基于真實情境問題解決的教學(xué)實踐探索

隋巧虹

摘? ?要：構(gòu)建真實情境、解決具體實踐性問題的物理課堂教學(xué)，是在物理新課標(biāo)下發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)、提升物理學(xué)科能力的重要方法與途徑。以“密度知識的應(yīng)用”一節(jié)為例，嘗試通過創(chuàng)設(shè)開放式、啟發(fā)式、體驗式的探究活動環(huán)境，解決與密度知識相關(guān)的物理問題。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；真實情境；教學(xué)設(shè)計

物理核心素養(yǎng)，是在物理學(xué)習(xí)時形成的必備品格與關(guān)鍵能力；物理學(xué)科能力，是學(xué)習(xí)者得以順利、有效地進行與物理學(xué)科相關(guān)的認識、問題設(shè)計、探索活動和實踐、解決問題時所必備的、長期穩(wěn)定的、持續(xù)的心理認知與調(diào)節(jié)機制[ 1 ]。而創(chuàng)設(shè)真實有效情境、解決實際具體問題的物理課程是發(fā)展物理核心素養(yǎng)、提升物理學(xué)科能力及落實新課程標(biāo)準(zhǔn)的重要途徑。構(gòu)建真實、有效的學(xué)習(xí)環(huán)境是轉(zhuǎn)變被動的學(xué)習(xí)方式、學(xué)會學(xué)習(xí)的必要前提。在物理教學(xué)中，教師可以通過再現(xiàn)物理原始問題及其問題背景，使學(xué)生獲得真實的情感體驗，從而將新知與學(xué)生的經(jīng)驗和舊知構(gòu)成的主體情境相結(jié)合，完成知識的充分建構(gòu)，并使之成為學(xué)習(xí)主體動態(tài)變化、綜合復(fù)雜的知能架構(gòu)中的重要組成部分[ 2 ]。問題解決是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生在吸收、理解、掌握已有物理教學(xué)內(nèi)容與知識的基礎(chǔ)上，在課前、課中或課后探究中，面對與真實生活情境、生產(chǎn)工程相結(jié)合的具體的物理問題，通過調(diào)動并整合相關(guān)的物理核心概念、規(guī)律方法、探究實踐解決這一問題的動態(tài)變化心理機制與過程[ 3 ]?；谡鎸嵡榫硢栴}解決的物理教學(xué)，是發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的必要途徑，通過學(xué)生在具體情境中學(xué)習(xí)并遷移知識，有效地落實對學(xué)生物理學(xué)科能力的深度培養(yǎng)。文章以滬科版八年級物理“密度知識的應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計為例，闡述在真實情境問題解決中如何落實初中生物理核心素養(yǎng)、學(xué)科能力的培養(yǎng)。

1? 基于真實情境問題解決的物理教學(xué)設(shè)計與實踐（如圖1）

1.1? 基于真實情境問題解決的教學(xué)設(shè)計

1.1.1? 課前學(xué)生活動

（1）查密度表，了解生活中常見物質(zhì)的密度，思考：如何測定具體物體的密度？

（2）小組討論，選擇生活中常見的物體，利用身邊的器材，設(shè)計實驗方案，測量物體的密度；

（3）將實驗結(jié)果與理論值進行對比，團隊討論、分析實驗方案的優(yōu)缺點，完善實驗方案；

（4）將實驗過程拍攝成視頻，用于課上匯報交流。

1.1.2? 創(chuàng)設(shè)情境

生活中常常都會遇到這樣的一些問題，買的金銀首飾是不是黃金制成的呢，有沒有摻雜其他物質(zhì)？如何快速了解一大捆細銅絲的長度呢？教室內(nèi)空氣質(zhì)量又有多少呢？

1.1.3? 課中學(xué)生活動

活動1：展示學(xué)生團隊課前制作的視頻——利用生活中熟悉的器材測量身邊物體的密度。例如，測量硬幣、塑料玩具“皮卡丘”與人體的密度等。

活動2：學(xué)生分組實驗，利用密度的知識辨別真假橙汁與真假黃金手鏈，通過對照密度表與利用圖像處理、分析實驗數(shù)據(jù)進行鑒別，通過團隊討論得出實驗結(jié)論。

