基于物理情境教學(xué)發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維研究

嚴(yán)婕慧

摘 ? 要：物理情境教學(xué)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造不同的學(xué)習(xí)環(huán)境，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)入最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在中學(xué)物理教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)仿真情境，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，讓學(xué)生在探究事件或解決問題的過程中感受知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，學(xué)會模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理情境教學(xué);創(chuàng)設(shè);思維

引言

情境教學(xué)是中學(xué)新物理課程實(shí)施的基本理念，要求從生活的真實(shí)情境到建立物理新知，在這個(gè)過程中，不斷激發(fā)學(xué)生的探索欲，使學(xué)生在自然現(xiàn)象的探索中，獲得益于終身的知識與能力。這種從自然、生活中形成的教學(xué)情境對物理教學(xué)發(fā)揮重大的作用。在引導(dǎo)學(xué)生不斷從理想化抽象或簡化的模型向類似真實(shí)場景的思維方向轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生主動探索更多具有真實(shí)性的物理問題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，不斷提高學(xué)生在生活中解決問題的能力。因此在中學(xué)物理教學(xué)中建立既有真“情”又有實(shí)“境”的情境發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維就顯得很有必要。下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐和初中物理教學(xué)中運(yùn)用情境教學(xué)的一些案例分析。

1 ?在概念課堂中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生模型建構(gòu)思維

中學(xué)物理有很多的概念課是教師頗為頭疼的，因?yàn)檫@些課程相對實(shí)驗(yàn)探究課來說趣味性低，難度大，又對學(xué)生要求比較高。針對這種情況，在物理概念課上創(chuàng)設(shè)合理且有趣的物理情境，可以調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生對物理概念產(chǎn)生興奮感。在此之后能夠積極主動地去探索物理概念的意義，自發(fā)地去建構(gòu)相關(guān)的物理模型幫助理解和記憶相關(guān)的物理知識點(diǎn)。

比如在物理滬教版八年級第二章運(yùn)動的世界第三節(jié)速度概念教學(xué)中，學(xué)生對速度這個(gè)物理概念還完全不了解，學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)對物體運(yùn)動快慢是有一定的感性認(rèn)知的。所以在速度概念課中，我們可以設(shè)置以下情境：

在即將到來的秋季運(yùn)動會上，激動人心的100米男子決賽上同學(xué)們在旁觀看，裁判在終點(diǎn)計(jì)時(shí)，請問同學(xué)們和裁判分別如何判斷運(yùn)動員們的誰快誰慢？學(xué)生可以自主討論并得到結(jié)論：觀眾是相同的時(shí)間，比較路程的長短;裁判是相同的路程，比較時(shí)間的長短[1]。教師再進(jìn)一步情境加工：如果甲同學(xué)8秒鐘運(yùn)動了16米，乙同學(xué)9秒鐘運(yùn)動了27米。這時(shí)候時(shí)間和路程都不同，又該如何比較物體運(yùn)動的快慢呢？這樣層層遞進(jìn)的情境中，學(xué)生容易聯(lián)想到把兩位同學(xué)的時(shí)間或者路程轉(zhuǎn)換成相同的再進(jìn)行比較他們運(yùn)動的快慢，最后自己把速度的概念建構(gòu)出來：每秒鐘物體運(yùn)動路程的多少。這樣整個(gè)速度的概念課教學(xué)中穿插情境的設(shè)置，幫助孩子們從已有的生活認(rèn)知中建構(gòu)速度概念模型，同時(shí)也更容易理解速度的物理意義，對后面解決問題有很大的幫助。

再如高一物理中“加速度”概念教學(xué)中，學(xué)生對它生活認(rèn)知是不夠的，往往產(chǎn)生比較大的誤解，學(xué)習(xí)難度較大。學(xué)生容易把“加速度”的“加”理解為數(shù)量在變大，因而就把“加速度”曲解為“物體增加的速度”[2]。對于加速度這類抽象的概念，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)理解和建構(gòu)的時(shí)候可以創(chuàng)設(shè)如下情境：

