創(chuàng)設實境：初中物理“密度”概念教學的增效嘗試

吳剛 周慧玲

摘要：情境化教學是物理課堂教學的重要特征，也是物理課堂教學效果提升的重要抓手。當前，初中物理課堂教學中存在著創(chuàng)設物理情境“乏、浮、偏、繁”的現象，影響課堂教學效果的提升，鑒于此，本文以初中物理“密度”概念教學為例，以學生為中心，創(chuàng)設物理實境；以問題為導引，以實境為抓手，引導學生在科學探究的過程中，培養(yǎng)科學思維，樹立物理觀念，提升課堂教學效果，落實學生物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關鍵詞：實境 密度 教學 情境 核心素養(yǎng)

一、問題的提出

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）明確指出：初中物理教學要堅持以核心素養(yǎng)為導向，強調構建真實問題情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發(fā)展物理學科核心素養(yǎng)。

當前，初中物理情境化教學中存在著一些問題。例如，情境創(chuàng)設“乏”，難以調動學生的學習興趣；情境創(chuàng)設“浮”，不能緊密貼合學生的生活實際；情境創(chuàng)設“偏”，不能與教學目標有效貼合；情境創(chuàng)設“繁”，不能有效提煉探究主題等一系列問題，導致課堂教學效率低下。如何讓物理課堂教學變得更為高效成為擺在所有物理老師面前的一道亟待解決的問題。

二、增效嘗試——創(chuàng)設實境

所謂創(chuàng)設實境是立足情境化教學基礎之上的一種提升性嘗試，創(chuàng)設更新奇有趣、更貼近生活實際和工程實踐、更能緊扣教學目標、更加主題鮮明的物理教學情境。通過創(chuàng)設實境，讓學生獲取第一手真實的感性素材，加深學生對創(chuàng)設實境的印象，經過科學的組織、合理的使用，激發(fā)學生學習興趣、促進學生主動學習、提升學習實效，加速以“教師為中心”的教學模式向以“學生為中心”的教學模式轉變。

三、實境化教學的實施

（一）課標指引，通盤考慮，布局謀篇

“密度”一節(jié)隸屬《課程標準》內容框架一級主題——物質，二級主題——物質的屬性的學習范疇，《課程標準》的內容要求為課堂教學指明方向，也為學習目標的制定提供依據。本節(jié)要求：通過實驗，理解密度；會測量固體和液體的密度；能解釋生活中與密度有關的一些物理現象。課程標準是對物理課程學習的最基本要求，這些基本要求具體到教學實踐中可以有對達成目標的方式和路徑有多樣化的呈現。對于本節(jié)概念教學，首先通過對學情的分析和《課程標準》的解讀明確了教學目標；通過游戲實境的解析，發(fā)現要探究的問題，依據學生現有的知識經驗提出猜想和假設；經歷固體的質量和體積關系的探究過程，認識物體的一種屬性——密度，同時發(fā)展學生的科學思維和科學探究能力；通過運用密度概念解釋實際生活中的現象，深化對密度概念的理解，讓學生感受到物理學就在我們身邊，體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

（二）創(chuàng)設實境，引入新課，激發(fā)興趣，促進思考

1.針對原有教材設計的思考

滬科粵教版教材（以下簡稱教材）為激發(fā)學生求知欲引出探究課題——物體質量與體積的關系，教材設計了“鐵塊質量比木塊質量大嗎？”的問題情境。這樣的問題情境通過插圖呈現，直接從問題引入，指向性強、知識性強，在一定程度上能夠激發(fā)學生思考、促進探究性學習，但是插圖呈現和直接從問題引入的設計缺少足夠的趣味性，對初中學生好奇心的激發(fā)度不夠，促進學生主動學習的欲望積累度不夠，致使該設計的目標達成度不高，難以使學生快速進入思考快車道。同時問題的直接提出未能充分考慮學生學習能力的差異，難以實現讓大多數學生“學得更有成效”的目的。

2.基于認知，重設實境，激趣促思

認知具有選擇性和指向性，要想讓學生在間而不斷的學科教學中快速轉換思維，激發(fā)學習欲望，主動投入新科目學習中是較為困難的。為了很好地應對這一困境，教師要使出渾身解數，激發(fā)創(chuàng)造性思維，依據學科特點和認知規(guī)律來創(chuàng)設真實、有趣、境深的教學實境，幫助學生調整原有認知的選擇和指向，以期迅速抓住學生內心的浮萍，激起學生求知的漣漪，促進學生主體性思考，提升活動的有效性。

