基于多樣化情境在高中物理教學(xué)中提升學(xué)生科學(xué)思維能力的策略

【摘" 要】 高中生對(duì)物理缺乏興趣的主要原因之一是物理知識(shí)的抽象性和邏輯性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的思維能力提出了一定的要求。然而，教學(xué)研究表明，創(chuàng)設(shè)多樣化的物理情境更容易引發(fā)學(xué)生的思考，有助于提升他們的學(xué)科思維能力。基于此，文章以高中物理為研究對(duì)象，首先分析了創(chuàng)設(shè)物理情境的教學(xué)意義，接著指出了當(dāng)前高中物理教學(xué)中存在的問題，最后，從組織物理實(shí)驗(yàn)以激發(fā)學(xué)生的物理思維、將物理知識(shí)與生活聯(lián)系起來組織探究活動(dòng)、創(chuàng)設(shè)問題情境為學(xué)生的探究提供支架，以及巧用錯(cuò)題情境促進(jìn)學(xué)生深入學(xué)習(xí)等方面展開了分析。希望文章的討論能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)者提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】 多樣化情境;科學(xué)思維能力;高中物理

在應(yīng)試?yán)砟畹拈L期壓制下，教師形成了以大量習(xí)題訓(xùn)練提升學(xué)生物理成績(jī)的教學(xué)慣式。大量的習(xí)題訓(xùn)練不僅加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，還阻礙了學(xué)生思維的發(fā)展。因此，教師必須在把握物理內(nèi)容以及學(xué)生發(fā)展特征的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)多樣化的物理情境，在情境的助力下引發(fā)學(xué)生的深入探究，以此逐步提升學(xué)生的理性思考能力。

一、高中物理開展情境教學(xué)的意義

（一）豐富物理教學(xué)方法

高中物理是綜合性與抽象性的集合體，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不但要通過分析文字來理解知識(shí)，而且要具備一定的科學(xué)思維和敏銳的觀察力，這樣學(xué)生才能透過文字探尋到物理的本質(zhì)。和初中物理不同，高中物理知識(shí)體系龐大、抽象性強(qiáng)，若學(xué)生依然沿用初中物理思維和學(xué)習(xí)方法，則很難在高中物理學(xué)習(xí)中找到突破點(diǎn)，從而導(dǎo)致自己對(duì)知識(shí)的理解停留在表層。為了解決這一問題，教師必須在把握學(xué)生基本情況的同時(shí)，創(chuàng)新情境教學(xué)方法，通過枯燥知識(shí)的具象化展現(xiàn)，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，強(qiáng)化課堂主體間的溝通與交流，從而提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平。

（二）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

考慮到物理學(xué)科的屬性，教師要想提升物理教學(xué)質(zhì)量，必須注重對(duì)學(xué)生物理興趣的激發(fā)。而情境教學(xué)法的應(yīng)用，可以為學(xué)生構(gòu)建起他們熟悉的、可以觸摸到的物理現(xiàn)象，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引發(fā)學(xué)生對(duì)情境中物理問題的思考，這不僅保證了教學(xué)質(zhì)量，還保持了學(xué)生持續(xù)的探究熱情。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

情境教學(xué)以物理內(nèi)容為根本，同時(shí)還融入了學(xué)生熟悉的生活元素，可以為學(xué)生構(gòu)建起一個(gè)熟悉的環(huán)境，促使其全身心地參與到物理學(xué)習(xí)中來，從而提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解力。另外，物理情境課堂的構(gòu)建還能引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度分析、思考問題，從而幫助學(xué)生構(gòu)建起全面的思維模式。

二、高中物理教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效果受到多種因素的影響，具體表現(xiàn)如下：

