高中物理真實情境的教學研究與實踐

■福建省廈門第一中學 林露芳

隨著新課程改革的逐步深入，情境教學備受關注。在物理教學中構建真實情境，有助于讓學生將抽象的知識與具象的理解相結合，推動應用能力與綜合素養(yǎng)的全面提升。然而，隨著真實情境應用的推廣，我們在教學活動中發(fā)現(xiàn)了新問題，部分教師難以找準真實情境應用的著力點，導致教學設計流于表面形式，難以產生理想化的教育成效。在新課程改革的大背景下，教師要堅持以核心素養(yǎng)為導向，在真實情境的創(chuàng)設工作中以物理學科核心素養(yǎng)的四個維度（即物理觀念和應用、科學思維和創(chuàng)新、科學探究和交流、科學態(tài)度和責任）為立足點，讓真實情境的教學應用更有針對性與目的性。

一、核心素養(yǎng)視域下高中物理真實情境的運用價值

（一）提高學生的學習興趣

在教學實踐中，很多學生因物理學科的抽象性與復雜性，而長期處于被動學習的狀態(tài)，不僅學習興趣較低，而且存在著嚴重的抵觸情緒與消極態(tài)度。在此情況下，真實情境的應用能夠在很大程度上改變“照本宣科”的教學形式與“師主生從”的教學狀態(tài)，給學生更多參與課堂實踐的機會，豐富學生的課堂體驗，讓物理課堂呈現(xiàn)出更多的可能性與神秘性，也讓學生從被動學習轉變成為主動探索。在高中階段，物理學科知識要點多、難度大，想要學好這一門學科，學生不僅要緊跟教師的教學節(jié)奏，而且要根據(jù)自己的具體學習情況進行更有針對性的自主學習。作為物理教師，不僅要幫助學生落實所學知識，而且要引導學生善用科學的學習方法、養(yǎng)成積極的學習態(tài)度，而真實情境的應用無疑在很大程度上解決了當前教學中所存在的問題。

（二）發(fā)展學生的應用能力

在新時代的大背景下，教育教學的目標從培養(yǎng)“記憶型”人才轉變成為了培養(yǎng)“創(chuàng)新型”人才，而這就要求教師注重幫助學生突破思想桎梏，提高應用能力。然而由于高中物理較強的抽象性與邏輯性，很多學生在知識理解中存在著不小的問題，即使教師反復講解，效用也并不理想。而真實情境的創(chuàng)設則可以通過更為生動、具體的方法將所學知識直觀地呈現(xiàn)在學生眼前，讓學生能夠調用自身的實際經(jīng)驗，加強對知識的理解。與此同時，真實情境的創(chuàng)設也為學生的知識應用創(chuàng)造了條件，引導學生用所學知識解釋生活中的現(xiàn)象、解決實踐場景中的問題，提高了學生思維的活躍性，也讓學生形成了“生活—物理—生活”的思想閉環(huán)，促進了創(chuàng)新應用能力的提高。

（三）落實以人為本的教育理念

在新課程改革的大背景下，“以人為本”的教育理念深入人心，在教育教學的方方面面都得到了重要體現(xiàn)。核心素養(yǎng)導向下的真實情境創(chuàng)設也正是這一教學理念落實的有效途徑。“學”是“教”的出發(fā)點，更應該是“教”的落腳點，以學生學習為基礎所展開的教學活動不僅體現(xiàn)了教學的本質，而且是推動學生核心素養(yǎng)發(fā)展的必然要求。真實情境的創(chuàng)設在很大程度上改變了“以教為主”的現(xiàn)象，從“學”的角度推進，讓教師在一定程度上“淡”出課堂，成為了教學的設計者與引領者。真實情境來源于學生的生活經(jīng)驗與實踐，立足于學生的“最近發(fā)展區(qū)”，調動學生的學習積極性，為科學思維、科學探究以及關鍵能力的提升奠定了基礎。