在教學中，筆者設計了一個游戲實境——比誰力氣大。盡可能降低個體學習能力差異的影響來構建實境，通過簡單的游戲來提升學生課堂參與度。為此，從體育組找來兩個不同材料、形狀顏色一樣的杠鈴，一個質量較小、一個質量較大，以此器材為核心設計游戲，讓一個強壯的男生和一個瘦弱的女生參與游戲。利用認知具有選擇性和指向性的特點，使學生形成“強壯的男生的力氣一定比瘦弱的女生的力氣大，強壯的男生一定能舉起杠鈴，而瘦弱的女生很難舉起杠鈴”的認知。為了制造認知沖突，激發(fā)學生積極思考，讓男生舉質量大的杠鈴，讓女生舉質量小的杠鈴（學生事先不知道杠鈴的質量大?。Y果就會出現與學生認知不同的結果。這樣有趣的游戲實境可以迅速抓住學生內心的浮萍，制造認知沖突，激發(fā)學生的好奇心和主動性，促使他們去發(fā)現問題，從而建構真實、趣值、境深的物理實境，讓全體學生在游戲實境中不知不覺地融入實境、發(fā)現問題，促進主體性思考。

3.基于“對話”，解析實境，發(fā)展科學思維

正如有人所說的那樣“物理是種欲望”，一種看到什么都想理解的欲望。正是這種欲望驅使著學生不斷地發(fā)現問題，在不斷解析問題的過程中鍛煉思維、培養(yǎng)探究能力。在“密度”概念教學之初，筆者基于“比誰力氣大”的游戲實境，制造了學生的認知沖突，激發(fā)求知欲望，讓學生同“自身的對話”、同“伙伴的對話”和同“實境的對話”，在對話中觀有所獲、思有所得。通過“對話”和教師的引導，學生對客觀物理實境進行解析，同時將其與已經掌握的物理知識進行深度連接。隨著學生思考的不斷深入，感性素材不斷地被思維加工，探究課題也被梳理出來。

（三）創(chuàng)設實境，推進新課，科學探究，培養(yǎng)能力

1.針對原有教材設計的思考

教材中雖然重點強調了學生實施的科學探究實驗，但是對于學情未能充分考慮，對在實驗過程中可能遇到的困難預估稍有不足。例如，在實驗過程中，學生可能會出現實驗儀器操作不規(guī)范、實驗結果記錄不準確、實驗數據整理凌亂、數據挖掘不到位等一系列問題，這樣會浪費課堂教學時間，影響實驗探究的推進，更有甚者，為解決實驗過程中出現的特定問題，從而導致教學重難點偏離、教學目標錯位的后果，這嚴重制約了實驗育人功能的發(fā)揮。

2.教師主導，創(chuàng)設實境，科學探究

問題、證據、解釋、交流是科學探究的核心節(jié)點。通過“對話”，學生歸納提煉出進一步探究的問題：物體質量與體積有什么關系？筆者為了讓探究思路能夠清晰地呈現在學生的面前，借助GitMind思維導圖軟件梳理探究思路，利用信息技術設計“可視化”思維實境，讓整個探究的流程以思維導圖的形式展示出來，這有利于學生對整個探究過程和所涉及的操作環(huán)節(jié)的把握，幫助學生找到探究活動的關鍵節(jié)點，同時提升學生的科學探究能力。

為了獲得更科學的一般性數據，筆者事先將學生分成4組，每組針對一種材質的物體分別進行質量和體積的測量，并適時借助希沃系統(tǒng)進行個別實驗操作演示，利用視頻演示天平測量物體的質量，利用量筒測量物體體積，這樣做可以兼顧不同層次的學生，及時對他們進行指導，讓學生通過視頻演示及時發(fā)現、修正、反思自己的不足，規(guī)范實驗操作，提升實驗操作的教學效果；為了更方便直觀地收集、梳理、分析、歸納數據，筆者借助Excel表格和PPT進行數據收集，讓所有組的學生將自己所測量的數據上報，通過Excel表格進行記錄，讓所有學生成為活動的實施者，都有活動的參與感，讓每位學生都成為課堂的主人，在穩(wěn)步推進課堂教學的同時，促進合作探究式學習。利用Excel表格在數據處理、分析上的便捷性繪制出相應的質量體積（mv）圖像，最后教師引導同學們討論分析、交流與合作，順利得出“同種物質組成的物體的質量與體積成正比，不同物質組成的物體的質量與體積之比一般是不同的”這一結論，借此引出比值定義法，提出密度的概念，并給出定義式（ρ=m/v）。

