問題情境教學(xué)模式在高三物理一輪復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

陳云燦

【摘要】如何創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生多一點(diǎn)從物理學(xué)科本質(zhì)的視角剖析真實(shí)問題情境，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力，落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展，結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，滲透核心價(jià)值觀，是值得探索和思考的.在進(jìn)行本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)時(shí)，選取福廈高鐵這個(gè)“大情境”，從真實(shí)的“大情境”出發(fā)，通過“大情境”主線與課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)融合，探索問題情境教學(xué)模式在高三物理一輪復(fù)習(xí)中的應(yīng)用，供讀者參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；問題情境；機(jī)械運(yùn)動(dòng)

高中物理作為高考科目，在高校選拔各類人才、引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)方面發(fā)揮了重要作用，而高考物理一直重視理論聯(lián)系實(shí)際問題的設(shè)計(jì)，注重將物理學(xué)的基本概念、規(guī)律與科學(xué)研究進(jìn)展、生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際緊密聯(lián)系起來[1].本文以高三一輪復(fù)習(xí)課“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”課時(shí)為例，采用問題情境模式生成課堂，以“情境鏈”的方法串聯(lián)復(fù)習(xí)內(nèi)容，以期達(dá)到對(duì)學(xué)生物理學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng).

1 問題情境模式在一輪復(fù)習(xí)中的重要作用

從物理學(xué)的發(fā)展來看，任何一個(gè)概念或規(guī)律的提出，無不建立在人們對(duì)大量生產(chǎn)生活實(shí)例的觀察、分析與提煉上.在高中物理課堂上，教師要讓課堂煥發(fā)新的生機(jī)和活力，讓學(xué)生能夠高度集中注意力，樹立學(xué)好物理課程的信心.為此，教師要合理運(yùn)用情境教學(xué)法，讓知識(shí)點(diǎn)的講解活靈活現(xiàn)，幫助學(xué)生感受物理課堂的魅力，有足夠的毅力鉆研物理知識(shí)[2].如果教師在復(fù)習(xí)過程中只是簡單羅列相關(guān)概念或公式，采取一個(gè)知識(shí)點(diǎn)搭配幾道例題的傳統(tǒng)復(fù)習(xí)模式，不利于學(xué)生理解相關(guān)物理觀念的本質(zhì)，阻礙了學(xué)生理解能力、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)探究能力的鍛煉.因而教師有必要通過對(duì)真實(shí)材料的剪接、修飾，通過設(shè)計(jì)任務(wù)與問題，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)獲取、思維認(rèn)知、實(shí)踐操作等方面的能力.

2 課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)流程框架及主要教學(xué)活動(dòng)

福廈高鐵是中國首條跨海高鐵線路，它的成功建設(shè)及運(yùn)行，標(biāo)志著我國交通技術(shù)的顯著提升，在討論高鐵運(yùn)行時(shí)間，分析其路線走向，以及簡單介紹車速檢測原理后，以通過供電塔時(shí)的周期性遮光特點(diǎn)，和進(jìn)出站時(shí)的平穩(wěn)感受等內(nèi)容進(jìn)行整理分析，幫助學(xué)生了解福廈高鐵相關(guān)“原始物理問題”的具體情境內(nèi)容，有意識(shí)滲透并篩選出所需“大情境”的物理信息.

2.1 復(fù)習(xí)內(nèi)容與實(shí)際情境的對(duì)接

在復(fù)習(xí)中串聯(lián)學(xué)科核心價(jià)值與能力素養(yǎng)取向的是情境載體，本課復(fù)習(xí)的情境載體選取了2023年8月全線貫通的我國首條跨海高鐵——福廈高鐵，通過介紹福廈高鐵的建設(shè)歷程、運(yùn)行數(shù)據(jù)、技術(shù)應(yīng)用等資料，作為打通各概念或規(guī)律的主線線索，通過對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕厝∨c簡化，設(shè)計(jì)成相關(guān)問題和情境鏈的模式，在貼近生活的實(shí)際情境中有機(jī)融入對(duì)物理概念和公式的復(fù)習(xí)，能夠吸引學(xué)生注意，加速學(xué)生對(duì)核心知識(shí)的理解程度，提高學(xué)生學(xué)以致用的遷移創(chuàng)新能力，同時(shí)宣揚(yáng)了我國高鐵技術(shù)的先進(jìn)性，融入德育理念.