活動3：現(xiàn)場制作“雞尾酒”，觀察液體分層現(xiàn)象。

活動4：估測實際物體的質(zhì)量和體積，建立并形成初步解決簡單實際問題的意識與能力。

活動5：初步學(xué)會解釋和解決社會生活、工程實踐中與密度相關(guān)的現(xiàn)象與問題，并現(xiàn)場觀看走馬燈，感受密度知識與社會生活的密切聯(lián)系。

1.1.4? 課后探究與實踐

1.2? 教學(xué)過程

1.2.1? 創(chuàng)設(shè)真實情境，提出問題

各團隊派代表上臺展示課前探究成果：①利用電子秤與量筒粗測硬幣的密度；②利用質(zhì)量測量儀、量杯、塑料盒、記號筆等粗測塑料玩具“皮卡丘”的密度；③利用浴缸、學(xué)生本人、記號筆、塑料桶、電子秤等粗測人體的密度。學(xué)生通過課前活動觀察現(xiàn)象，思考問題，設(shè)計方案，分析論證，引入新課。

教師創(chuàng)設(shè)情境，向?qū)W生展示：①有兩瓶外觀相近的1號和2號液體，其中一瓶是真橙汁，另一瓶是假“橙汁”，如何鑒別？②有幾條手鏈，其中只有一條才是真正的黃金手鏈，請幫忙找出來。

本教學(xué)環(huán)節(jié)是通過真實的生活情境創(chuàng)設(shè)問題——如何測量身邊物體的密度？學(xué)生以團隊為單位，選擇生活中常見的物體，利用身邊的器材，設(shè)計實驗方案，測量物體的密度?；趯W(xué)生課前活動，課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生將課前活動積累遷移至實際運用——如何鑒別物質(zhì)，設(shè)計“找橙汁”與“找手鏈”的環(huán)節(jié)，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生初步建立起將具體的生活、生產(chǎn)情境轉(zhuǎn)化為學(xué)科情境，應(yīng)用物理原理、規(guī)律思考問題，整合并運用物理知識進行討論、設(shè)計、分析、探究、修正、實踐、運用、解決問題的思維過程。

2? 科學(xué)探究，培養(yǎng)物理思維

（1）問題引導(dǎo)：全班分為13個小組，1-3組團隊隨機抽取一條手鏈，其中只有一條是真正的黃金手鏈（如圖2）；4-13組團隊從“1”“2”瓶中隨機倒取一杯液體（如圖3），其中只有一瓶中裝有真正的橙汁。想知道哪杯是真橙汁，哪條是真金手鏈，該如何鑒別？

（2）科學(xué)探究

①找“手鏈”

學(xué)生利用電子秤、燒杯、量筒、膠頭滴管等粗測“黃金手鏈”的密度，并與密度表進行對照，找出真正的黃金手鏈。

實驗步驟：

ⅰ.將電子秤輕置于水平工作臺上，同時按下開機鍵；

ⅱ.待電子秤屏幕上顯示示數(shù)為零時（如不為零，按清零鍵），將手鏈放在電子秤上，記下示數(shù)并記錄；

ⅲ.將一定量的水輕倒入量筒中，記下示數(shù)V1，再將手鏈輕輕放置于量筒內(nèi)，使其浸沒，記下示數(shù)V2，利用V1、V2計算手鏈的體積并記錄；

V.根據(jù)密度表查找金的密度，并判斷所測手鏈?zhǔn)欠駷檎娼鹗宙湣?/p>

分析：查找密度表，若找不到與所測手鏈密度相近的數(shù)值，你認為原因可能會是什么？

學(xué)生討論：ⅰ.如果先測手鏈體積，對最終測量結(jié)果有何影響？ⅱ.如果放手鏈時有液體濺在量筒壁上，會使測量的密度偏大還是偏?。?/p>

②“找橙汁”

學(xué)生利用電子秤、燒杯、量筒、膠頭滴管等測量“橙汁”的質(zhì)量與體積，并利用獲取的多組數(shù)據(jù)繪制m-V圖像，與事先繪制好的鑒別圖像進行比對，能夠重合的即為貨真價實的橙汁。

