核心素養(yǎng)下初中生物理觀念培養(yǎng)中物理情境的應(yīng)用

唐文珠

物理是自然科學領(lǐng)域中研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用及運動規(guī)律的一門基礎(chǔ)學科。初中物理的核心素養(yǎng)涵蓋“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態(tài)度”等四方面內(nèi)容，其中“物理觀念”是在掌握物理知識的基礎(chǔ)上形成的，有知識不一定能形成能力，但是沒有知識一定不會形成能力?！拔锢碛^念”是學生對“物質(zhì)”“運動”及“相互作用”等知識的基本認知，是“物理現(xiàn)象及規(guī)律”在頭腦中的深度提煉與升華，它對學生運用知識解決物理問題的能力提出更嚴格的要求。為此，文章以“氣體的壓強”一課為例，探討核心素養(yǎng)下初中生物理觀念培養(yǎng)中物理情境的應(yīng)用策略。

一、概念界定

建構(gòu)主義認為，學生的知識不是通過教師講授習得的，而是在一定的情境下，利用必要的學習資源，以建構(gòu)方式獲得的。在物理教學中，教師為學生創(chuàng)設(shè)恰當?shù)奈锢砬榫呈翘岣呓虒W有效性的重要手段。合理創(chuàng)設(shè)物理教學情境，有助于學生更好地理解物理概念，促進知識的內(nèi)化。

物理情境是指在物理教學中，創(chuàng)設(shè)一種能夠讓“教”與“學”同步進行、激發(fā)學生的情感參與、促進思維碰撞的情境。

情境教學的關(guān)鍵是理清“情”與“境”的關(guān)系，兩者相互關(guān)聯(lián)。“情”因“境”生，“境”為“情”設(shè)?！熬场卑盐锢憩F(xiàn)象的概貌呈現(xiàn)在學生面前，把生動有趣的物理環(huán)境帶入教室，活躍課堂，讓學生不知不覺中走進教材。情境教學自然注重情境的創(chuàng)設(shè)，“情”通過學生課堂表現(xiàn)生成，“境”由教師挖掘，二者相輔相成，相互促進發(fā)展。

二、物理情境中建立物理概念的教學方式

《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》對“如何教學”給出的建議：“物理概念的建立和理解需要在物理情境中實現(xiàn)?！币虼?，物理教學中適時立足“生活、生產(chǎn)、自然、科技等方面”創(chuàng)設(shè)情境，讓學生從情境中體驗、思考，建立物理概念。教師根據(jù)授課內(nèi)容分析課標、學情及教材內(nèi)容，在授課前搜集與教學內(nèi)容相關(guān)的素材，為學生創(chuàng)設(shè)感悟、實驗的情境。當學生建立物理概念后，教師再引入生活實例來修正概念，讓學生在大量生活實例的分析中建立正確的概念，最終形成物理觀念。

三、物理情境中形成物理觀念的教學

“氣體的壓強”教學思路：從課標、學生學情和教材分析三個方面提出教學目標。當教學目標確定后，首先，選定情境素材，創(chuàng)設(shè)趣味生活類物理情境，讓學生從情境中有所感悟，初步形成概念；其次，創(chuàng)設(shè)實踐啟迪類情境，讓學生從實踐中初步建立概念；再次，創(chuàng)設(shè)升華質(zhì)疑類情境，通過理論學習修正概念；最后，創(chuàng)設(shè)觸類旁通類情境，從實踐中應(yīng)用概念。

（一）教材分析

“氣體的壓強”是蘇科版八年級下冊物理第十章第三節(jié)的內(nèi)容。在“氣體的壓強”這節(jié)課中，第一部分講的是“體驗大氣壓強的存在”；第二部分為“估測大氣壓的值”和“影響大氣壓變化的因素”；第三部分內(nèi)容為“探究流速對流體壓強的影響”。

（二）學情分析

學生經(jīng)過近一年的物理學習，已經(jīng)初步具備了物理學科的思維方法和能力，能嘗試解決物理學科中的問題，但依然以形象思維為主。八年級的學生有強烈的求知欲，但他們對事物的認識還不夠全面，仍需要借助具體形象材料的支持。教師在教學中應(yīng)充分發(fā)揮生活事例的作用，借助學生已有的氣壓知識和生活經(jīng)驗，調(diào)動學生學習的積極性和主動性。