2.2 主要教學(xué)活動(dòng)

復(fù)習(xí)課標(biāo)內(nèi)容 經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)模型的建構(gòu)過程，了解質(zhì)點(diǎn)的含義.知道將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件，能將特定實(shí)際情境中的物體抽象成質(zhì)點(diǎn).

情境引入，導(dǎo)入主題 播放新華社“中國首條跨海高鐵背后的力量”短視頻.

設(shè)計(jì)意圖 通過視頻使學(xué)生對(duì)福廈高鐵有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)，使學(xué)生感受我國交通技術(shù)的進(jìn)步.

子情境1 福廈高速鐵路（Fuzhou-Xiamen-Zhangzhou High-speed Railway），又名福廈漳鐵路，是一條福建省境內(nèi)連接福州市與漳州市的高速鐵路，中國首條設(shè)計(jì)時(shí)速350km的跨海高鐵，中國“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)主通道之一，“沿海通道”的重要組成部分.福廈高鐵北起福州市，南至漳州市，全長277.4km，沿線設(shè)8座客運(yùn)車站，如圖2所示.

問題1 估算高鐵列車（ CRH1B型電力動(dòng)車組，16節(jié)車廂10動(dòng)6拖，編組總長度：426.3m）從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間.

問題2 新建福廈高鐵全線橋隧比高達(dá)84.3％，求上述列車通過一直線短隧道（隧道長度437.7m）的時(shí)間.

設(shè)計(jì)意圖給出真實(shí)情境數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取能力，同時(shí)使學(xué)生在計(jì)算過程中認(rèn)識(shí)到質(zhì)點(diǎn)模型的成立條件是相對(duì)的，是由所研究的問題所決定的.

復(fù)習(xí)課標(biāo)內(nèi)容 知道什么是參考系，體會(huì)不同參考系下對(duì)同一物體的運(yùn)動(dòng)描述可能是不同的.

子情境2 15國記者在中國高鐵上挑戰(zhàn)立硬幣——《京報(bào)網(wǎng)》.

問題 在“運(yùn)動(dòng)”的車廂中為什么會(huì)有一枚“靜止”的硬幣？

設(shè)計(jì)意圖 讓學(xué)生意識(shí)到生活語言和科學(xué)語言的區(qū)別.

復(fù)習(xí)課標(biāo)內(nèi)容理解位移概念，會(huì)和路程相區(qū)別，會(huì)計(jì)算平均速度和平均速率.

子情境3 福廈高鐵北起福州市，南至漳州市，全長277.4km，列車從漳州出發(fā)至福州南，全程運(yùn)行時(shí)間大約為1h30min，高德地圖測距顯示，漳州至福州的直線距離為241.9km，如圖3所示.

問題 請(qǐng)估算高鐵列車的平均速度、平均速率.

設(shè)計(jì)意圖 通過在實(shí)際情境中的比較、計(jì)算，進(jìn)一步理解位移的矢量性及平均速度、平均速率的區(qū)別.

子情境4 高鐵自身帶著速度傳感器，高鐵上常見的速度傳感器主要有以下兩種：（1） 光電速度傳感器，就是通過一個(gè)測速齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)，遮擋光源，然后進(jìn)行記數(shù)，通過計(jì)算遮擋次數(shù)與測速齒盤齒數(shù)之間的比例關(guān)系，可以折算出速度；（2）霍爾速度傳感器，就是使用一個(gè)電磁鐵，由于車輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電磁鐵旋轉(zhuǎn)，使得穿過霍爾元件的磁場變化，進(jìn)而輸出正弦波信號(hào)，最后折算出速度.