實驗步驟：

ⅰ.將電子秤輕置于水平工作臺上，同時按下開機鍵；

ⅱ.待電子秤屏幕上顯示示數(shù)為零時（如不為零，按清零鍵），將空量筒放在電子秤上，再按下清零鍵；

ⅲ.往量筒中先倒入少量液體，再用滴管添加使其示數(shù)為整數(shù)，讀出此時量筒和電子秤的示數(shù)并記錄；

ⅳ.再往量筒中增加倒入液體，也用滴管添加使其示數(shù)為整數(shù)，并讀出量筒和電子秤的示數(shù)，重復(fù)三次實驗并記錄在表2；

ⅴ.將所測得的實驗數(shù)據(jù)在圖4中通過描點作圖繪制成圖像；

ⅵ.與事先發(fā)放的鑒別圖像（如圖5）進行比對，觀察是否能夠重合。

分析：如果繪制的圖像與鑒別圖像非常接近，說明什么？如果差距比較大，又說明什么？

學(xué)生討論：圖像的斜率表示什么？

本教學(xué)環(huán)節(jié)基于學(xué)生已有的密度知識，讓學(xué)生嘗試動手，設(shè)計方案，鑒別物質(zhì)的真假，將生活中可能遇到的問題轉(zhuǎn)化為真實的物理課堂情境，使學(xué)生沉浸在教師搭建、創(chuàng)設(shè)的情境中，開啟探究之路，在探究過程中積極調(diào)動已有的物理知識，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)規(guī)律，快速形成遷移應(yīng)用的能力，解決具體問題。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)團隊所鑒別的手鏈為真金手鏈時，一致驚呼感嘆，而鑒別出是假手鏈的團隊也感嘆：此手鏈真可以以假亂真，而密度的知識就可以幫助鑒別真?zhèn)巍Ｌ骄俊罢页戎钡膱F隊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己所鑒別的是真橙汁時，立即一飲而盡，學(xué)生的天真可愛也展露無遺。將課堂又重新還給了學(xué)生，學(xué)生對知識的渴望在求索中一次次被點燃，學(xué)生的物理思維在探究與遷移中獲得了磨煉與提高。

3? 學(xué)以致用，遷移提升

（1）學(xué)生活動1

創(chuàng)設(shè)情境：同學(xué)們見過雞尾酒嗎？雞尾酒因其特質(zhì)，有很強的觀賞性，今天的物理課堂，我們也一起來制作一杯美味的“雞尾酒”吧！

問題引導(dǎo)：如何使不同密度的液體產(chǎn)生神奇的分層現(xiàn)象呢？

實驗器材：水、洗潔精、食用油、綠色與紅色色素、玻璃棒、一次性杯子若干等。

學(xué)生討論：①將一定量的水、洗潔精和食用油分別倒入三個一次性杯中；②取適量綠色、紅色色素，分別滴入水和食用油中（如圖6）；③查詢密度表，將三種液體按照一定順序混合，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結(jié)果。

本教學(xué)環(huán)節(jié)從生活中有趣的現(xiàn)象——雞尾酒入手，鼓勵學(xué)生實踐創(chuàng)新，嘗試利用提供的材料也調(diào)制一杯“雞尾酒”，構(gòu)建起有效的實踐體驗與合作交流的學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生完成知識建構(gòu)，掌握科學(xué)的思維、研究與實踐方法。

（2）學(xué)生活動2

創(chuàng)設(shè)情境、問題引導(dǎo)：采石場中有一體積為2 m3 的大石塊，無法直接稱量它的質(zhì)量，同學(xué)們分團隊討論并在導(dǎo)學(xué)案中寫下你們設(shè)計的測量方法和步驟。

學(xué)生討論：取一小塊同種石料，測出其密度ρ，利用等密度特性、待測大石塊的體積V以及計算公式m=ρV，求出大石頭的質(zhì)量m。

完成例題：某學(xué)習(xí)小組想要測出一體積為2 m3的礦石質(zhì)量，取10 cm3樣品并稱得其質(zhì)量為24 g，求：

①礦石的密度；

②礦石的質(zhì)量。

本教學(xué)環(huán)節(jié)利用工程、生產(chǎn)實踐中的具體事例，幫助學(xué)生初步建立起應(yīng)用課本知識、規(guī)律、方法去解決實際問題的意識，使學(xué)生認識到學(xué)習(xí)活動不再是封閉的環(huán)節(jié)，而是走向生活、生產(chǎn)與社會，感受生產(chǎn)與物理的緊密聯(lián)系。

