情境教學(xué)法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用以力學(xué)教學(xué)為例

1引言

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的問題情境，發(fā)展科學(xué)思維、提升科學(xué)探究能力，并強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感.在教學(xué)中融人情境，可以促使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，又能利用多層次的問題設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生深度思考，形成完整的知識(shí)體系和邏輯結(jié)構(gòu).

2高中物理力學(xué)教學(xué)中存在的問題

2.1問題鏈設(shè)計(jì)缺乏層次性，難以啟發(fā)思維

問題鏈設(shè)計(jì)是情境教學(xué)法的核心環(huán)節(jié)，但當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中存在問題鏈邏輯混亂、缺乏層次性的問題.物理力學(xué)中的問題本身具有較強(qiáng)的抽象性，問題鏈如果無法實(shí)現(xiàn)從淺顯到深入的逐步推進(jìn)，就難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，進(jìn)而影響其邏輯推理能力的提升.

2.2 情境教學(xué)環(huán)節(jié)過于單一，探究環(huán)節(jié)不足

情境教學(xué)中的活動(dòng)設(shè)計(jì)單調(diào)，缺乏多樣性，難以滿足學(xué)生多層次的學(xué)習(xí)需求.物理力學(xué)教學(xué)需要學(xué)生在不同情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和模型建構(gòu)，但當(dāng)前教學(xué)往往重視講解，忽視實(shí)踐，教學(xué)過程以教師講述和學(xué)生記憶為主，探究能力得不到有效發(fā)展[2].

3情境教學(xué)法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用以力學(xué)教學(xué)為例

3.1 緊密結(jié)合生活實(shí)際，優(yōu)化情境設(shè)計(jì)

情境教學(xué)法強(qiáng)調(diào)教學(xué)情境應(yīng)貼近實(shí)際生活，使知識(shí)傳授與學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)緊密相連，切實(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力.教師在設(shè)計(jì)問題情境時(shí)，需要以學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平為依據(jù)，結(jié)合生活中的實(shí)際案例，選擇具有啟發(fā)性的典型素材.問題情境要契合物理學(xué)科特點(diǎn)，還應(yīng)注重貼近學(xué)生的日常生活體驗(yàn)，利用生活情境引導(dǎo)學(xué)生思考物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律.教師設(shè)計(jì)情境時(shí)，還需要考慮學(xué)生的生活環(huán)境、社會(huì)背景等因素，增強(qiáng)情境的吸引力和代入感，達(dá)到寓教于樂的目的.

例如在重力與彈力的相關(guān)內(nèi)容教學(xué)過程中，教師可以從學(xué)生日常生活中熟悉的場(chǎng)景切入，設(shè)計(jì)直觀的生活情境.以“課桌上的書是否會(huì)掉下來”為主題展開討論：一名學(xué)生不小心將一本書推至桌邊，但書仍懸在桌角未掉落.教師請(qǐng)學(xué)生放置書籍展示該情境，并提問“為什么書沒有掉下來？”引導(dǎo)學(xué)生觀察書的靜正狀態(tài).接著教師提出更具挑戰(zhàn)性的問題：如果逐漸增加置于桌邊的重量，書是否會(huì)掉落？哪些因素會(huì)影響書的靜止?fàn)顟B(tài)？之后圍繞上述問題展開課堂活動(dòng)，教師以演示實(shí)驗(yàn)逐步分析重力和支持力的作用.學(xué)生需要觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄書的位置變化，結(jié)合重力和彈力的概念進(jìn)行分析.在活動(dòng)中，教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際生活中的其他場(chǎng)景（如橋梁的承重設(shè)計(jì)或樓梯的支撐結(jié)構(gòu)）提出自己的假設(shè)，并設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證.上述方式使問題情境更加貼近實(shí)際生活，并能夠逐步提升情境復(fù)雜度，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解物理概念并初步建立重力與彈力之間的關(guān)系模型.