二、核心素養(yǎng)視域下高中物理真實情境創(chuàng)設的具體原則

（一）切合性原則

真實情境教學作為一種具有科學性與創(chuàng)新性的教學手段備受關注，但這也導致了在教學實踐中，部分教師存在著錯用、濫用的現(xiàn)象，不僅沒有達到理想化的教學效果，而且情境創(chuàng)設喧賓奪主，分散了學生的注意力，降低了教學的效率與質量。具體而言，部分教師存在著“為了創(chuàng)設真實情境而創(chuàng)設”的問題，一味追求情境教學的新穎性、獨特性，在情境創(chuàng)設中耗費了大量的時間精力，但是推動教學成效的意義卻并不大。基于此，教師要在教學設計中遵循切合性原則。這一原則要求真實情境的創(chuàng)設要與教學目標、學生的認知情況以及教學內容相切合，以優(yōu)化教學成果為最終目標，發(fā)揮理想化的輔助作用，讓學生能夠通過身臨其境、深入感受真實情境加強對理論概念的了解與認識。

（二）學習興趣誘發(fā)性原則

真實情境的創(chuàng)設不僅能優(yōu)化學生的學習成果，而且能提高學生的學習興趣，讓學生的好奇心成為加強學習動力的首要條件。因此，在真實情境的創(chuàng)設工作中，教師要遵循學習興趣誘發(fā)性原則，引導學生在加強真實情境體驗的同時，也能夠自覺主動地深入思考，在與教師的互動中逐步加深認識，感受到物理學習的魅力所在，自覺主動、循序漸進地開展學習活動。

三、核心素養(yǎng)視域下高中物理真實情境創(chuàng)設的實踐路徑

（一）立足具體生活，選擇真實情境教學素材

物理學科不僅推動著科學技術的發(fā)展與社會的進步，而且在生產生活中發(fā)揮著重要的意義與作用。作為教師，我們不僅要向學生傳授物理知識，而且應該通過真實情境的創(chuàng)設讓學生認識到物理學科的雙面性，對標核心素養(yǎng)中科學責任與態(tài)度這一維度，在真實情境的教學設計中選擇科學合適的素材，加強學生的認識與理解。

在人教版高中物理選擇性必修三中，我們學到了放射性相關的知識，教師可以以此為基礎引入公眾對輻射的關注、理解與認知，特別是隨著“排海事件”的發(fā)生，一度造成了人心惶惶的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了搶購食鹽的情況。教師可以以這一教學素材為導入點，引導學生加深對輻射危害的認識，讓學生能夠提高科學責任與態(tài)度，用正確的觀點認識到相關事件的危害。同時，教師可以引入與“家庭中的輻射與預防”這一主題相關的教學素材，通過多媒體設備給學生展示“孕婦防輻射衣”“在電腦前放置植物減少電磁輻射”“小區(qū)居民抗議將通訊基站修建在小區(qū)附近”等社會新聞，引導學生利用所學知識，分析不同輻射的原理、造成的結果，看到社會事件背后的科學問題。同時，教師可以向學生展示世界衛(wèi)生組織就“輻射對人體產生的影響”與輻射的強度、類型之間的具體聯(lián)系。這些教育素材的引用不僅在最大程度上為真實情境的創(chuàng)設奠定基礎，而且能夠讓學生在深入理解的同時，運用所學知識分析思考問題，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。

（二）重視學生體驗，創(chuàng)設體驗學習實驗情境

物理觀念是高中物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是真實情境創(chuàng)設的重要著力點。在真實情境的設計工作中，素材的選取固然重要，但其目的不應當僅停留在導入教學、激發(fā)求知欲的表層方面，而應進一步發(fā)揮深入性的意義與作用，實現(xiàn)教學效率的顯著提高。物理學科中的知識要點是通過構建物理模型對客觀事物及其運行規(guī)律所展開的研究，其概念與規(guī)律的呈現(xiàn)多以公式等抽象符號為主。真實素材基于現(xiàn)實情境，過程與對象雖然是真實情境，但是依然存在著較強的復雜性。因此，教師應該將思考的重點放在“如何實現(xiàn)從真實到模型的過渡”方面，在這一過程中，教師要避免從真實現(xiàn)象一下子跨到概念解釋的過程中，這種教學設計既無法提升學生的物理觀念，又容易影響學生科學思維的形成。

