著力核心素養(yǎng)創(chuàng)建物理情境

黃建延

摘 要：高中物理難學(xué)，難就難在學(xué)生無(wú)法理解并構(gòu)建物理情境。本文通過(guò)畫(huà)圖、視頻、多媒體教學(xué)三方面來(lái)闡述如何構(gòu)建物理情境。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);創(chuàng)建;物理情境

在教學(xué)中，經(jīng)常有學(xué)生來(lái)找我解答物理問(wèn)題。通過(guò)給學(xué)生答疑過(guò)程，發(fā)覺(jué)學(xué)生通常對(duì)題目所創(chuàng)設(shè)的物理情境無(wú)法理解和想象。通俗的說(shuō)就是無(wú)法讀懂題目所表達(dá)的物理意思，自然就無(wú)法下筆解題。還經(jīng)常遇到學(xué)生（特別是女生）會(huì)無(wú)比困惑的對(duì)你說(shuō)：“老師，你上課所講的我都能聽(tīng)懂，也能理解。可是一遇到作業(yè)，我就做不出來(lái)！”這種情況我相信所有的物理老師都遇到，而且是普遍現(xiàn)象！其實(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理有這樣的困難，最根本的原因是無(wú)法理解并構(gòu)建物理情境！在教學(xué)中，有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情境，對(duì)學(xué)生學(xué)好物理有很大的幫助。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的設(shè)備，從畫(huà)圖、視頻、多媒體教學(xué)這三方面來(lái)說(shuō)說(shuō)。

一、畫(huà)圖

物理教學(xué)中，少不了要畫(huà)圖。而利用畫(huà)圖幫助學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情境是最簡(jiǎn)便的方法。在畫(huà)圖中有四種形式的圖，分別是簡(jiǎn)易圖、三視圖、受力分析圖、運(yùn)動(dòng)軌跡圖。

（一）簡(jiǎn)易圖 簡(jiǎn)易圖能用簡(jiǎn)潔的線條畫(huà)出人或動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)或情況，形象而生動(dòng)。在教學(xué)中，經(jīng)常有學(xué)生看到我畫(huà)出的簡(jiǎn)易圖而贊驚嘆。通過(guò)學(xué)生發(fā)出的驚嘆聲成功的引起學(xué)生興趣或好奇，這對(duì)后面的教學(xué)有很大的幫助，也為引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情境成功了一大步。

例如：小車(chē)與木箱緊挨著在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一人站在小車(chē)上用力向右迅速推出木箱。關(guān)于上述過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.人和木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

B.小車(chē)與木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

C.人、小車(chē)與木箱三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

D.木箱的動(dòng)量增量與人、小車(chē)的總動(dòng)量增量不相同

在講解這類(lèi)題，我是先根據(jù)題意，幫助學(xué)生在腦海中形成一個(gè)場(chǎng)景：一人站在小車(chē)上去推冰面上巨大的木箱。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下，容易在腦中生成這樣的一個(gè)場(chǎng)景。但這還只是一個(gè)比較模糊抽象的物理情境，然后用簡(jiǎn)易圖畫(huà)出腦海中想象出的場(chǎng)景，這就將抽象變?yōu)榫唧w。如右圖所示。這就是用簡(jiǎn)便的線條將這道題所表示出的物理情境非常生動(dòng)形象的展示在學(xué)生眼前。學(xué)生在高中學(xué)習(xí)物理就是缺乏將文字所描繪的物理情境自己構(gòu)建出來(lái)。用簡(jiǎn)易圖將題目所描繪的物理情境畫(huà)出來(lái)，學(xué)生容易上手，也容易接受掌握。

（二）三視圖 所謂的三視圖就是立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖（俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖）。在上安培力、洛倫茲力和電磁感應(yīng)這些章節(jié)時(shí)，學(xué)生很難將題目文字或圖片轉(zhuǎn)化成所需要構(gòu)建的物理情境，所以在學(xué)習(xí)這些知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，學(xué)生看到題目腦袋大，頭暈眼花，從心里就抗拒它！在教學(xué)中，可以展示教具，讓學(xué)生直觀的感受同一個(gè)物體從不同角度去看是不同的樣子。就像宋代著名詩(shī)人蘇軾寫(xiě)的《題西林壁》：“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同。不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中。”在實(shí)際教學(xué)中，我經(jīng)常用身邊的東西，比如學(xué)生的筆、水杯、書(shū)這些容易獲得的實(shí)物來(lái)幫助學(xué)生如何用不同的角度觀察物體，同時(shí)幫助學(xué)生將看到的用簡(jiǎn)易圖畫(huà)出來(lái)。例如：平面圖就比立體圖來(lái)得直觀，對(duì)后面的受力分析就有很大幫助。而從立體圖要變成平面圖就需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷引導(dǎo)幫助學(xué)生形成空間與平面的轉(zhuǎn)化，將抽象的物理情境具體化。

（三）受力分析圖 學(xué)習(xí)物理受力分析是基本技能，畫(huà)受力分析圖也是基本功。通常學(xué)到知識(shí)越多，意味著物體受力情況也越復(fù)雜。而將復(fù)雜的受力情況用具體的圖畫(huà)出來(lái)，這也是創(chuàng)設(shè)物理情境的一個(gè)必不可少的好方法。

例如：三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中相反。則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2L3所在平面垂直

