核心素養(yǎng)視角下物理教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)探討①

彭憲流

(廣東省英德市教師發(fā)展中心,廣東 清遠(yuǎn) 513000)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出:在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過程中要重視情境的創(chuàng)設(shè),教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè),對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。[1]《國務(wù)院辦公廳關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》明確指出:課堂教學(xué)應(yīng)積極探索基于情境和問題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等教學(xué)方式。課堂是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的主陣地,建構(gòu)物理概念、探究物理規(guī)律和應(yīng)用物理知識解決具體問題都應(yīng)結(jié)合實(shí)際的情境。

1 教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)簡介

杜威說過:人的思維源于直接經(jīng)驗(yàn)的情境。建構(gòu)主義理論認(rèn)為：最好的學(xué)習(xí)方法不是僅僅聆聽別人的介紹和講解,而是讓學(xué)習(xí)者在現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)環(huán)境中去感受和體驗(yàn)。知識是對實(shí)際事物及其運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律的反映,是人類從實(shí)踐活動(dòng)中得來的,知識本身具有豐富生動(dòng)的實(shí)際內(nèi)容。而書本表征知識采用的是抽象簡約的語言文字和符號圖表,在學(xué)習(xí)知識過程中,學(xué)生應(yīng)該把書本的語言文字、符號圖表與它們所代表的實(shí)際事物聯(lián)系起來。

教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)是指教師在教學(xué)過程中，有目的地引入具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動(dòng)具體的場景，以便引起學(xué)生情感與行為的參與，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解教材與所學(xué)知識。在物理教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心創(chuàng)設(shè)與物理知識密切相關(guān)、與生活實(shí)際緊密相連的物理情境來展開教學(xué),切實(shí)改變學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式。通過情境觸動(dòng)學(xué)生的內(nèi)心,讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí),體驗(yàn)物理概念和規(guī)律的建構(gòu)過程，發(fā)散思維，培養(yǎng)能力，應(yīng)用知識，發(fā)展核心素養(yǎng)。

2 教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)功能

在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過程中,只有創(chuàng)設(shè)的情境既符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,也符合學(xué)生的心理特征,才可能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,以積極主動(dòng)的態(tài)度認(rèn)真思考。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境,激活新課引入

好的新課引入不僅能把學(xué)生剛上課時(shí)分散的注意力集中起來,撥動(dòng)學(xué)生心弦,還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng),保證教學(xué)效果。

例如,在“勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛”一課的教學(xué)引入環(huán)節(jié),可以播放學(xué)校門口斑馬線上同學(xué)們正在過馬路時(shí)汽車減速停下來的視頻。展示生活中汽車在復(fù)雜路況的行駛情景(圖1),還有“人行橫道標(biāo)識牌”和“人行橫道預(yù)告標(biāo)線”等相關(guān)交通標(biāo)志(圖2),讓學(xué)生了解它們的含義,增強(qiáng)其道路交通安全意識,引入汽車運(yùn)動(dòng)與安全行駛的課題。

圖1

圖2

又如,在引入“失重和超重”的教學(xué)時(shí),可以先讓學(xué)生回想自己乘電梯過程中的感受,小組交流后,播放一段教師在電梯里站在體重計(jì)測量體重的視頻(圖3)。靜止時(shí)體重計(jì)讀數(shù)顯示為55.4kg,通過旁邊的電梯按鈕燈顯示,隨著電梯開始上升,體重計(jì)顯示的讀數(shù)逐漸增大；電梯穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)示數(shù)又恢復(fù)正常；快要到達(dá)所要去的樓層時(shí),體重計(jì)示數(shù)慢慢減小然后恢復(fù)正常。促使學(xué)生思考:乘電梯過程中老師的體重變化了嗎？是什么原因?qū)е麦w重計(jì)示數(shù)發(fā)生變化？有怎樣的規(guī)律？帶著這些問題,很自然地進(jìn)入到“失重與超重”的課堂教學(xué)中。

圖3

物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)注重創(chuàng)設(shè)源于現(xiàn)實(shí)世界、貼近學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的生活場景來呈現(xiàn)教學(xué)任務(wù),讓學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)物理問題,通過展示有趣實(shí)驗(yàn)、生活場景等方式,激發(fā)學(xué)生求知的興趣和欲望,開展新課教學(xué)。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境,體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程

體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生通過自己的親身經(jīng)歷、親身體驗(yàn)等,在真實(shí)物理情境中建構(gòu)物理概念或規(guī)律。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)不同于探究實(shí)驗(yàn),它的目的是讓學(xué)生通過親身經(jīng)歷的實(shí)踐活動(dòng)捕獲身體的感官信息,從而獲得豐富的感性認(rèn)識，鞏固理論知識,進(jìn)而對物理現(xiàn)象進(jìn)行更進(jìn)一步的探索,為物理概念的建構(gòu)以及物理規(guī)律的理解提供幫助。

例如,在“勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛”教學(xué)中,利用“反應(yīng)時(shí)間測量儀”讓學(xué)生輪流模擬駕駛汽車緊急剎車場景。突然亮起的紅燈代表路上出現(xiàn)危險(xiǎn),學(xué)生需要馬上把踩在“油門”上的右腳挪過來，踩下“剎車踏板”進(jìn)行緊急制動(dòng),顯示屏把學(xué)生這個(gè)過程的“反應(yīng)時(shí)間”準(zhǔn)確地顯示出來。展示現(xiàn)實(shí)生活中駕駛員的反應(yīng)時(shí)間是道路行車安全不能忽略的因素,而且讓學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,可以起到很好的課堂互動(dòng)效果。[2]