（三）教學目標

1.利用生活中的物理情境，讓抽象的問題具體化，讓復雜的問題簡單化。

2.讓學生認識大氣壓、了解氣壓的影響因素，能用氣壓概念解釋自然現(xiàn)象，掌握氣壓的物理概念。

3.通過情境逐層推進，培養(yǎng)學生觀察、思考、分析、論證的能力，形成科學嚴謹?shù)膽B(tài)度。

（四）教學過程

1.創(chuàng)設(shè)趣味生活類情境，感悟情境中的物理知識，初識物理概念

體驗物理情境：在空的礦泉水瓶中裝入少許熱水，擰緊瓶蓋，搖晃熱水后將瓶靜置在桌面上，觀察瓶身的變化；播放手壓式水泵工作原理視頻，觀察水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

學生活動1：觀察礦泉水瓶變癟實驗和手壓式水泵工作視頻，思考：“為什么瓶身變癟？誰對瓶身施力？水在水泵中為什么能從低處流向高處？誰對水施加了向上的力？”

學生活動2：讓學生嘗試用塑料片覆蓋住裝滿水的水杯口，將水杯倒置，觀察杯中水是否外流。

學生活動3：學生在杯身側(cè)面戳一個孔，觀察水和塑料片。

設(shè)計分析：新課教學開篇引入生活中的物理情境，學生對此情境不陌生，躍躍欲試，激發(fā)學習興趣，課堂上掀起一段小高潮。通過觀察現(xiàn)象，嘗試實驗、小組討論與分析，試著嘗試用“非正式學習”環(huán)境下獲得的知識解釋物理現(xiàn)象的成因，引出現(xiàn)象中關(guān)聯(lián)的知識，初識概念“大氣壓”。在活動2中，學生共同完成一個難度不大的實驗，他們在學中做、在做中學，在利用“大氣壓”初概念解釋現(xiàn)象時，又發(fā)現(xiàn)大氣壓作用方向的問題，激發(fā)學習興趣?；顒?情境中，學生觀察到大氣壓把塑料片和水壓在杯中不流出，初步感受大氣壓的大小，隨后在杯身側(cè)面戳完孔后，氣體便可從孔中進入杯內(nèi)，將水壓出，為之后分析物體內(nèi)外氣壓不平衡時會發(fā)生的現(xiàn)象做鋪墊。至此，“大氣壓”的初概念已經(jīng)在學生頭腦中形成。

學生活動4：模擬“馬德堡”半球?qū)嶒?。教師將兩個透明大吸盤底部對齊，隨后用力擠壓出內(nèi)部空氣，在兩個吸盤連接處涂上凡士林，安排兩名學生同時向兩側(cè)用力，嘗試將吸盤分離。

設(shè)計分析：學生利用兩個透明吸盤，排盡其內(nèi)空氣，彼此向兩邊使大力才能勉強把吸盤分開，感受大氣壓的威力。學生在實驗中毫無疑問確認了大氣壓的存在，真切感受到大氣壓的強大，同時也能佐證關(guān)于大氣壓的方向問題。通過這個實驗，學生確認初識概念的準確性，在這些能找到共性的實驗中初步建立“大氣壓”和“大氣壓”有大小的概念。

在引入環(huán)節(jié)，概念為本的教學促進學生思維的發(fā)展，“情”和“境”的二重性在此發(fā)揮了重要作用。

2.創(chuàng)設(shè)實驗啟迪類情境，感知情境中的物理知識，初建物理概念

學生活動1：將一個透明吸盤貼在金屬板上，用力擠出內(nèi)部空氣，吸盤吸附在金屬板表面，接著不斷向吸盤下掛重物，觀察吸盤的變化（如圖1）。

學生活動2：利用吸盤、彈簧測力計、細線粗略估測大氣壓值（如圖2）。

設(shè)計分析：學生在吸盤下掛重物不掉落的現(xiàn)象中加深對大氣壓大小的認知。為了幫助學生從概念的感知發(fā)展到建立準確概念，本活動指導學生利用器材估測大氣壓的值，讓學生基于觀察去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，觀察與實驗相結(jié)合，建立從現(xiàn)象到概念的發(fā)展，幫助學生理解新概念。教師在教學中利用同系列器材引導學生估測大氣壓，符合邏輯關(guān)系的發(fā)展。