首先，教師肩負(fù)著繁重的教學(xué)任務(wù)。高中物理教師的任務(wù)繁重，導(dǎo)致他們未能花足夠的時(shí)間研究創(chuàng)新的教學(xué)方法。即使教師在知識(shí)點(diǎn)講解上做得再細(xì)致，若教學(xué)設(shè)計(jì)不足，采用的方法過于陳舊，也難以取得理想的效果。盡管在教學(xué)改革中，越來越多的教師開始研究新課標(biāo)并據(jù)此創(chuàng)新教學(xué)方式，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中習(xí)得知識(shí)和技能，但由于對(duì)新課標(biāo)理解不全面，忽視了學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培育，最終影響了學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提升。

其次，教學(xué)效果不佳。物理是高考的重要科目，尤其在新高考背景下更加凸顯其重要性。然而，由于課堂互動(dòng)較少，教師難以了解學(xué)生的真實(shí)情況，無法給出合理的指導(dǎo)，從而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

最后，教學(xué)創(chuàng)新力不足。當(dāng)前的物理教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，過于關(guān)注知識(shí)傳授，以學(xué)生是否掌握物理知識(shí)為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致出現(xiàn)一批“高分低能”的學(xué)生，不利于學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)操能力的提升。長此以往，這種局面將限制學(xué)生的思維，逐漸減弱對(duì)物理的興趣，最終影響學(xué)生的全面發(fā)展。

三、基于多樣化情境提升學(xué)生科學(xué)思維能力的高中物理教學(xué)策略

（一）組織物理實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的物理思維

科學(xué)思維是多種思維方式（如分析、類比、整理等）的綜合，它指導(dǎo)著學(xué)生發(fā)展物理核心素養(yǎng)。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師需要構(gòu)建能夠激發(fā)探究欲望的物理情境，促使學(xué)生在情境中動(dòng)腦思考、動(dòng)手操作，積極探索物理本質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理思維。通過對(duì)高中物理教材內(nèi)容的分析，研究發(fā)現(xiàn)物理內(nèi)容雖然抽象，但同時(shí)也配備了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。因此，教師可以結(jié)合物理內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)情，創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生思維的實(shí)驗(yàn)，讓他們?cè)谏钊敕治?、思考和探究中逐漸接近真相。

以“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)為例，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生開展了如下的實(shí)驗(yàn)：首先，教師指導(dǎo)學(xué)生將裝有滑輪的長木板放到實(shí)驗(yàn)桌上，并讓滑輪伸出桌面，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，而后鏈接好電路。接著，教師要求學(xué)生將一條細(xì)繩拴在小車上，讓細(xì)繩跨過滑輪并在下面掛上鉤碼，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將紙帶的一端固定在小車的后面。然后，學(xué)生依照教師的要求將小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便可以在紙帶上帶下一列的小點(diǎn)。此時(shí)，讓學(xué)生暫停實(shí)驗(yàn)，回答問題：為了區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，應(yīng)該怎么辦？對(duì)數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何采集？學(xué)生根據(jù)本次的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行回答，而后教師加以糾正，指導(dǎo)學(xué)生開展后兩次的實(shí)驗(yàn)，并將其數(shù)據(jù)記錄下來。最后學(xué)生以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，繪制出了小車運(yùn)動(dòng)的圖像，通過對(duì)圖像的觀察與分析得到“物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”。在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主探究、思考、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，思維一直處于活躍的狀態(tài)，而且學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、對(duì)圖像的觀察得到了物理規(guī)律。

由此可見，實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)可以引導(dǎo)學(xué)生從不同的視角思考問題，有助于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

（二）與生活相聯(lián)系，組織物理探究活動(dòng)

物理是一門與生活關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的學(xué)科，將物理知識(shí)和規(guī)律融入生活現(xiàn)象中并展示在學(xué)生面前，可以有效地將他們引入具體情境，從而激發(fā)深入探究的興趣。這樣做的好處在于，將抽象的物理知識(shí)具象化展現(xiàn)，為學(xué)生解決問題打開了一扇窗戶。

