問題情境分明 方能思路清晰*
——基于真實情境創設的物理模型教學

曾 晗

(桐鄉市鳳鳴高級中學　浙江 嘉興　314500)

?

問題情境分明 方能思路清晰*
——基于真實情境創設的物理模型教學

曾 晗

(桐鄉市鳳鳴高級中學浙江 嘉興314500)

摘 要：認知是學習者與問題情境交互的產物，學生在熟悉的情境中習得的知識會更加牢固與深刻.本文首先闡述了問題情境在學習活動中的重要地位，然后結合具體的教學案例，從“自制教具，還原情境”、“寓教于樂，共同參與”、“以問誘思，以境促思”3個方面歸納總結了物理模型建立過程中情境創設的方法和發揮的作用.

關鍵詞：問題情境物理模型情境創設

捷克教育家夸美紐斯在《大教學論》中寫道，“一切知識都是從感官開始的”.這種論述反映了認識規律的一個重要方面：直觀可以讓抽象的知識形象化、具體化[1].實驗心理學家赤瑞特拉也在研究中得出結論：人類獲取信息的83%來自于視覺[1]，可見問題情境對獲取認知的重要性.通過創設真實情境實施教學，一則使學生身臨其境，促使思維由形象到抽象的轉變；二則激發學生的學習動力和熱情，讓學習活動變得主動、自覺.

筆者在教學中經常設法將典型的問題情境以各種直觀的形式呈現出來，將枯燥的文字表述轉化成可視化的情境演示，使學生理解起來更加輕松、透徹，構建相應物理模型時更加自如、流暢.實踐表明，教學效果很好.以下結合3個具體案例展開論述.

1自制教具 還原情境 培養學生的空間想象能力

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，物理教學中要注重對學生動手能力、觀察能力的培養.演示實驗、分組實驗和探究性實驗等都需要大量的儀器，如果全部依賴成品教具，顯然是不夠的，這就要求廣大教師能夠自制一定數量的教具，補充和完善成品教具的不足.普通高中《物理課程標準》也進一步地強化了實驗教學的地位和作用，提倡教師要善于利用日常器具設計實驗.

(1)當繩子與豎直方向夾角為45°時，該裝置轉動的角速度是多大？

(2)此時繩子的張力多大？

(3)某時刻繩子突然斷裂，HOA=40 cm，求小球的落點到轉軸的水平距離?

解析：此題是“圓周”和“平拋”兩種運動模型的結合問題，涉及到的考點包括受力分析、向心力來源、平拋運動的位移公式等，有一定的綜合性，但難度不大.筆者對學生的答題情況做了大致的認知診斷，正確率不高的原因普遍在于他們不能將小球的空間位置關系和實際運動情景緊密聯系，會出現將B點當做圓心的錯誤判斷，這反映出學生空間立體想象力的匱乏.

為了攻克學生在這一點上的認知漏洞，筆者制作了圖2所示的裝置，將抽象的問題描述轉化為直觀的教具展示.小球在細線的牽引下做圓周運動，通過課堂演示小球實際運動所在的平面，學生很容易就能找出圓心.再用剪刀將細線的懸點位置剪斷，最終很容易地確定了小球的落點與轉軸OA的方位關系.

案例評析：空間想象力是學生在高中階段必須掌握和具備的一種能力，在平時的教學中教師需要有意識地對學生進行空間想象力的培養.美國心理學家布魯姆說過，“濃厚的興趣能彌補智能的不足，持久的興趣會導致發明創造”[2].通過自制教具呈現情境的方式，能有效調動學生學習的主動性，培養學生的創新精神和科學素養，激發學生的學習興趣，促使學生從“要我學”到“我要學”的轉變.

其實，瓷畫大多是移植了國畫，但瓷畫卻沒有照搬國畫，因為瓷畫與國畫的載體不同，一個是平面的紙絹，一個是千變萬化的立體器，因此，瓷畫只是將國畫的內涵移到了瓷上，而其構圖方式和藝術表現形式是不同的。亦因此，這些寓意“連生貴子”、“五子登科”、“百子千孫”的瓷上嬰戲圖也是引用了國畫的內涵。我之所以分別引用國畫和瓷畫來闡述我的觀點，并不是因為它們的內涵是分離的，而是因為它們的內涵太豐富，我只能分別取其中一粟分而述之，然后綜合說明我的觀點。膚淺之見，不知正確與否，敬請先輩和同仁批評指正。

2寓教于樂 共同參與 強化學生對“左手定則”的應用

物理學中有許多概念、定理、定律，學生在接受時會感到抽象.教師要善于將抽象的問題變得直觀，學生在自己熟悉的情境中實現的認知構建才更具意義，相較于單純的“板演”，印象也更加深刻.