（3）學(xué)生活動3

創(chuàng)設(shè)情境1：密度知識不僅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、科學(xué)技術(shù)中，密度知識也同樣重要。骨骼密度是反映骨骼強度的重要指標(biāo)，研究骨密度有利于人們了解骨骼的生長發(fā)育及其病變情況，對于醫(yī)生進行醫(yī)療診斷具有極其重要的意義；研究地球不同圈層物質(zhì)密度，有利于人類進一步了解地球運動及其變化規(guī)律，并合理開發(fā)、利用自然資源及有效預(yù)防地震、海嘯等自然災(zāi)害；宇宙天體物質(zhì)密度含有大量、豐富的可供人類研究的信息，研究這些信息有利于科學(xué)家了解天體的年齡、質(zhì)量、體積等性質(zhì)，幫助人類探索宇宙的奧秘。

創(chuàng)設(shè)情境2：同學(xué)們玩過走馬燈嗎？走馬燈有著悠久的歷史，起源于漢朝，它是我國傳統(tǒng)的節(jié)日玩具。今天就請同學(xué)們帶著你們的思考，跟隨老師一起來欣賞一下神奇的走馬燈吧（如圖7）。

問題引導(dǎo)：大家觀察到了什么現(xiàn)象？ 原因又是什么？思考一下，走馬燈的原理是什么呢？請利用今天所學(xué)的知識來解釋一下，在導(dǎo)學(xué)案上寫下你們的思考。

學(xué)生討論：點燃蠟燭，隨著蠟燭逐漸燃燒，下方空氣溫度升高，受熱膨脹、密度減小，小于上方空氣的密度，迫使下方空氣向上運動，從而推動走馬燈。

本教學(xué)環(huán)節(jié)通過介紹密度知識在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及傳統(tǒng)節(jié)日玩具——走馬燈，拓寬學(xué)生的知識視野，以宏大的科學(xué)背景向?qū)W生展示密度的豐富用途，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)致力于科學(xué)發(fā)展的民族自豪之情，使學(xué)生充分感受物理之美。

（4）作業(yè)設(shè)計

本節(jié)課的作業(yè)分為學(xué)生的課前團隊探究活動與課后探究、實踐作業(yè)。

{1}想一想：

i.北方的冬天，放在室外的水缸常常破裂，請你針對這一情況，提出一個合理的問題并解答。

本題從生活中實際問題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從生活經(jīng)驗思考轉(zhuǎn)變?yōu)閺奈锢砀拍?、?guī)律、方法出發(fā)，針對所提出的問題，自主進行科學(xué)探究。

ii.請你列舉出至少三個密度與社會生活密切聯(lián)系的例子。

本題要求學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)、圖書等各種線上、線下資源，對密度知識的應(yīng)用做進一步的挖掘。

{2}算一算

體積為6 cm3的某鋁制小球，質(zhì)量為12 g，請同學(xué)們計算看看，該鋁制小球是空心還是實心呢？（請嘗試至少用兩種方法進行解答）

{3}做一做

i.團隊合作，嘗試動手設(shè)計一個走馬燈。

本題設(shè)計目的要求學(xué)生明確走馬燈的原理，并通過具體實踐動手制作走馬燈，學(xué)生既需要考慮所制作的走馬燈是否可行，同時也需要考慮走馬燈圖案的設(shè)計與美感，在“玩”中學(xué)，同時也滲透對我國傳統(tǒng)文化的教育。

ii.情境一：小陽同學(xué)利用模型自制冰棒，完成后從冰箱取出，發(fā)現(xiàn)模型中的冰竟“鼓”了出來，如圖8。

情境二：小予同學(xué)將蠟水倒入模型中冷卻，發(fā)現(xiàn)模型中的蠟竟“凹”了下去，如圖9。

問題：物質(zhì)的溫度降低后，體積增大還是減小？請你結(jié)合小陽和小予的經(jīng)歷，試著動手做一做，說說你更支持誰的看法，理由是？

動手實踐：將一定量的水、蠟水、食用油分別裝滿三個相同模型，放入冰箱，待冷卻后觀察三種不同物質(zhì)的體積變化，記錄實驗結(jié)果。

本題著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，以生活中的實際情境作為背景，學(xué)生可以根據(jù)題目情境在生活中通過真實場景再現(xiàn)、親身體驗，充分感受科學(xué)探究的奇妙樂趣，對物理題目涉及的實驗設(shè)計背景與社會生活的緊密聯(lián)系也有了更深刻的體會。