舉例而言，在教學(xué)“重力勢(shì)能”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，為了幫助學(xué)生理解重力做功與重力勢(shì)能之間的關(guān)系，教師可以構(gòu)建如下物理情境：通過多媒體展示同一物體從不同高度落下砸到桌子上以及不同質(zhì)量的物體從相同高度落下的情況。教師再現(xiàn)了學(xué)生在日常生活中常見的場(chǎng)景，立即激活了他們的探究熱情，并引發(fā)了他們的科學(xué)思維。隨后，教師可以根據(jù)視頻現(xiàn)象提出問題：重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)呢？然后，學(xué)生可以提出自己的假設(shè)。教師不會(huì)對(duì)學(xué)生的假設(shè)做出對(duì)錯(cuò)的判斷，而是引導(dǎo)學(xué)生按照自己的假設(shè)，運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究。這樣的教學(xué)方式可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，促使他們積極參與學(xué)習(xí)，深入理解物理知識(shí)。

下面是某小組的研究思路和結(jié)果：小組成員猜想物體的重力勢(shì)能與物體所處的高度以及物體本身的質(zhì)量有關(guān)。因此，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：首先，選取同體積的鐵球和橡膠球以及一堆紙片，將相同體積的鐵球和橡膠球從相同高度落下，觀察哪個(gè)球打穿的紙張數(shù)量更多。結(jié)果顯示，鐵球的質(zhì)量較大，它打穿的紙張數(shù)量更多。因此，得出結(jié)論：在相同高度下，質(zhì)量較大的物體具有更大的重力勢(shì)能。其次，選取同一小球，使其從不同高度落下，觀察哪個(gè)高度下打穿紙片的數(shù)量更多。結(jié)果顯示，小球從較高高度落下時(shí)打穿的紙張數(shù)量更多。這說明，質(zhì)量相同的物體，其所處高度越高，重力勢(shì)能也越大。

由此可見，生活物理情境的構(gòu)建可以讓學(xué)生更直觀地分析物理現(xiàn)象，然后再根據(jù)自己的猜想，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探尋其中的原理。

（三）創(chuàng)設(shè)問題情境，為學(xué)生探究搭建支架

為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，教師必須給予他們自主思考的機(jī)會(huì)。盡管大多數(shù)學(xué)生在面對(duì)問題時(shí)會(huì)認(rèn)真思考，但當(dāng)他們遇到難以突破的障礙時(shí)，往往會(huì)感到挫敗并選擇放棄。因此，要讓學(xué)生持續(xù)思考，并培養(yǎng)其科學(xué)思維能力，教師需要搭建問題支架，通過問題的引領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生的思維進(jìn)行深入探索。

舉例而言，在《運(yùn)動(dòng)的合成與分解》一課的教學(xué)中，教師注意到學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)合成與分解的概念有初步理解，但在面對(duì)具體問題時(shí)卻缺乏分析能力。為了提升學(xué)生對(duì)本課知識(shí)的認(rèn)識(shí)，教師必須改進(jìn)教學(xué)方法，確保學(xué)生真正掌握這一知識(shí)點(diǎn)。具體的教學(xué)流程如下：首先，教師展示了紅蠟燭在小圓柱體上浮的實(shí)驗(yàn)，并借助多媒體動(dòng)畫展示了吊塔模型，然后要求學(xué)生認(rèn)真分析并回答以下問題：小蠟燭豎直向上的運(yùn)動(dòng)與水平向右的運(yùn)動(dòng)是否相互關(guān)聯(lián)？?jī)蓚€(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成是否仍然是勻速直線運(yùn)動(dòng)？學(xué)生觀看視頻，回想教師演示的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真分析后，大多數(shù)學(xué)生都能給出準(zhǔn)確的答案。隨后，教師提出更具挑戰(zhàn)性的問題：“輪船渡河的情形是否與上述情景相似？你能夠從勻速輪船在均勻流動(dòng)的河水中渡河的各種情形中挑選出最具代表性的情況嗎？”接著，教師鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)分享自己的思路，共同討論，并將最終結(jié)論簡(jiǎn)潔地記錄在紙上，然后選擇一名學(xué)生進(jìn)行發(fā)言，教師進(jìn)行最后的指導(dǎo)。在本節(jié)課上，學(xué)生表現(xiàn)積極活躍，通過表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)和與其他成員討論爭(zhēng)辯的過程，不僅強(qiáng)化了科學(xué)精神和創(chuàng)造思維，而且突出了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)態(tài)度，提升了學(xué)習(xí)信心。

