基于物理情境創(chuàng)設(shè)的習(xí)題課教學(xué)策略

方文川

摘 要 在物理習(xí)題課教學(xué)中應(yīng)通過創(chuàng)設(shè)有效的物理情境，激發(fā)學(xué)生的思考，培養(yǎng)學(xué)生建模能力，學(xué)會科學(xué)思維，正確運用所學(xué)的 物理知識解決物理問題。

關(guān) 鍵 詞 習(xí)題課;物理教學(xué);情境創(chuàng)設(shè)

所謂情境教學(xué)，是指在教學(xué)過程中教師合適地引 入或創(chuàng)設(shè)以形象為主體的、具有一定情感色彩的、能 夠提供學(xué)習(xí)資源的場景，以此為支撐啟動教學(xué)，使學(xué) 生產(chǎn)生智力和情感的需要和體驗，促使學(xué)生實施學(xué)習(xí) 活動，同時通過情境傳播的信息，引起學(xué)生一定的認 知和態(tài)度體驗，從而幫助學(xué)生建構(gòu)知識意義，并使學(xué) 生心理機能得到發(fā)展的一種教學(xué)方式。^[1]結(jié)合認知結(jié) 構(gòu)學(xué)習(xí)理論和奧蘇貝爾提出的“有意義學(xué)習(xí)”的理論， 在物理習(xí)題課教學(xué)中應(yīng)通過創(chuàng)設(shè)以學(xué)生為主體的，具 有再現(xiàn)性的、啟發(fā)性的物理情境，有效激發(fā)學(xué)生在具 體的情境中積極思考，并根據(jù)情境的創(chuàng)設(shè)主動提出一 些與知識點相關(guān)的物理問題，然后再通過有效的思維 活動和實踐活動來獲取必要的物理知識，進而運用這 些知識解決實際問題。

一、物理習(xí)題教學(xué)中的情境缺失問題

1. 難懂。物理習(xí)題課教學(xué)，學(xué)生感到很難聽懂， 很大原因就是情境缺失造成的。教師講評習(xí)題時， “閱讀題目一劃出重點一尋找規(guī)律I列方程I解方程 —結(jié)果討論”這個流程成為物理習(xí)題課的一般思路和 步驟，看似簡單通俗易懂，實則應(yīng)用難度是相當(dāng)大。 教師講解習(xí)題的過程往往忽視學(xué)生的已有認知，想當(dāng) 然地認為學(xué)生聽一下就可以跟著“劃出重點”“尋找規(guī) 律”，其實在“劃出重點”和“尋找規(guī)律”的過程中有賴 于物理情境的構(gòu)建。由于物理情境的缺失，導(dǎo)致學(xué)生 找不出“重點”和“規(guī)律”，這是物理習(xí)題課教學(xué)的難 點，也是學(xué)生感到物理特別難學(xué)的原因。物理情境的 構(gòu)建既需要閱讀能力——對題干的分析，也需要科學(xué) 思維（如何構(gòu)建），更需要學(xué)生具備一定的物理觀念 （物理直覺），這些方面是緊密聯(lián)系在一起的。

2. 無策。物理習(xí)題課教學(xué)，學(xué)生往往缺乏信心， 剛弄懂一道習(xí)題后去解決新情境的類型題，又感到束 手無策，究其原因，主要在于學(xué)生對新問題的物理情 境建構(gòu)缺失造成的。教師在引導(dǎo)學(xué)生解題的過程中， 知識和規(guī)律講得多，解題的思路和方法也講得不少， 至于物理情境（過程）如何，為什么會這樣呈現(xiàn)，條件 改變又會出現(xiàn)何種變化等等這些方面教師講得少或 者直接給出結(jié)論缺乏必要的分析。結(jié)果是學(xué)生聽懂 了這道題，但還是不會自行解答這道題，更無法解決 新情境題，無法解決生活中的實際物理問題 .學(xué)生看 得“懂”聽得“懂”但是不會做題成為很多學(xué)生學(xué)習(xí)物 理的常態(tài)。

1. 乏味。習(xí)題課教學(xué)中學(xué)生還感覺到疲憊和乏 味，除了習(xí)題課思維量大以外，另一重要原因是習(xí)題 課往往缺乏有趣的、直觀的物理情境。習(xí)題課容量 大，教師講題時容易陷入就題論題的“簡單”思維，教 師對物理情境的直觀呈現(xiàn)較少，很多情境都是“想象” 出來，學(xué)生疲于接受知識和記住教師幫忙想象出來的 結(jié)論，而不是學(xué)會思考，“吸收”知識。