視頻展示：幾個(gè)物體的加速過程。在視頻的觀看和對照中感受不同物體的加速情況是不一樣的，形成“加速有快有慢”的理解。再進(jìn)一步通過視頻展示以下情境及相關(guān)數(shù)據(jù)請同學(xué)們判斷兩個(gè)問題哪一個(gè)物體加速最快？怎樣進(jìn)行比較？

①物塊從斜面下滑，經(jīng)3秒，速度從0增加到5m/s。

②一輛普通奧迪汽車啟動，經(jīng)3秒，速度從0增加到20m/s。

③一列普快列車從車站出發(fā)，經(jīng)60秒，速度從0增加到20m/s。

④某跑車比賽中開始，經(jīng)40秒，速度從0增加到80m/s。

通過直觀的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生很容易對比1、2和2、3發(fā)現(xiàn)汽車速度變化更快.但是汽車和跑車所用的加速時(shí)間Δt和速度的變化Δ都不一樣，又該如何比較呢？此時(shí)，我們可以提醒學(xué)習(xí)速度時(shí)如何比較時(shí)間不同，路程也不同的物體運(yùn)動的快慢。學(xué)生就可以很快的類比用比值定義的方法來定義“加速度”這個(gè)抽象的新概念。經(jīng)歷這樣的情境之后學(xué)生對自己建構(gòu)起的加速度概念的理解會更加深刻，在這個(gè)引導(dǎo)過程中學(xué)生也會在概念模型的建構(gòu)中發(fā)展自己的抽象思維能力。

2 ?在科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)課中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生推理、論證思維

科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課是中學(xué)物理課程的重要組成部分，這些課程本身具有很大的趣味性，學(xué)生容易被吸引并對此感興趣。但是這類課程要求學(xué)生在科學(xué)探究中要有一定推理、論證的思維能力。在這類課程中，教師可以設(shè)置一系列自主探索的物理情境，并培養(yǎng)學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中推理和論證的思維能力。

比如在滬教版八年級第四章中的學(xué)習(xí)中，我們可以設(shè)置以下情境：

用一個(gè)羽毛球筒，將底端的蓋子加厚到完全不透光的程度，在里面放上一個(gè)小玩具，另一端緊貼學(xué)生的眼睛請他觀察并提出問題球筒中是否有物體，學(xué)生是無法在完全黑暗的球筒中看到玩具的。接著打開底蓋，再讓同一個(gè)學(xué)生觀察會驚喜發(fā)現(xiàn)玩具存在。學(xué)生經(jīng)過自己的分析論證就可以知道眼睛要看到物體需要兩個(gè)條件：①物體上有光射出;②射出的光進(jìn)入人眼。這樣經(jīng)過一個(gè)簡單的情境探究學(xué)生會很容易推理得到結(jié)論。

再如初二物理聲音能否在真空中傳播的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對于真空沒有很直觀的生活經(jīng)驗(yàn)。教師可以設(shè)置直觀的實(shí)驗(yàn)情境：把真空罩器材直接放到課堂上來。如圖1所示，對真空罩器材進(jìn)行必要解說：打開電鈴開關(guān)鈴響，蓋上真空罩后，連接氣孔使用抽氣泵抽出真空罩內(nèi)空氣，觀察真空罩內(nèi)電鈴聲音的變化。是否是電鈴損壞聲音減小？怎樣進(jìn)行檢驗(yàn)？能夠得到怎樣的結(jié)論？