小明同學(xué)某次乘坐高鐵列車在靠窗的位置上，見到窗外陽光明媚，并且列車正在經(jīng)過高鐵供電網(wǎng)區(qū)段，他詢問工作人員后得知供電網(wǎng)相鄰支柱間距為50m，于是他把智能手機(jī)放在車窗邊沿，打開手機(jī)的光傳感器功能（記錄手機(jī)接收到的光照度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像），手機(jī)傳感器繪制的圖象如圖6所示

問題 請(qǐng)根據(jù)上述文字和圖表信息，估算此時(shí)列車的運(yùn)行速度.

設(shè)計(jì)意圖 對(duì)光電門測速的原理進(jìn)行了變化遷移，考查學(xué)生對(duì)圖像的理解能力和對(duì)真實(shí)的物理科學(xué)研究過程的適應(yīng)能力.

復(fù)習(xí)課標(biāo)內(nèi)容 理解加速度的物理概念，會(huì)計(jì)算加速度，并結(jié)合加速度概念的建構(gòu)，體會(huì)物理學(xué)中的抽象思維.

子情境5 考慮到舒適程度，中國高鐵開出10min以后時(shí)速才能達(dá)到300km以上，布加迪跑車號(hào)稱百公里加速只要2.83s.一般而言正常人能承受的加速度上限是4g，相當(dāng)于過山車運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度.專業(yè)的賽車手可以承受5g的加速度，大多數(shù)人此時(shí)都會(huì)眼前一黑.經(jīng)過訓(xùn)練的飛行員可以承受9g的加速度，這已經(jīng)是人體所能承受加速度的極限了.

問題 請(qǐng)估算高鐵和跑車各自的加速度約為多少？

設(shè)計(jì)意圖 通過對(duì)比高鐵和跑車的啟動(dòng)過程，比較二者的速度變化快慢，進(jìn)而理解加速度的物理意義.

教學(xué)活動(dòng)總結(jié) 情境教學(xué)的應(yīng)用可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生不再被動(dòng)、機(jī)械地進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，從而不斷促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展.為此，廣大高中物理教育實(shí)踐者要及時(shí)更新自身的教學(xué)理念，并運(yùn)用多種創(chuàng)新的方式進(jìn)行情境教學(xué)模式的構(gòu)建，豐富高中物理教學(xué)方式，讓學(xué)生更愿意進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，從而能夠更好地完成高中物理課堂教學(xué)任務(wù)[3].在進(jìn)行本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)時(shí)，選取了福廈高鐵這個(gè)“大情境”，從真實(shí)的“大情境”出發(fā)，通過“大情境”主線與課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)融合，根據(jù)本節(jié)課標(biāo)的復(fù)習(xí)要求，進(jìn)行合理分解，以“子情境”作為問題載體，輔以“知識(shí)問題化、問題情景化”的復(fù)習(xí)教學(xué)路徑，將質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、路程、平均速度、平均速率等概念或公式融合進(jìn)各貼合相關(guān)概念和規(guī)律的“子情境”中，將“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”中零碎、淺層的知識(shí)內(nèi)涵和外延系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，有助于將學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)用遷移至各自具體情境之中.

3 結(jié)語

作為深化新時(shí)代高考內(nèi)容改革的實(shí)施路徑，高考評(píng)價(jià)理念從“知識(shí)立意、能力立意”向“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”轉(zhuǎn)變，要求學(xué)生能夠在復(fù)雜的、新穎的試題情境下綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能處理問題，在物理教學(xué)中可以通過問題情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)情境創(chuàng)設(shè)、生活情境創(chuàng)設(shè)等多種情境創(chuàng)設(shè)的方式創(chuàng)新教學(xué)，讓學(xué)生在物理課堂中能夠始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情，從而在教學(xué)中取得良好的教學(xué)效果[4].因而教師如何引導(dǎo)學(xué)生將關(guān)注點(diǎn)從“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變，從“做題”向“做人做事”轉(zhuǎn)變，在真實(shí)問題的解決中促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成，本文嘗試提供了一種基于情境的高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)示例.

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