3.2構(gòu)建遞進(jìn)問題鏈，循序漸進(jìn)啟發(fā)思維

遞進(jìn)式問題鏈?zhǔn)乔榫辰虒W(xué)法中的重要策略，教師利用層層遞進(jìn)的提問，可逐步引導(dǎo)學(xué)生從表面現(xiàn)象深人到概念理解和規(guī)律探究.教師設(shè)計(jì)問題鏈時(shí)需要按照由淺人深、由易到難的順序組織問題，使學(xué)生在每一步的思考中都能夠獲得成就感，為后續(xù)更高層次的思維活動(dòng)打下基礎(chǔ).問題鏈設(shè)計(jì)要注重邏輯性，每一個(gè)問題之間應(yīng)具有緊密的因果關(guān)系，避免問題之間出現(xiàn)邏輯跳躍，確保學(xué)生能夠逐步加深對(duì)問題本質(zhì)的理解.

例如在共點(diǎn)力的平衡教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)一組遞進(jìn)式問題鏈，以小實(shí)驗(yàn)為依托展開思考.教師先引導(dǎo)學(xué)生觀察靜止在桌面上的懸掛重物，并提出問題：此時(shí)重物為什么沒有運(yùn)動(dòng)？引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)力的平衡條件.接著教師提出第二個(gè)問題：如果改變一側(cè)繩子的角度，重物的平衡狀態(tài)會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？教師要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中調(diào)整懸掛繩子的角度并觀察重物是否仍保持靜止，進(jìn)一步思考力的合成與分解問題.問題鏈逐步深入，教師隨后提問：能否用數(shù)學(xué)方法表達(dá)兩條繩子對(duì)重物的拉力與重物自身重力之間的關(guān)系？要求學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用三角函數(shù)計(jì)算力的分解與合成.在最后階段，問題鏈轉(zhuǎn)向開放性探索：生活中還有哪些情境中存在類似的力的平衡現(xiàn)象？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證它們？在上述過程中，教師逐步深化問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生從力的平衡現(xiàn)象觀察開始，逐步培養(yǎng)對(duì)物理規(guī)律的數(shù)學(xué)描述能力，并能夠聯(lián)系實(shí)際生活場(chǎng)景進(jìn)行進(jìn)一步的探究與應(yīng)用.

3.3 開展多樣實(shí)驗(yàn)探究，提升操作能力

實(shí)驗(yàn)探究是物理教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，也是情境教學(xué)法的重要實(shí)施方式.學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，能夠在真實(shí)的物理現(xiàn)象中感知科學(xué)規(guī)律，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，發(fā)展科學(xué)探究能力.教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)，需注重多樣性和系統(tǒng)性，綜合利用定性觀察、定量測(cè)量、模型建構(gòu)、誤差分析等多種形式3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)與學(xué)生的生活實(shí)際緊密結(jié)合，注重引導(dǎo)學(xué)生在操作過程中養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和反思習(xí)慣.為確保實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的有效性，教師需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，合理分配學(xué)生角色，并提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和支持，使學(xué)生在實(shí)踐中掌握知識(shí)并提升科學(xué)素養(yǎng).

例如在講授摩擦力的過程中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，圍繞“影響摩擦力大小的因素”展開.活動(dòng)開始，教師設(shè)置一個(gè)生活化情境：某品牌需要設(shè)計(jì)一款適用于不同地面的鞋底材料，增大抓地力，達(dá)到冬天防滑的目的.學(xué)生分組展開實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際操作中驗(yàn)證摩擦力與接觸面的粗糙程度、壓力大小的關(guān)系.教師先為學(xué)生準(zhǔn)備不同粗糙程度的材料（如砂紙、塑料板、木板等）和不同重量的滑塊（在滑塊上可疊加砝碼調(diào)節(jié)重量），要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前列出假設(shè)，如“接觸面越粗糙，摩擦力越大”以及“壓力越大，摩擦力越大”之后學(xué)生自由實(shí)驗(yàn)，使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量滑塊在不同接觸面上被拉動(dòng)時(shí)的摩擦力，并記錄數(shù)據(jù).在此過程中，學(xué)生要自主調(diào)整變量，僅改變單一因素（即采用控制變量法，如僅更換接觸面或改變壓力），探究不同因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響.之后學(xué)生應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制摩擦力隨壓力變化的圖像或表格，比較數(shù)據(jù)，驗(yàn)證假設(shè)是否正確.教師引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中可能存在的誤差來源，并提出改進(jìn)方案，例如使用更精確的測(cè)量工具或控制環(huán)境變量.最后，學(xué)生小組展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并圍繞鞋底材料的設(shè)計(jì)方案展開討論，最終確定能夠滿足不同環(huán)境需求的最佳選擇.

