初中物理“場(chǎng)景教學(xué)”啟發(fā)學(xué)生科學(xué)思維的研究

陳靜

摘 要：物理核心素養(yǎng)包含有四方面內(nèi)容：物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。在這四大要素中?？茖W(xué)思維可謂是物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容。很多學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中始終不能建立科學(xué)的思維方法。這也是我們物理課堂的遺憾之一。本文討論了一種特別的物理教學(xué)方式“場(chǎng)景教學(xué)”，它對(duì)于學(xué)生的科學(xué)思維有啟有發(fā)，效果顯著。

關(guān)鍵詞：初中物理; 場(chǎng)景教學(xué); 科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.7 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2020）8-011-002

科學(xué)思維是高中物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容，它體現(xiàn)了物理學(xué)科的基本特征：就是通過(guò)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生的大腦對(duì)科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和觀察，對(duì)科學(xué)過(guò)程進(jìn)行探究等，逐步揭開科學(xué)規(guī)律和自然事物之間的相互聯(lián)系，然后概括地反映這種相互聯(lián)系。在初中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，科學(xué)思維仍然是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容。初中物理中的科學(xué)思維主要構(gòu)成部分同樣包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新這四個(gè)方面。

基于初中生對(duì)物理的研究和認(rèn)識(shí)主要在“現(xiàn)象”層面，那么對(duì)“現(xiàn)象”的觀察和分析研究是初中生學(xué)習(xí)物理的主要內(nèi)容?！皥?chǎng)景教學(xué)”可以將實(shí)際的事物、現(xiàn)象運(yùn)用到物理教學(xué)中，它不同于情境教學(xué)，情境可以創(chuàng)設(shè)，而場(chǎng)景具有實(shí)際性、而且更具有開放性。這種更原生態(tài)的場(chǎng)景對(duì)學(xué)生更具有沖擊，那種來(lái)源于自然的真實(shí)效果，對(duì)學(xué)生物理科學(xué)思維的發(fā)展更有證據(jù)感、說(shuō)服力。

場(chǎng)景教學(xué)可以幫助學(xué)生提高構(gòu)建理想模型的意識(shí)和能力。在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，為了方便研究，往往會(huì)建立理想的模型去研究。比如在初中物理階段有“光線”、“磁感線”等理想模型。以八年級(jí)上冊(cè)光現(xiàn)象中的“小孔”這個(gè)模型為例。我們可以將教學(xué)的場(chǎng)景放在九月，雖然場(chǎng)景研究的時(shí)間相對(duì)正式教學(xué)的時(shí)間提前了，但這樣的研究恰恰為學(xué)生的科學(xué)思維埋下了質(zhì)疑、思考的種子。這種提前體現(xiàn)了潛移默化，給了學(xué)生足夠長(zhǎng)的時(shí)間去認(rèn)識(shí)、去思考。場(chǎng)景教學(xué)示例一：地點(diǎn)在學(xué)校操場(chǎng)邊，研究“樹蔭下的光斑”。教師指導(dǎo)學(xué)生研究樹蔭下光斑的形狀，進(jìn)而再研究小孔的形狀對(duì)光斑形狀的影響。場(chǎng)景教學(xué)示例二：地點(diǎn)在教室，門上的鎖壞了，鎖被卸下，拿走。陽(yáng)光通過(guò)不規(guī)則的鎖孔，在桌面上形成光斑。學(xué)生觀察到陽(yáng)光恰好通過(guò)門上鎖孔時(shí)，在桌面上形成了圓形光斑。學(xué)生通過(guò)一系列探究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論樹葉之間縫隙的形狀如何，成像形狀都不變。無(wú)論門鎖的形狀如何，成像的形狀也不變。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生：由于太陽(yáng)離樹葉的縫隙（離門鎖孔）距離非常遠(yuǎn)，我們能不能建立一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，來(lái)研究光通過(guò)這些縫隙的傳播情況以及成像情況？學(xué)生通過(guò)這樣的兩個(gè)場(chǎng)景研究，能夠構(gòu)建出一個(gè)無(wú)關(guān)形狀，卻極其小的孔，也就是“小孔”這樣的模型。在建立“小孔”模型的過(guò)程中，學(xué)生的思維火花被現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景所激勵(lì)，如此真實(shí)的場(chǎng)景，推動(dòng)學(xué)生去建立模型，科學(xué)思維的意識(shí)和能力都得到了提高。

場(chǎng)景教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論、解決實(shí)際問(wèn)題。場(chǎng)景教學(xué)示例：地點(diǎn)在學(xué)校的沙坑邊，準(zhǔn)備一盆水、一塊鐵板在烈日下暴曬。帶學(xué)生進(jìn)入場(chǎng)景，學(xué)生分別觸摸鐵板、沙子、水，感受到鐵板、沙子、水的溫度是不一樣的。那么學(xué)生從這樣的場(chǎng)景中，提取物理信息：烈日下沙子、鐵板、水吸收熱量，水的溫度最低。提出物理問(wèn)題：沙子、鐵板、水吸收相同的熱量，水升溫是不是最慢？接著學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究發(fā)現(xiàn)：質(zhì)量相等的水和沙子，吸收相同的熱量，水升溫較慢。質(zhì)量相等的水和煤油，吸收相同的熱量，水也升溫較慢。進(jìn)而找到規(guī)律：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，升高的溫度都不相同。這樣的規(guī)律找到以后。學(xué)生在規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)學(xué)推理發(fā)現(xiàn)用1kg物質(zhì)升高1℃所吸收的熱量都不相同，那么“1kg某物質(zhì)升高1℃所吸收的熱量”可以體現(xiàn)物質(zhì)的不同。這一系列的過(guò)程形成了比熱容的概念。用比熱容的知識(shí)再去解決之前場(chǎng)景提出的問(wèn)題，甚至再去解釋生活中很多比熱容相關(guān)問(wèn)題，都很順利。那么最初的場(chǎng)景教學(xué)是功不可沒的，它真正起到了引起學(xué)生興趣的作用，將這一場(chǎng)景貫穿在科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論、解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中。場(chǎng)景教學(xué)的優(yōu)勢(shì)顯而易見。

