàn)。

4.以技術(shù)支撐為立足點(diǎn)。

活動(dòng)情境的開發(fā)離不開技術(shù)支撐，教師應(yīng)立足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與物理學(xué)科的融合，注重活動(dòng)情境開發(fā)的時(shí)代性，引領(lǐng)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)向理性思考發(fā)展。

案例4：探究物質(zhì)的比熱容。

對(duì)于“物質(zhì)的比熱容”這一內(nèi)容，蘇科版教材在實(shí)驗(yàn)探究中給的不同物質(zhì)是水和沙石，由于兩種物質(zhì)的傳熱方式不同，要利用普通溫度計(jì)得到沙子和水加熱后溫度均勻變化的數(shù)據(jù)比較困難，實(shí)驗(yàn)中不容易得出與理論相一致的結(jié)論。而如果選擇水和食用色拉油，由于這兩種物質(zhì)熱傳遞方式一致，使用溫度傳感器進(jìn)行測(cè)溫，實(shí)驗(yàn)效果可以得到明顯改善。情境設(shè)計(jì)如下：先用天平稱取等質(zhì)量的水和食用色拉油，放在同一個(gè)恒溫電爐上進(jìn)行加熱，以保證加熱方式相同；然后用溫度傳感器連接采集器和電腦，采集水和色拉油溫度變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同步繪制出水和色拉油溫度隨時(shí)間變化的圖像，發(fā)現(xiàn)色拉油升溫快。由此可得到“質(zhì)量相等的不同物質(zhì)在溫度升高相同時(shí)，吸收的熱量一般不同”的結(jié)論。

該實(shí)驗(yàn)利用溫度傳感器來采集兩種不同物質(zhì)吸熱升溫的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中曲線自動(dòng)繪制技術(shù)吸引了學(xué)生的注意，通過圖像，學(xué)生很容易比較質(zhì)量相同的兩種不同物質(zhì)的吸熱升溫情況，使學(xué)生對(duì)比熱容的概念有了深刻的認(rèn)識(shí)和理解，并且產(chǎn)生對(duì)溫度傳感器技術(shù)的相關(guān)拓展知識(shí)的興趣，愿意主動(dòng)地去思考和研究，課堂效率得以提高。［4］

5.以資源優(yōu)化為進(jìn)階點(diǎn)。

在設(shè)計(jì)物理活動(dòng)情境的過程中，教師也可以多渠道開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源，優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)器材，豐富情境開發(fā)的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)情境開發(fā)水平的進(jìn)階與升華。

案例5：電路過載及短路的危害與保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置新設(shè)計(jì)。

教師展示自制過載熔斷實(shí)驗(yàn)裝置，包括絕緣底座、絕緣支架、細(xì)銅絲、金屬夾；過載保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置，包括微型斷路器（空氣開關(guān)）、電流表、滑動(dòng)變阻器、LED燈等，實(shí)驗(yàn)配套器材還包括鉛酸蓄電池、開關(guān)、蠟環(huán)、魔術(shù)紙等。以細(xì)銅絲模擬傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲，呈現(xiàn)因電流熱效應(yīng)引起的溫度變化，通過蠟環(huán)熔化、魔術(shù)紙燃燒和自身熔斷的現(xiàn)象形成視覺沖擊，直觀顯示電流大小不同引起的線路發(fā)熱程度不同的變化過程。

上述裝置整合優(yōu)化了身邊的實(shí)驗(yàn)資源和器材，制作簡(jiǎn)便，大膽突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材的限制，具有很好的可行性與普及性，體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)的與時(shí)俱進(jìn)和實(shí)驗(yàn)開發(fā)的創(chuàng)新性。

三、思考與展望

1.立足學(xué)科育人和進(jìn)階發(fā)展的新視角。

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，而當(dāng)下物理教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科知識(shí)體系，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)個(gè)性和學(xué)習(xí)素養(yǎng)的發(fā)展性，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去物理學(xué)習(xí)的興趣和信心。因此，“銜接·進(jìn)階·融通”視域下的物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)從學(xué)科育人和學(xué)生進(jìn)階發(fā)展的視角出發(fā)，尊重學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的階段性特征，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，引發(fā)深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)高階思維能力的形成。

物理活動(dòng)情境的創(chuàng)設(shè)需要將物理活動(dòng)情境與各種教學(xué)資源優(yōu)化整合，以形成課程實(shí)施的階梯式顯性路徑，與學(xué)生的知識(shí)技能、思維品質(zhì)以及學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的隱性內(nèi)涵相融合，實(shí)現(xiàn)不同階段科學(xué)課程的銜接與進(jìn)階，激勵(lì)學(xué)生習(xí)得研判外界事物的能力，形成對(duì)未來發(fā)展的正確認(rèn)識(shí)與獨(dú)立見解，從而獲得自身的跨越性發(fā)展，彰顯核心素養(yǎng)培育背景下的學(xué)科育人價(jià)值。

2.呈現(xiàn)學(xué)生物理課程學(xué)習(xí)的新面貌。

義務(wù)教育物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，課程內(nèi)容的選擇應(yīng)遵循初中學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，注重與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)及科技發(fā)展的聯(lián)系，為學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。

“銜接·進(jìn)階·融通”視域下的物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)，重視個(gè)體發(fā)展的差異，順應(yīng)教材、學(xué)段、心理、環(huán)境等因素與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的認(rèn)識(shí)坡度，使得物理課程學(xué)習(xí)能順勢(shì)而為。設(shè)計(jì)物理活動(dòng)情境，目的在于讓學(xué)生置身于活動(dòng)情境中，獲得學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在更為豐富的實(shí)踐空間里進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，獲得更加廣泛的知識(shí)和感悟；在對(duì)各種問題情境的探索中獲得新發(fā)現(xiàn)和新認(rèn)識(shí)，進(jìn)而形成物理觀念與科學(xué)探究意識(shí)，培養(yǎng)合作與創(chuàng)新精神，呈現(xiàn)物理課程學(xué)習(xí)的新面貌。

“銜接·進(jìn)階·融通”物理活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)的研究與實(shí)踐是一個(gè)動(dòng)態(tài)的行動(dòng)研究過程，后續(xù)我們將進(jìn)一步關(guān)注活動(dòng)情境創(chuàng)設(shè)對(duì)課程實(shí)施過程中學(xué)生的發(fā)展性產(chǎn)生的激勵(lì)性影響，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。