3.4利用多元素材內(nèi)容，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

教師充分利用多元素材，能夠使物理知識(shí)更加鮮活生動(dòng)，幫助學(xué)生從不同視角理解科學(xué)的本質(zhì)和意義.教師借助圖像、視頻、文本、實(shí)物模型等多種形式的素材，可以有效彌補(bǔ)單一教學(xué)形式的局限性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在多樣的情境中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度.素材內(nèi)容選擇需與教學(xué)目標(biāo)緊密結(jié)合，既要關(guān)注物理學(xué)科知識(shí)，也要涵蓋科學(xué)史、技術(shù)應(yīng)用和社會(huì)責(zé)任等內(nèi)容，全方位培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).呈現(xiàn)素材時(shí)，教師應(yīng)注重邏輯層次，逐步引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)思維，并在情感上培養(yǎng)他們對(duì)科學(xué)的尊重與熱愛之情.

例如在講授牛頓第三定律時(shí)，教師可以利用一系列多元化素材設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生從感性認(rèn)知過渡到理性思考，逐步深入理解物理規(guī)律的內(nèi)涵.教師先以情境引入，播放一段慢動(dòng)作視頻，展示兩人在冰面上相互推開的場(chǎng)景，隨后提問\"為什么兩人會(huì)朝相反方向滑動(dòng)？推力的大小和方向有什么關(guān)系？”學(xué)生在視覺刺激下對(duì)這一現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，開始思考背后的物理規(guī)律.之后教師提供一張牛頓第三定律的原理示意圖，圖中清晰展示作用力與反作用力的大小、方向關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生分析素材.學(xué)生在圖解的基礎(chǔ)上，結(jié)合教師講述，初步建立起作用力和反作用力的概念.為加深理解，教師再展示一段航天火箭發(fā)射的視頻，說明作用力與反作用力在技術(shù)中的應(yīng)用，并鼓勵(lì)學(xué)生思考“火箭噴出的氣體如何推動(dòng)其升空？”接著學(xué)生分組進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證牛頓第三定律，例如利用氣球動(dòng)力小車模型，學(xué)生放飛氣球觀察其運(yùn)動(dòng)方向和噴氣方向的關(guān)系，并用力傳感器測(cè)量作用力和反作用力的大小.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需記錄數(shù)據(jù)，分析其與理論的契合程度.為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念，教師可以引入科學(xué)史素材，講述牛頓發(fā)現(xiàn)第三定律的背景及其對(duì)近代科學(xué)的影響，展示牛頓原始著作的圖片以及相關(guān)科學(xué)家的評(píng)價(jià)，使學(xué)生能夠更加深刻地體會(huì)科學(xué)研究的艱辛和意義，激發(fā)對(duì)科學(xué)家的敬意.最后，學(xué)生結(jié)合素材和實(shí)驗(yàn)總結(jié)牛頓第三定律的應(yīng)用實(shí)例，并討論反思科學(xué)規(guī)律對(duì)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用.在上述過程中，多元素材能夠輔助情境創(chuàng)設(shè)，增強(qiáng)課堂的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和探索精神.