B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1L2所在平面垂直

C.L1L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1：1：3

D.L1L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為3：3：1

講解這類(lèi)題，我一般是先從學(xué)生那里拿來(lái)三支筆（這樣做是讓學(xué)生明白身邊的學(xué)習(xí)用品是可以幫助自己建立空間思維），然后立在黑板上，讓學(xué)生看是不是像題目所畫(huà)的圖形那樣，通過(guò)直觀的觀察，學(xué)生頓時(shí)明白！然后再告訴學(xué)生這就是剖面圖。從空間思維轉(zhuǎn)化成平面思維，進(jìn)而再逐一對(duì)每根導(dǎo)線進(jìn)行受力分析。如圖所示，這樣畫(huà)出的受力分析圖一目了然，學(xué)生接受起來(lái)也容易，既鍛煉了學(xué)生的解題能力，又對(duì)創(chuàng)設(shè)物理情境，構(gòu)建物理思維循序漸進(jìn)。

（四）運(yùn)動(dòng)軌跡圖 在教學(xué)中，學(xué)生要養(yǎng)成用工具畫(huà)圖的習(xí)慣是需要教師在平時(shí)教學(xué)中不斷強(qiáng)調(diào)和強(qiáng)化的。這就需要教師在平時(shí)教學(xué)中要注意畫(huà)圖一定要用工具畫(huà)圖，用實(shí)際行動(dòng)來(lái)引導(dǎo)和影響學(xué)生。講解帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這類(lèi)知識(shí)的時(shí)候，如果不作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，是無(wú)法將題目的物理情境通過(guò)圖形創(chuàng)設(shè)出來(lái)，也就更談不上解題了。

例如：如圖，在屏蔽裝置底部中學(xué)位置O點(diǎn)放一醫(yī)用放射源，可通過(guò)細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v=3.2х106m/s的a粒子。已知屏蔽裝置寬AB=9cm，縫長(zhǎng)AD=18cm，a粒子的質(zhì)量m=6.64х10-27kg，電荷量q=3.2х10-19C.若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一條勻強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)隔離輻射。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.332T，方向垂直于紙面向里，整個(gè)裝置放于真空環(huán)境中。

1.若所有的a粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場(chǎng)的寬度d至少是多少？

2.若條形磁場(chǎng)的寬度d=20cm，則射出屏蔽裝置的a粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間各是多少？

這類(lèi)題目雖然有難度，但是可以通過(guò)這類(lèi)題畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，讓學(xué)生感受如此高大上的題也是可以解出來(lái)的。如右圖乙所示，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖來(lái)創(chuàng)設(shè)物理復(fù)雜的情境不再是海市蜃樓。

二、視頻

現(xiàn)在教學(xué)的條件越來(lái)越好，每個(gè)班級(jí)有配套的電腦、投影儀、顯示器，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全程覆蓋，所以在創(chuàng)設(shè)物理情境更加的方便快捷。圖片、動(dòng)畫(huà)，影視資料等等更能直觀的展示出所需的物理情境。

（一）圖片和動(dòng)畫(huà)

圖片比文字更能吸引人的注意力。現(xiàn)在的教科書(shū)也是增添了許許多多的圖片，顯得五彩斑斕，讓課本不再枯燥而沒(méi)有吸引力。2020年將使用的普通高中物理新教材就增添了許多的圖片，這樣變動(dòng)非常符合核心素養(yǎng)下為創(chuàng)設(shè)物理情境更直觀。例如，新教材必修第一冊(cè)第一章第三節(jié)練習(xí)第三題中就增添了子彈頭穿過(guò)撲克牌時(shí)的照片（如左圖所示）。第六題龜兔賽跑寓言故事則增添了一組動(dòng)畫(huà)圖片，超萌可愛(ài)而生動(dòng)具體，非常符合學(xué)生心理特點(diǎn)。

（二）影視資料

在所有的方法中，影視資料是最能完整反映出整個(gè)物理過(guò)程，有些物理現(xiàn)象和物理情境是學(xué)生無(wú)法想象，而影視都能展示出來(lái)。在教學(xué)中通常會(huì)用影視資料將某個(gè)有趣的物理現(xiàn)象或物理實(shí)驗(yàn)播放出來(lái)，在最初給學(xué)生留下深刻印象，對(duì)物理情境的創(chuàng)設(shè)有很大的幫助。初印象深刻的作用就體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

三、多媒體

現(xiàn)代化信息技術(shù)已經(jīng)深度融合在平時(shí)的教學(xué)中，有些很難用語(yǔ)言描繪，很難想象的物理情境可以借助現(xiàn)代化教學(xué)來(lái)完成。通常會(huì)用到實(shí)物投影儀展示，視頻播放，還可以現(xiàn)場(chǎng)直播。上個(gè)月在福建莆田一中舉辦的普通高中物理新教材培訓(xùn)的時(shí)候，我有幸參加并觀摩了兩節(jié)省級(jí)公開(kāi)課。其中莆田一中的歐劍雄老師上的《加速度》這堂課令人耳目一新。他在公開(kāi)課上做得探究實(shí)驗(yàn)的展示臺(tái)跟平時(shí)看到?jīng)]有什么區(qū)別。通常展示演示實(shí)驗(yàn)只有一小部分學(xué)生能夠觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可觀距離是有限的。結(jié)果在公開(kāi)課上歐劍雄老師做了一個(gè)小變化：他讓一個(gè)學(xué)生用他的手機(jī)將他做得實(shí)驗(yàn)（包括儀器數(shù)據(jù)變化）全程拍攝下來(lái)。同時(shí)手機(jī)與教室的多媒體相互鏈接，將手機(jī)屏幕的一切同時(shí)在教室的大屏幕播放出來(lái)，讓全體學(xué)生（包括教室后面觀摩的老師）都能清楚看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這其實(shí)就是我們經(jīng)常在電視節(jié)目中看到的現(xiàn)場(chǎng)直播，效果非常好！