二、習(xí)題課中物理情境創(chuàng)設(shè)的重要性 （一）從物理學(xué)科能力培養(yǎng)談習(xí)題課情境創(chuàng)設(shè) 物理學(xué)科能力包含學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實踐、遷移創(chuàng) 新三個層次。^[2]習(xí)題課教學(xué)既可以復(fù)習(xí)鞏固已學(xué)過的 物理知識和規(guī)律，又可以培養(yǎng)學(xué)生解題的能力，從而 為進一步培養(yǎng)學(xué)生解決實際物理問題奠定基礎(chǔ)。習(xí) 題課教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科能力的重要途徑，解決 習(xí)題課教學(xué)的重點和難點就是如何引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已 學(xué)的物理知識創(chuàng)設(shè)情境，遷移應(yīng)用所學(xué)知識解決物理 習(xí)題中出現(xiàn)問題。引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)好物理情境，學(xué)會科 學(xué)思維是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

（二）從習(xí)題課教學(xué)的有效性談物理情境創(chuàng)設(shè) 習(xí)題課教學(xué)是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，為了解決習(xí) 題課的低效問題，提高習(xí)題課教學(xué)的有效性，我們倡 導(dǎo)“深度學(xué)習(xí)”。“深度學(xué)習(xí)”是為了從提高學(xué)生的“解 題能力”轉(zhuǎn)向提高“解決問題的能力”，進而轉(zhuǎn)向提高 “做事的能力”^[3]。習(xí)題課教學(xué)的設(shè)計要改變之前的 “非情境化”，要轉(zhuǎn)向“情境化”，實現(xiàn)解決問題的教學(xué) 和生成問題的教學(xué)。^[3]通過習(xí)題課掌握物理概念和規(guī) 律，必須經(jīng)過物理情境的創(chuàng)設(shè)、學(xué)習(xí)和加工;生動、有 趣的教學(xué)方式需要也需要通過創(chuàng)設(shè)有意義的、可以再 現(xiàn)的、富有思維性的物理情境來實現(xiàn)。我們要采用多 樣化的教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)物理好物理情境，提高習(xí)題課 教學(xué)的有效性，讓習(xí)題課具有活力。

二、物理情境創(chuàng)設(shè)的方法

（一）直觀再現(xiàn)物理情境

這是指學(xué)生能夠從生產(chǎn)和生活以及實踐當(dāng)中看 到物理習(xí)題所描述的物理情境。學(xué)生通過直觀的物 理情境，能夠找到物理學(xué)習(xí)過程中的典型模型，從而 發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象中的物理規(guī)律，解決物理問題。

1.觀察生產(chǎn)和生活中的物理現(xiàn)象

例 1（2018 年福建省質(zhì)檢 24 題改編）如圖 1，男、 女演員在高空雜技表演中分別用兩根長均為L的輕 繩系著并固定在同一懸點上，他們在同一豎直面內(nèi)先 擺 到 男 演 員 的 出 發(fā) 點 。 已知男、女演員質(zhì)量分別 為M、m，女演員的出發(fā)點 距最低 點的 高 度差 為 L/ 2，重力加速度為g，不計 空 氣阻力 ，男、女 演員 均 視為質(zhì)點。

（1）求男演員剛擺下時距離最低點的高度差h ;

（2）若男女演員相擁后到再次擺回最低點時 ，男

演員為使女演員恰能回到其最初出發(fā)點，求男演員推 開女演員須做的功。

[分析]本題是從福建省二輪質(zhì)檢考試的一道計 算題改編而來，物理情境并沒有新的變化，學(xué)生對于 此題的解題情況并不理想，對于物理情境的分析還不 清晰。比如男女演員各自的擺動過程是什么樣的一 種運動——變速圓周（運動觀念），在不計空氣阻力的 情況下遵循什么規(guī)律——動能定理或機械能守恒（物 理規(guī)律）。男、女演員在最低點相擁這是什么樣的一 個物理過程——完全非彈性碰撞（這是難點），男、女 演員一起到達最低點時男演員推開女演員的過程又 有什么特點——爆炸或者反沖模型（這也是難點），推 開過程男演員應(yīng)對女演員做功怎么求——用功能關(guān) 系或動能定理求解（考科學(xué)思維）。學(xué)生在解決本題 時對男女演員“相擁”“推開”等過程不甚了解。因此 在解決本題時可以尋找雜技演員表演的視頻讓學(xué)生 直觀再現(xiàn)上述物理情境，也可以通過慢鏡頭播放了解 每個過程的細節(jié)特點。這樣通過情境的再現(xiàn)，使學(xué)生 學(xué)會分析問題、正確建立物理模型，從而培養(yǎng)學(xué)生科 學(xué)思維，促成核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

2.做真實物理實驗

例2（動量和能量專題復(fù)習(xí)改編）如圖 2，有三個 質(zhì)量均 為 m 的 物塊 A、B、C 放置于光滑的水平面上，

B、C 之間用輕彈簧相連且 ABC 均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn) 給物塊 A 一初速度 v0 朝 BC 方向運動， AB 相碰后粘在 一起。