基于教師為主導這一教學思想，筆者讓全班學生分組合作，通過對科學探究過程中核心節(jié)點和困難實驗環(huán)節(jié)的把握，將信息技術與課堂教學融合，利用信息技術在數據處理方面的便捷性，以及圖像顯示方面的直觀性來創(chuàng)設突破教學重難點的實境，引導學生積極參與實驗探究過程，同時讓學生討論交流，順利得出結論。整個科學探究過程中，教師要有效地引導學生充分參與，使學生體會到探究成功的滿足和收獲的喜悅，培養(yǎng)學習自信心，并通過科學探究的過程復盤，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度，落實物理學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.學生主體，融入實境，科學探究

讓學生親自動手操作，參與實驗過程本身就屬于情境化教學，且教學效果極好。針對傳統(tǒng)物理教學中學生參與實驗動手操作較少的現象，教學中學生的主體地位沒有得到充分發(fā)揮，這樣不僅嚴重影響實驗的質量，還制約了學生的動手操作能力和創(chuàng)造力。因此，筆者在進行本節(jié)課的教學時，以學生為主體，更多地讓學生自己動手實踐，在進行實驗過程中，適當地對個別學生給予指點和幫助，促使他們有效地完成整個測量過程。結合學生的實際情況以及目前存在的一些問題做出及時調整，提高了學生對課題的探究興趣，培養(yǎng)學生的實踐操作能力和物理思維能力，從而有效提升課堂教學效果。

（四）基于實境，運用知識，深化理解

1.照應引入，解決沖突，樹立物理觀念

實踐是檢驗真理的唯一標準，通過探究發(fā)現的物理規(guī)律，必須要在實踐中進行檢驗，才有可能讓“物理有用”轉變?yōu)椤拔锢頌槲宜谩?。筆者針對新課引入時設計的游戲實境，讓學生針對此實境進行分析、建模，提煉出關鍵點：相同體積下，鐵塊和橡膠塊的質量大小不同的關鍵在于密度不同。通過簡單計算即可發(fā)現相同體積下鐵塊的質量與橡膠塊的質量之比接近8∶1。至此，學生明白了：體積一樣的杠鈴，物體密度的不同導致了男同學舉的杠鈴的質量比女同學舉的杠鈴的質量大得多，于是出現了情理之中意料之外的現象。通過對實境的解析，運用結論解決認知沖突，形成思維閉環(huán)，加深知識鏈接，樹立物質觀的同時培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。

2.基于遷移，加深理解，內化物理觀念

孤立的知識就像沙礫，只有關聯才能將其聚沙成塔，形成穩(wěn)固的知識晶體。從“密度概念提出”到“密度概念形成”仍有很長的路要走。在深化、建構密度概念的時候，為了讓學生更好地理解“密度是對相同體積內的物質多少的度量”。筆者設計“類比實境”，基于“貼近生活實踐”的理念，列舉了多個生活中學生熟悉的實境進行類比，拓展延伸知識，促進密度概念的正向遷移。在列舉的過程中，借助信息技術，讓實境更生動、更真實、更容易，讓學生產生聯想，從而更好地理解物理概念，建立知識范式。例如，通過多媒體生動地呈現：池塘里密密麻麻的錦鯉——池塘里一定空間內的魚越多，魚群密度越大；停車場里擁擠的車輛——相同空間里停放的車輛越多，車輛密度越大。通過多媒體技術真實地呈現生活場景，學生一目了然，可以直觀了解“密度是對相同體積內的物質多少的度量”，高效地理解“密度”的概念。正所謂一“圖”勝千言，既節(jié)省了教學時間，又便于教學節(jié)奏的把控，提升教學實踐成效。讓學生思考、討論之后，并用自己的語言說出更多生活中關于“密度”的場景，并解釋這種密度差異該如何定量地表述出來的。

“密度”概念在生活中的體現，讓學生了解并深度理解了密度的差異反映的是不同物體“體積相同時所含物質多少”的差異。

結語

課堂是培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)的主陣地，高效的物理課堂教學就要緊扣物理學科的特點，靈活運用各種條件，充分結合學生的知識經驗，針對教學內容來構建物理實境，通過物理實境激發(fā)學生的學習興趣，促進學生主動思考；以問題為線索創(chuàng)設實境，實施科學探究，發(fā)展科學思維；在實境中運用知識解決問題，培養(yǎng)能力，樹立物理觀念；在高效實施課堂教學的同時滲透科學態(tài)度和責任；達成情境化教學增效的目標，期望能夠以“實境”教學之風，激教學增效之漣漪，起素養(yǎng)培養(yǎng)之大勢。

參考文獻：

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責任編輯：唐丹丹