【例2】在宇宙射線中含有大量的高能帶電粒子.這些高能帶電粒子到達地球會對地球上的生命帶來危害，但由于地球周圍存在地磁場，地磁場能改變宇宙射線中帶電粒子的運動方向，如圖3所示，對地球上的生命起到保護作用.假設所有的宇宙射線從各個方向垂直射向地球表面，那么以下說法正確的是

A．地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處都相同

B．由于南北極磁場最強，因此阻擋作用最強

C．沿地球赤道平面射來的高能正電荷向東偏轉

D．沿地球赤道平面射來的高能負電荷向南偏轉

解析：本題考查洛倫茲力方向的判定方法，很多學生知道考點，但經筆者統計，正答率只有35%，這絕不是偶然.錯誤原因大致可歸為兩類：(1)忽略粒子運動的方向特點，認為磁場強則阻擋強；(2)對“左手定則”不能熟練應用.

案例評析： 教學追求“寓教于樂”，單調、乏味的物理課堂必然效率低下，學生情緒低迷，久而久之，思維便會僵化，自信便會缺失.教師在課堂中要善于維持學生心態上的“飽滿”和思維上的“靈活”，積極創設一些能夠抓住學生注意力的充滿趣味性的情境，在參與中掌握物理方法，領悟物理思想.

3以問誘思 以境促思 加深學生對“桿球模型”的理解內化

豎直平面內的“桿球模型”是圓周運動中的一個重點和難點，它對于引導學生如何分析向心力來源起到了很好的示范作用.但學生初次接觸該模型時，在理解上普遍存在困難，特別是在最高點時對桿球之間作用力(支持力或拉力)的分析.筆者采用的做法是就地取材還原情境，以問題串的形式對學生思維進行徐徐善誘，逐步完成該模型的自主構建.

【例3】圖6為豎直平面內“桿球模型”的示意圖，當小球到達最高點時，對桿球之間作用力的分析可以通過設置以下探究問題逐步實現.

探究1：小球能過最高點的最小速度是多少？

筆者在教學時，讓學生在課堂上現場自制了圖7所示的教具：在鉛筆的一端插上一塊橡皮，使橡皮隨桿在豎直平面內做圓周運動(要求學生跟著教師一起演示此情境).

提出問題(師)：要使橡皮能夠到達最高點，速度至少為多少？

學生從自己的演示中很容易就會發現，小球到達最高點時的速度可以為零.

通過課堂演示，形象直觀地呈現問題情境，促使學生思考，最終得出結論.

探究2：當v=0時，桿對球作用力的大小和方向如何？(如圖8)

此問用向心力的知識，很容易得出答案：

Fn=0FN=mg(桿對球的力為支持力)

探究3：現使v從零開始逐漸增大，則桿對球的支持力怎么變？

探究4：隨著v的增大，FN減小，總有一刻會減到零，當FN=0時，小球的速度v是多少？

探究5：繼續增大v，則桿對球的力還是支持力嗎？

此問中，筆者又創設了一個情境：將橡皮迅速擺到最高點，我們發現它飛離鉛筆.

提出問題(師)：飛出去的原因是什么呢？

生：因為鉛筆沒拉住橡皮，所以橡皮才會飛出去.

針對探究問題2～5，筆者還設計了如圖9的學生體驗環節，力求讓學生親身融入到所創設的情境當中，加深對“桿球模型”的理解：用手水平握住一重物，將手臂擺到最高點，使到達最高點的速度逐漸增大，感受手與重物間作用力的效果.

案例評析：情境教學的核心是讓學生主動參與、自主研究，要求學生用科學的思維方式去解決情境中的任務，在研究過程中掌握物理學習的基本方法，主動獲取物理知識[3].在學生的最近發展區設置問題串，通過互動問答實現師生間的情感交流不失為一種很好的模式.在創設情境和設置疑問的過程中，要循序漸進，層層深入，步步拓展，同時給學生提供充足的主動參與和自主思考的空間，強烈的好奇心會“逼”著學生去探尋這些問題的答案，學生在付出一定的腦力勞動并獲得成功之后，學習物理的興趣和信心也會大大增強.

4總結

認知學習理論認為，知識存在于我們所生存的環境及我們所從事的活動中，學習者要學習某種知識，必須要進入相應的情境中[3].也就是說，認知是人與情境互動的產物，學習者只有融入實際情境中，才能建構出有意義的知識.而我們的學生普遍缺乏的就是諸如這一類的生活體驗，這就需要我們廣大教師積極地去創設各種有助于學生理解的問題情境，努力嘗試讓物理問題從文字描述回歸真實，課堂上應盡量多地增加學生的體驗，在創設的情境中逐步實現對物理模型的構建.

參 考 文 獻

1張振新，吳慶麟.情境學習理論研究綜述.心理科學，2005,28(1)：125～127

2張丹彤.從理想回歸真實——高考物理題背景真實化傾向對高中物理習題設計的啟示.物理教師，2013(6)：77～79

3夏焰.物理課堂教學中的情景教學.中學物理教學參考，2013(4)：21～22

*作者簡介：曾晗(1991-),男，中教二級，主要從事高中物理教學和教學研究.

(收稿日期：2015-11-20)

*嘉興市桐鄉市微型課題“基于真實情境創設的物理解題能力培養研究”，課題編號：Tc15029