3.5 引導(dǎo)模型建構(gòu)遷移，發(fā)展抽象思維

模型建構(gòu)是一種重要的物理學(xué)習(xí)方式，能夠?qū)?fù)雜的物理現(xiàn)象簡(jiǎn)化為易于理解的抽象模型，為學(xué)生提供科學(xué)的思維框架.情境教學(xué)法強(qiáng)調(diào)在真實(shí)問題情境中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，觀察、分析和抽象物理現(xiàn)象，逐步形成物理概念.模型建構(gòu)過程可幫助學(xué)生理解物理知識(shí)，幫助其培養(yǎng)邏輯推理能力和抽象思維.教師在教學(xué)中需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)情境，激發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的探究欲望，并引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，幫助其將實(shí)際問題抽象為科學(xué)模型.與此同時(shí)，教師還需注重模型的遷移應(yīng)用，使學(xué)生學(xué)會(huì)類比和推廣，將所建構(gòu)的模型應(yīng)用于其他情境，發(fā)展遷移能力.

例如在力的合成與分解教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)涉及斜面問題的情境，幫助學(xué)生理解力的分解與合成方法.在課堂伊始，教師展示一張照片，畫面中是一輛自行車?？吭谏狡律希赃叺妮喬ハ聣|著石塊，教師提問：為什么需要墊石塊？如果沒有石塊，自行車會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？借助該情境問題激發(fā)學(xué)生的興趣，隨后引導(dǎo)學(xué)生觀察斜面的角度和輪胎位置，從直觀感受入手提出研究目標(biāo)：分析斜面上物體的受力情況.接著教師利用多媒體展示一個(gè)物體沿斜面滑下的動(dòng)畫，動(dòng)畫中標(biāo)注出重力、斜面支持力以及物體沿斜面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).學(xué)生觀察動(dòng)態(tài)效果，能夠直觀感受到重力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響.教師接著引導(dǎo)學(xué)生從情境中提取關(guān)鍵信息，逐步簡(jiǎn)化復(fù)雜的受力情況.在教師指導(dǎo)下，學(xué)生認(rèn)識(shí)到重力可以分解為平行于斜面方向和垂直于斜面方向的兩個(gè)分力.此時(shí)教師不直接給出分解的數(shù)學(xué)方法，而是以提問引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用三角形的幾何特性建立力的分解模型.學(xué)生分組使用實(shí)驗(yàn)器材模擬物體沿斜面下滑的情況，并通過測(cè)量和繪圖驗(yàn)證分解模型是否合理.在建構(gòu)模型的過程中，學(xué)生可逐漸發(fā)展抽象思維，能夠準(zhǔn)確分解力的大小和方向，理解分力之間的關(guān)系.為了進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的遷移能力，教師可以設(shè)計(jì)開放性任務(wù)：如果將自行車換成一輛裝滿貨物的卡車，如何分析它的受力情況？學(xué)生需要運(yùn)用之前建構(gòu)的力的分解模型，對(duì)新的問題進(jìn)行分析.在討論過程中，學(xué)生逐漸意識(shí)到模型的適用范圍和局限性，并調(diào)整變量優(yōu)化模型.整個(gè)過程中，學(xué)生在模型建構(gòu)與遷移的實(shí)踐中加深對(duì)力學(xué)規(guī)律的理解，培養(yǎng)抽象思維與創(chuàng)新意識(shí)，從單一現(xiàn)象研究逐步進(jìn)階至對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深入探討.

4結(jié)語

情境教學(xué)法在高中物理教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景.教師應(yīng)優(yōu)化情境設(shè)計(jì)、構(gòu)建遞進(jìn)式問題鏈、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究、多元化素材運(yùn)用和模型建構(gòu)遷移，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與科學(xué)素養(yǎng).在未來的教學(xué)實(shí)踐中，教師需要進(jìn)一步結(jié)合人工智能等現(xiàn)代教育技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更加真實(shí)多樣的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)其探究熱情.教師還應(yīng)開展更多實(shí)踐研究，探索情境教學(xué)法在不同學(xué)科中的應(yīng)用模式，為教育改革提供持續(xù)支持.

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