（1）分析A與B相碰后至彈簧壓縮最短過程中AB 及C的運動情況·

（2）求 A 與 B 碰撞過程中損失的機械能及碰撞后 彈簧的最大彈性勢能。

[分析]本題是碰撞模型與彈簧模型的結(jié)合。學(xué) 生對 AB 碰后 A、B、C 三者的運動情況及每個過程所遵 循的規(guī)律不甚了解。究其原因主要在于本題運動過 程的復(fù)雜性及碰撞瞬間過程的短暫性以及彈簧過程 變化的復(fù)雜性等缺乏了解導(dǎo)致物理過程建模的缺失。 筆者認為 ，可以在實驗室的條件下 ，模擬和再現(xiàn)此情 境，并結(jié)合多媒體軟件慢動作播放突破上述問題。光 滑水平面可以用氣墊導(dǎo)軌來實現(xiàn)， AB 兩接觸面可以 粘上雙面膠布，碰撞瞬間及彈簧變化過程可以用多媒 體慢動作播放進行觀察。通過做實驗學(xué)生能夠從直 觀再現(xiàn)的物理情境中理解各個過程物體是如何運動 的（運動觀），每個過程物體間是如何相互作用的（相 互作用觀），各部分的能量是如何轉(zhuǎn)化的——如共速 時彈簧最短（能量觀）。學(xué)生可以通過上述分析從建 立的物理模型選擇相應(yīng)的規(guī)律（科學(xué)思維）解決上述問題。這樣的習(xí)題課教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 突破教學(xué)難點，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（二）間接再現(xiàn)物理情境

間接再現(xiàn)物理情境一般用于在現(xiàn)有條件下難以 做實驗或做實驗會帶來很大的風(fēng)險性的情況下單純 借助多媒體軟件而虛擬物理情境的一種方式。主要 是借助于仿真實驗軟件或借助一些制作多媒體的動 畫軟件如：Flash， PPT等間接實現(xiàn)。將多媒體技術(shù)運 用于物理習(xí)題課堂教學(xué)不僅能改變傳統(tǒng)的習(xí)題課教 學(xué)只講習(xí)題的教學(xué)方式，而且能更好地引導(dǎo)學(xué)生分析 解決物理問題，提高學(xué)習(xí)物理的興趣，學(xué)會科學(xué)思維。

例3如圖4，有一半徑為R的粗糙軌道豎直并固 定放置在水平 地 面 上 ，讓 一 小球從軌道左 側(cè)邊緣正上方 H=R 的 地方 靜 止 釋 放 ，小 球 剛好可以到達 軌道的最右端。

1. 小球第一次到達軌道最右端摩擦力做功mgR
2. 小球最終停止在軌道最低點
3. 若將小球從高H=2R的地方釋放，小球?qū)⑸仙?到軌道右側(cè)上端高為R處
4. 若將小球從高H=R/2的地方釋放，小球上升的 最大高度為軌道右側(cè)高為R/2處

[分析]本題如果從理論上分析，學(xué)生很難想象改 變小球釋放的高度和改變動摩擦因素后，小球具體的 運動、受力和能量變化情況。若用金華科仿真物理實 驗室軟件設(shè)置小球的大小（如圖5：質(zhì)量、半徑、大小、 彈性系數(shù)）和位置，選擇圓弧軌道設(shè)置它的相關(guān)物理 屬性（如圖6半圓：起始角度180，終止角360，摩擦系 數(shù)0.1，靜摩擦系數(shù)0.1），點擊“設(shè)”設(shè)置實驗的相關(guān)參 數(shù)（如功能設(shè)置：選擇考慮重力作用;重力加速度值 等），點擊運行實驗就可以再現(xiàn)習(xí)題所描述的物理情 境，改變小球釋放的高度或軌道的動摩擦因素就可以 改變小球的運動情境，如果軌道光滑，小球就可以運 動到等高的地方，而且可以不斷往復(fù)運動;如果動摩 擦因素加大，小球最大高度將不斷下降。這樣的仿真 實驗有助于學(xué)生再現(xiàn)物理情境，按已學(xué)規(guī)律預(yù)測事物 的變化發(fā)展，實現(xiàn)一題多變，培養(yǎng)科學(xué)思維。

此外，在物理習(xí)題課教學(xué)中我們還也可以借助于 傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)軟件比如：ppt，flash和幾何畫板等 工具再現(xiàn)物理習(xí)題課中的復(fù)雜情境。

綜上，創(chuàng)設(shè)物理情境進行習(xí)題課教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué) 生的建模能力，科學(xué)思維能力促進學(xué)生核心素養(yǎng)的形 成具有關(guān)鍵作用。它能夠有效提升學(xué)生的科學(xué)思維 和實踐意識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度;而物理習(xí)題課中 形成的物理觀念和科學(xué)思維又能進一步應(yīng)用于分析、 解決現(xiàn)實生活中的物理問題，從而促進學(xué)生物理核心 素養(yǎng)的形成。

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（責(zé)任編輯：周志平）