學(xué)生很容易從觀察中發(fā)現(xiàn)隨著抽氣泵的工作，真空罩中鈴聲逐漸變小。為了確認(rèn)鈴聲的減小不是鈴聲損壞的原因?qū)W生會想到把抽氣泵關(guān)閉，打開氣孔讓空氣重新進(jìn)入真空罩中若鈴聲恢復(fù)則不是鈴聲損壞。在這樣的實(shí)驗(yàn)情境中去推理如果抽氣泵持續(xù)把真空罩中的空氣抽出來至完全真空，那么鈴聲就應(yīng)該完全消失，這個(gè)推理的結(jié)果又在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中得到論證。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課堂上以真實(shí)情境的重現(xiàn)把科學(xué)家的思維結(jié)晶發(fā)掘出來，讓學(xué)生在親歷這探究活動過程中，不僅收獲知識，更能發(fā)展學(xué)生科學(xué)推理、論證的思維能力。

3 ?在復(fù)習(xí)課中創(chuàng)設(shè)物理情境，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維

初三復(fù)習(xí)階段有眾多的復(fù)習(xí)課，這時(shí)候的復(fù)習(xí)課內(nèi)容繁多的同時(shí)，要對之前的學(xué)習(xí)知識點(diǎn)進(jìn)行合理的總結(jié)和提升。很多學(xué)生會因?yàn)閷χ皩W(xué)過的知識沒有系統(tǒng)的整理和歸納，一遇到綜合性問題就根本沒有解題思路。所以在初三復(fù)習(xí)課中如何創(chuàng)設(shè)有效的物理情境幫助學(xué)生整理知識、發(fā)展新思路是非常必要的研究方向。

比如在測量固體密度方法的復(fù)習(xí)課中情境可以這樣設(shè)置：

在復(fù)習(xí)完密度基礎(chǔ)公式之后可以知道要測量密度要先測量物體的質(zhì)量和體積兩個(gè)物理量，然后逐個(gè)解決：

①測量物體的質(zhì)量有幾種方法？

②測量物體的體積有幾種方法？

學(xué)生通過討論很容易得到質(zhì)量可以用托盤天平、彈簧測力計(jì)。在此可以適時(shí)的提醒學(xué)生物體漂浮時(shí)重力與浮力相等，然后學(xué)生可以進(jìn)一步討論得知質(zhì)量還可由公式G=mg=F浮=ρ水gV排變化得到m=ρ水（V物-V露）排水法得到。

對于體積的測量方法學(xué)生比較容易想到的是規(guī)則物體可以用刻度尺直接測量，不規(guī)則的物體可以用排水法測量。這里老師可以展示密度大于和小于水的兩種物體提問是否都可以用排水法？學(xué)生再思考討論容易得出密度大于水的可以直接用排水法，密度小于水的可以用針頂下去。進(jìn)一步設(shè)置情境：如果沒有量筒，但是提供彈簧測力計(jì)、線、燒杯是否也可以測量體積？提醒與浮力知識鏈接，而且同樣要考慮物體密度與水的密度關(guān)系。學(xué)生通過討論可得到：①ρ水<ρ物時(shí)由于物體浸沒F浮=G-F=ρ水gV排，V物=V排=■=■;

②ρ水>ρ物時(shí)幫助物體浸沒如圖2所示。由于F浮=F1-F2=ρ水gV排得V物=V排=■=■;。這樣的情境設(shè)置和引導(dǎo)過程讓學(xué)生們把密度與浮力的相關(guān)知識結(jié)合起來找到新的解題思路，這個(gè)復(fù)習(xí)過程中不僅僅把知識點(diǎn)復(fù)習(xí)到位而且發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

中學(xué)階段的學(xué)生對生活中的物理現(xiàn)象有一定認(rèn)知，我們的物理教學(xué)可以充分利用這些認(rèn)知形成的基礎(chǔ)進(jìn)行合理的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在情境中或引發(fā)沖突，或作出合理推理、論證，或在已知系統(tǒng)中總結(jié)創(chuàng)新出新的的思維方法。這樣在中學(xué)物理課堂上合理的創(chuàng)設(shè)情境，不僅激發(fā)學(xué)生的興趣更幫助他們快速理解建構(gòu)出新的物理概念模型;在實(shí)驗(yàn)探究過程中學(xué)會科學(xué)推理和論證方法;在整理舊知識中發(fā)展創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)：

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