由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是物理教師的一項(xiàng)重要任務(wù)，而多元問題情境的構(gòu)建可以打開學(xué)生局限的思維，使其對(duì)物理知識(shí)做出全面且深入的思考。物理問題情境的構(gòu)建可以讓學(xué)生以最佳的狀態(tài)開展學(xué)習(xí)。

（四）巧用錯(cuò)題情境，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)深入學(xué)習(xí)

錯(cuò)題是一個(gè)非常重要的教學(xué)資源。教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行分析，不僅可以查缺補(bǔ)漏，還能使其從中獲得新的領(lǐng)悟。反思同樣是學(xué)生必備的一項(xiàng)學(xué)習(xí)能力，也是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的有效手段。作為教師，要積極整合學(xué)生存在的共性錯(cuò)題，并以新的方式展現(xiàn)出來，通過引導(dǎo)學(xué)生多角度的分析與思考，使其獲得更大的提升。

舉例而言，在《電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用》一課的復(fù)習(xí)中，教師將學(xué)生的錯(cuò)題以另一種方式展現(xiàn)出來，讓學(xué)生綜合所學(xué)的知識(shí)再次進(jìn)行思考。研究結(jié)果顯示，同一個(gè)知識(shí)不同的學(xué)生其出錯(cuò)點(diǎn)也是不同的。因此，當(dāng)教師將知識(shí)整合在一起展現(xiàn)的時(shí)候，學(xué)生感到陌生又熟悉，需要重新思考。教師根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用的重要知識(shí)，結(jié)合學(xué)生的錯(cuò)誤點(diǎn)構(gòu)建了如下教學(xué)情境（如圖1所示）：

固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l，電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng)，磁通量變化率為常量K，圖1中虛線右側(cè)有垂直與導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。PQ的質(zhì)量為m，金屬的導(dǎo)軌足夠長，電阻忽略不計(jì)，如若閉合S，要讓PQ保持靜止，需要在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向。

這是以往錯(cuò)題的一道變式題，因此學(xué)生感到非常熟悉，但是條件變換了，需要學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的思考。學(xué)生之前做錯(cuò)是因?yàn)槲茨芙⑵痤}目中各知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，而本次通過變換條件，學(xué)生重新思考發(fā)現(xiàn)了題目給定條件與自己所學(xué)知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的深度思考，提升了學(xué)生的科學(xué)思維。

四、結(jié)語

高中物理知識(shí)抽象且龐雜，對(duì)學(xué)生的理解力、思維力都提出了一定的要求。若教師沿用傳統(tǒng)的方式，勢(shì)必會(huì)加劇學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，甚至影響學(xué)生學(xué)習(xí)水平的提升。基于這樣的現(xiàn)實(shí)情況，教師必須轉(zhuǎn)變理念，積極優(yōu)化教育教學(xué)方法，通過多元物理情境的構(gòu)建，改變現(xiàn)狀，并在情境的推動(dòng)下，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，從而建立起一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)體系，以為自身的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董娜. 基于核心素養(yǎng)的高中物理情境化課堂教學(xué)策略研究[J]. 考試周刊，2021（92）：103-105.

[2] 李文靜. 基于科學(xué)思維培養(yǎng)的問題鏈教學(xué)在復(fù)習(xí)課中的實(shí)踐研究[D]. 石河子：石河子大學(xué)，2022.

[3] 楊軍. 高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略[J]. 遼寧教育，2022（09）：66-69.

[4] 趙桃. 高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略研究[D]. 重慶：西南大學(xué)，2022.