4? 教學(xué)實踐反思

4.1? 構(gòu)建真實情境，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)

學(xué)科知識及其內(nèi)在邏輯聯(lián)系是學(xué)習(xí)者學(xué)科核心素養(yǎng)形成的重要支撐與載體，教師精心準(zhǔn)備的課堂活動是學(xué)習(xí)者將知識與能力內(nèi)化為核心素養(yǎng)的主要路徑，而將知識置于具體的情境之中，能夠幫助學(xué)習(xí)者將知識有效地進行理解與內(nèi)化。學(xué)習(xí)者從真實情境入手進行學(xué)習(xí)，是知識、方法轉(zhuǎn)化為學(xué)科素養(yǎng)的必經(jīng)途徑，而創(chuàng)設(shè)真實情境的物理課程是完成對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的有效方法。具體情境可以把知識形象化、生動化，以知識為核心創(chuàng)設(shè)的各種情境，包括以知識形成為背景的故事情境、以社會生活工程實踐為背景的問題情境、調(diào)動學(xué)生各種感官參與的探究活動情境等，可以有效促進課堂思維的發(fā)生與增長，完成知識網(wǎng)絡(luò)的初步形成與建構(gòu)，其中探究活動情境有助于學(xué)習(xí)者科學(xué)探究能力的培養(yǎng)與提升。同時，情境化教學(xué)在激發(fā)學(xué)生對知識的渴望、調(diào)動學(xué)生各種感官體驗、充分開發(fā)學(xué)生潛力方面，有著傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，是創(chuàng)建以學(xué)為主的新型課堂的最有效途徑。構(gòu)建真實情境的課堂教學(xué)，可以最大化地激起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，使學(xué)生能夠充分地體驗、質(zhì)疑、探究并實踐知識，將傳統(tǒng)以教為主的方式向以學(xué)為主的現(xiàn)代方式轉(zhuǎn)變，是有效落實以生為本教育理念的重要方法與途徑。

4.2? 問題引導(dǎo)，提升學(xué)科能力

教師精心設(shè)計和創(chuàng)設(shè)的情境和問題是一節(jié)課能夠順利推進的關(guān)鍵。通過課前、課中、課后三位一體的教學(xué)設(shè)計，將真實情境的問題解決貫穿于教學(xué)始終，學(xué)生通過解決教師所設(shè)置的問題，使科學(xué)思維得以鍛煉，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力，充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)即研究的教育教學(xué)思路。把本節(jié)課涉及的知識和方法置于實際需要當(dāng)中，把課堂引向縱深，讓學(xué)生在親歷研究的過程中習(xí)得解決問題的方法。書本中的物理概念、規(guī)律、方法并不是憑空產(chǎn)生的，是幾千年來人類在不斷發(fā)現(xiàn)與解決問題中形成和總結(jié)的。因此，要重視課堂的情境創(chuàng)設(shè)與問題引導(dǎo)，將知識放在合理的背景中，重視實驗探究、關(guān)注過程中問題的引導(dǎo)、重視團隊的參與、共同建構(gòu)物理概念。物理教學(xué)應(yīng)更多地站在學(xué)生的視角進行設(shè)計，以生為本，創(chuàng)建以學(xué)生為主體的民主、開放的課堂。教師應(yīng)當(dāng)減少對課堂的控制，通過生活化的情境與問題引導(dǎo)串聯(lián)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，重視物理概念、規(guī)律的建構(gòu)過程，使學(xué)生在問題的解決過程中不斷激發(fā)探索求知的內(nèi)驅(qū)力，不斷提高基于真實情境解決實際問題的能力，同時促進其學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

參考文獻：

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［2］ 衡海紅．真實性情境教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用初探[D]． 南京：南京師范大學(xué)，2014．

［3］ 曹麗丹．物理核心素養(yǎng)下培養(yǎng)高一學(xué)生物理問題解決能力策略研究[D]．上海：上海師范大學(xué)，2019．