以人教版高中物理選擇性必修二中“磁場對運動電荷的作用力”的教學為例，首先教師可以引入一個相關的新聞為學生提供真實情境的學習素材——“2018 年11 月12 日，我國自主研發(fā)的東方超環(huán)首次實現(xiàn)等離子體中心溫度達到一億度?！苯又?，教師可以為學生安排以下的體驗學習實驗情境：首先，教師要引導學生就學習素材進行思考探究：科學家是如何改變電子、離子的軌跡并且對它們進行指揮的？針對這一問題，教師可以讓學生嘗試用條形鐵改變電子運動的軌跡，觀察并總結軌跡變化的規(guī)律，隨后引導學生利用磁鐵控制電子往指定方向偏轉，在成功控制電子偏轉方向后，結合安培力方向的判斷，進一步深入理解左手定則。在這個過程中，學生不僅在體驗中掌握洛倫茲力的判斷方法，而且能夠積極參與到教學活動中，體驗探索的快樂，讓學生在體驗學習情境中自覺主動地提煉、理解、記憶物理規(guī)律，在推動思維發(fā)展的同時，提高學生的民族自豪感與自信心。

（三）強調思維培養(yǎng)，設計啟發(fā)式的問題情境

作為物理教師，要讓學生在物理學習之路上走得更快更遠，就不能將關注點僅停留于學生對知識的理解與掌握，更應該引導學生挖掘物理概念的本質，形成物理觀念和科學思維。因此，要切實提升學生的學科核心素養(yǎng)，教師須巧妙創(chuàng)設合適的問題情境。真實問題情境的創(chuàng)設一般分為兩種情況，一種是教師立足于學生的“最近發(fā)展區(qū)”與思維進階特點，通過設計“問題鏈”的方法，讓學生通過思考有梯度的問題，層層遞進地深入研究，透過現(xiàn)象，認識本質。另一種是創(chuàng)設具有沖突的認知情境，讓學生發(fā)揮主動性，實現(xiàn)對自己認知結構的重構，這有利于培養(yǎng)學生善于思考、追求真理、大膽質疑等品質，讓科學思維得到顯著的培養(yǎng)與提升。

以人教版高中物理必修二中《圓周運動》的教學為例，在完成這一單元教學任務后，我們可以引入“鏈球運動”這一素材設計項目式學習，引導學生探究影響鏈球比賽成績的具體因素。為增強學生的真實感受與直觀體驗，教師可以利用多媒體設備播放拋出鏈球的視頻，讓學生在觀看后，思考以下問題：1.在鏈球運動的過程可以分為幾個階段？2.鏈球拋出的初速度、角度受哪些因素的影響？3.你們是否可以證明自己的猜想？4.研究是否建立在理想化模型的基礎上，結合實際情況，你們會對鏈球運動員提出怎樣的建議？

在探究問題的過程中，針對第一個問題，學生要先確定研究對象為鏈球并視為質點，并且從熟悉的運動模型出發(fā)，構成基本的物理模型，忽略空氣阻力等復雜因素，將運動過程處理成拋出前的圓周運動及拋出后的斜拋運動兩個過程。隨后，教師可以引導學生寫出關系式，并以此鞏固拋體運動相關的知識。第二個問題的探究過程，學生需對鏈球拋出前的受力情況和圓周運動各狀態(tài)進行分析，充分考慮不同狀態(tài)下拋出后鏈球拋出時的初速度、角度之間的定量關聯(lián)，增強學生將已學知識應用在實際情境中的能力。在第三個問題的解決過程中，教師可以將這一內容留到課后，讓學生通過模擬實驗或運動體驗來進行驗證。在第四個問題的探討過程中，教師可以利用視頻分析軟件研究真實視頻，引導學生將理論實踐與真實情境進行比較，分析各方面因素，實現(xiàn)模型思維回歸現(xiàn)實的學習結果，拓展學生的思維。

四、高中物理真實情境創(chuàng)設的展望

在新課程改革的大背景下，在物理教學中創(chuàng)設真實情境是教育理念發(fā)展的必然結果，也是物理學科優(yōu)化的重要路徑。

深挖物理學實踐結合理論的原則，創(chuàng)設體驗式學習，設計啟發(fā)式問題串，實現(xiàn)項目式學習，將真實情境運用充分融合到大單元教學中，對實現(xiàn)提升學生學科核心素養(yǎng)的目標有非常大的幫助。在高中物理學習過程中，有效融合真實情境創(chuàng)設的教學，能培養(yǎng)學生形成科學的思維方式，提升學生的綜合素質和自主發(fā)展能力，最終將學生培養(yǎng)成能獨立思考、解決問題的人。