場(chǎng)景教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生收集科學(xué)證據(jù)的意識(shí)，從物理的角度地描述科學(xué)現(xiàn)象、解釋科學(xué)原理、預(yù)測(cè)科學(xué)結(jié)論。在學(xué)生學(xué)習(xí)完初二的物理知識(shí)以后，可以進(jìn)行一次綜合實(shí)踐活動(dòng)。

場(chǎng)景教學(xué)示例：地點(diǎn)在南京的明城墻邊。明城墻是南京的文化標(biāo)識(shí)，其中包含了哪些物理知識(shí)在里面？學(xué)生通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)以下物理問(wèn)題：城墻的截面是一個(gè)上窄下寬的梯形，城墻作為防守的建筑，表面當(dāng)然是越寬，能夠駐扎的士兵就越多，城墻的防守效果自然也就越好，可古人為什么卻做出這樣不明智的設(shè)計(jì)呢？采用矩形甚至倒梯形不更好嗎？難道是其中有著某些物理知識(shí)嗎？學(xué)生們決定查找資料，展開研究。最終他們選擇了城墻對(duì)地面的壓強(qiáng)作為研究?jī)?nèi)容。據(jù)查資料，南京明城墻的城墻磚一般是由砂石和粘土燒制而成的，那么燒成后密度大約為2000-2300kg/m3。另一資料顯示，一塊成磚大約長(zhǎng)40cm，寬20cm，厚10cm，重20kg，由此可計(jì)算，城磚密度大約為2500kg/m3，兩者差距不大，取2400kg/m3為磚密度值。每立方米城墻，質(zhì)量竟超過(guò)兩頓，而高達(dá)數(shù)十米的城墻對(duì)地面的壓力可想而知，不光城墻整體對(duì)地面的壓力巨大無(wú)比，上部的城磚對(duì)底部的城磚也同樣會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力，只有盡量減少上部對(duì)下部的壓力，并且同時(shí)增加下部的質(zhì)量以承受更大的壓力，這樣城墻才能穩(wěn)定站立，而不至于遇到敵人時(shí)不攻自破。學(xué)生再采用對(duì)比梯形、長(zhǎng)方形、倒梯形截面對(duì)底部的壓強(qiáng)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)梯形截面的情況下，城墻磚頭對(duì)底部的壓強(qiáng)最小。在這樣的場(chǎng)景教學(xué)過(guò)程中，得到的結(jié)論是次要的，關(guān)鍵在于對(duì)學(xué)生收集科學(xué)證據(jù)的意識(shí)培養(yǎng)。場(chǎng)景教學(xué)可以激勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問(wèn)題。在研究“樹蔭下的光斑”這個(gè)場(chǎng)景中，學(xué)生被這樣一個(gè)獨(dú)特的光學(xué)現(xiàn)象所吸引。身處場(chǎng)景之中，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)光斑的形狀、大小不同，進(jìn)而去研究光斑的形狀由什么決定？光斑的大小與什么因素有關(guān)？光斑究竟是什么。問(wèn)題從現(xiàn)象到本質(zhì)，層層遞進(jìn)，從多個(gè)角度去思考問(wèn)題。場(chǎng)景教學(xué)從生活的實(shí)際場(chǎng)景出發(fā)，必然包含了多重物理知識(shí)。

再以“玄武湖上的船”為研究場(chǎng)景，學(xué)生可以在其中發(fā)現(xiàn)多個(gè)力學(xué)研究的角度，提出問(wèn)題：是什么改變了帆船的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？人向后劃槳船為什么向前進(jìn)？船的運(yùn)動(dòng)方向是如何控制的？學(xué)會(huì)從場(chǎng)景里發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從不同的角度去研究問(wèn)題，在問(wèn)題中思考，在思考中質(zhì)疑。學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)在場(chǎng)景教學(xué)的過(guò)程中得以充分發(fā)揮。

在科技高度發(fā)展的今天，生活場(chǎng)景處處蘊(yùn)含著物理知識(shí)。把生活場(chǎng)景中的物理教學(xué)場(chǎng)景提煉出來(lái)，幫助學(xué)生在場(chǎng)景中發(fā)展模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新這四方面能力，使物理得以與生活交融，來(lái)源于生活，而又應(yīng)用于生活。學(xué)生的科學(xué)思維得到了多元的激發(fā)。對(duì)學(xué)生而言，更符合他們的認(rèn)知規(guī)律，更貼近他們的學(xué)習(xí)實(shí)際，不失為一種百用而不廢的物理教學(xué)方法。

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