3.創(chuàng)設(shè)升華質(zhì)疑類情境，掌握情境中的物理知識，修正物理概念

學生活動1：觀察家用壓力鍋煮飯；用注射器向肌肉注射藥液；熱水壺瓶塞被頂起。

設(shè)計分析：學生在初步建立“大氣壓”概念之后，讓他們回歸生活，觀察上述三個生活中的場景，利用情境引發(fā)學生思考，上述幾個現(xiàn)象的產(chǎn)生是否都與“大氣壓”有關(guān)。在加強對大氣壓認識與理解的過程中，教師組織學生熱烈討論，得出的不同答案又掀起本節(jié)課的高潮。大部分學生發(fā)現(xiàn)：并不是所有與氣體壓強有關(guān)的現(xiàn)象都與“大氣壓”有關(guān)，理由是大氣壓不等同于氣壓。本環(huán)節(jié)的設(shè)計充分考慮到要讓學生經(jīng)歷通過現(xiàn)象建立的初概念是需要用事實佐證的過程，修正對“大氣壓”的理解。氣體壓強和大氣壓概念的認知偏差，此番探討修正了學生的物理概念，認知的邏輯系統(tǒng)和概念的準確建立，這種層次關(guān)系通過一定的系統(tǒng)思維有序、有結(jié)構(gòu)的整合，形成完整的認知體系。

4.創(chuàng)設(shè)觸類旁通類情境，內(nèi)化情境中的物理知識，應(yīng)用物理概念

學生活動1：觀察大風大雨中，路人的雨傘變成了“喇叭傘”（如圖3）。

學生活動2：拼搭竹蜻蜓，雙手輕輕一搓，竹蜻蜓便“扶搖直上”。

學生活動3：利用吹風機從乒乓球一側(cè)向上吹，觀察乒乓球的狀態(tài)（如圖4）。

設(shè)計分析：這部分知識與氣壓緊密聯(lián)系，流體氣壓與流速的關(guān)系緊密銜接氣壓的概念，又作為進階的物理概念，學生修正氣壓和大氣壓概念之后，通過這些活動充分了解氣壓的大小可以通過改變其流速實現(xiàn)，進一步完善物理概念。這些情境的引入來源于生活，在自然銜接中突破本節(jié)課的難點，重構(gòu)學生物理認知。

（五）教學成效

通過創(chuàng)設(shè)不同類別的物理情境，學生先后感知物理知識、感悟概念知識、掌握物理知識和應(yīng)用物理知識，由初步形成物理概念、初建物理概念、修正物理概念到應(yīng)用物理概念，最終在自己的頭腦中形成了物理觀念，實現(xiàn)了對物理知識的重新建構(gòu)。

學生活動1：中國農(nóng)村有一種原始的煙囪，在其上部用磚塊砌成一個橫向的風道，能說說設(shè)計上的作用嗎？

學生活動2：賽車的車尾都會安裝尾翼，你知道其中的奧秘嗎？

學生活動3：動手實踐——利用三個塑料瓶蓋、一塊橡皮膜、膠帶、塑料注射器一個、一根塑料管，制作一個手壓式壓水器（如圖5）。

設(shè)計分析：通過應(yīng)用和實踐類情境，把物理概念關(guān)聯(lián)生活，形成完善的物理觀念，學生分析問題、解決問題，在實踐探究過程中鍛煉物理思維，這些環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，為學生的學習提供多樣化的途徑，著眼于學生的發(fā)展。

四、總結(jié)

基于教學情境的物理教學，能讓學生從情境中觀察、思考、分析、論證，在應(yīng)用過程中形成物理觀念。當教師創(chuàng)設(shè)真實情境后，學生可以在探究和實踐中對物理知識進行深度加工，建立物理概念。并且，教師還需要借鑒生活情境，引導學生利用所形成的物理觀念解釋生活中的實際問題。

（作者單位：蘇州市第十六中學校）

編輯：溫雪蓮