又如,在“共點(diǎn)力平衡”教學(xué)中,可以模仿大橋的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)“棉簽橋梁”實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生觀察棉簽棒的造型與橋梁造型的相似之處(圖4)。讓學(xué)生不斷增加懸掛的重物以檢驗(yàn)“橋梁”的承受力,在掛了多個(gè)重物后才被拉垮,學(xué)生會(huì)驚嘆于物體結(jié)構(gòu)的神奇作用。

圖4

教學(xué)中的體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)可以提高物理知識的可感受性,把學(xué)生的親身體驗(yàn)轉(zhuǎn)化為物理知識,給學(xué)生留下深刻的印象,而且很好地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣和愿望。

2.3 創(chuàng)設(shè)情境,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究

物理實(shí)驗(yàn)既是物理教學(xué)的內(nèi)容，又是重要的教學(xué)方法,是幫助學(xué)生建構(gòu)概念和理解規(guī)律的重要途徑,也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的載體。

例如,在“洛倫茲力”教學(xué)中,對于洛倫茲力的大小公式f=qvB,傳統(tǒng)的做法是通過安培力的微觀本質(zhì)進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出。教學(xué)過程雖然也是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?但學(xué)生缺少了探究過程的體驗(yàn),沒有體現(xiàn)物理學(xué)科特色。可以利用“陰極射線管”演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生對洛倫茲力大小的影響因素進(jìn)行猜想,再利用自制的實(shí)驗(yàn)器材“洛倫茲力演示儀”(圖6),讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。演示儀通過套在中間石墨電極上的輕薄塑料膜繞電極轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間(秒表測量)間接測量洛倫茲力的大小；改變硫酸鈉溶液的濃度實(shí)現(xiàn)微觀單元中總電荷量的改變；改變磁場電流和電場電壓來改變B和v。實(shí)驗(yàn)采用控制變量法定性探究洛倫茲力f與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷量q、電荷運(yùn)動(dòng)速度v之間的關(guān)系,學(xué)生在清楚演示儀的原理后,就能夠以小組形式完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探究。

圖6

又如,在“失重和超重”教學(xué)中,可以讓學(xué)生利用Phyphox(手機(jī)物理作坊)測量自己站在體重計(jì)上蹲下和站起兩個(gè)過程的a-t圖像,分析截屏圖像中運(yùn)動(dòng)過程相應(yīng)的加速度變化情況。圖像記錄下來的過程是學(xué)生親身經(jīng)歷過的,所以在這個(gè)過程中對于加速度與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系學(xué)生能理解得非常深刻。最后介紹Phyphox軟件的其他功能,鼓勵(lì)學(xué)生打破實(shí)驗(yàn)的空間限制,在課后進(jìn)行自主探究,激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新潛能。

在物理課堂教學(xué)中應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn),若能巧妙地設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)或?qū)μ骄繉?shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新,不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,還能提高其物理知識的應(yīng)用能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

2.4 通過情境創(chuàng)設(shè),達(dá)成學(xué)以致用

在教學(xué)中應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)生活實(shí)際和科學(xué)技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的能力,讓學(xué)生充分感受到課堂所學(xué)知識所蘊(yùn)含的應(yīng)用價(jià)值。

例如,在“勻變速直線運(yùn)動(dòng)與汽車安全行駛”教學(xué)中,布置學(xué)生完成作業(yè):機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)似隈{駛、酒后駕駛、醉酒駕駛等交通違法行為往往會(huì)造成重大人員傷亡的交通事故,你可以用學(xué)過的物理知識進(jìn)行解釋嗎？又如,在“電功率”教學(xué)后,可以布置學(xué)生調(diào)查家里的各種用電器的額定功率,寫一篇關(guān)于家庭節(jié)約用電的小論文。

利用開放性的真實(shí)情境問題,強(qiáng)化物理知識與生活生產(chǎn)的聯(lián)系,讓學(xué)生學(xué)以致用,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),使學(xué)生主動(dòng)參與情境問題的思考,提高學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力。

3 教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的原則

創(chuàng)設(shè)情境讓知識與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來,使學(xué)生如聞其聲,如臨其境,突出體驗(yàn),加強(qiáng)感知,是實(shí)現(xiàn)“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變的基本途徑。

3.1 緊扣教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)學(xué)科特色

情境的創(chuàng)設(shè)是為課堂教學(xué)服務(wù)的,所以情境創(chuàng)設(shè)要緊扣教學(xué)內(nèi)容,凸現(xiàn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)。創(chuàng)設(shè)的情境要體現(xiàn)物理探究的原由、過程和應(yīng)用場景,這樣的情境才能有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和熱情,幫助學(xué)生體驗(yàn)概念和規(guī)律的建構(gòu)過程,準(zhǔn)確理解學(xué)科知識的內(nèi)涵。[3]

3.2 關(guān)聯(lián)生活實(shí)踐,升華感性認(rèn)識

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識之前,基于生活經(jīng)驗(yàn)形成了大量的經(jīng)驗(yàn)性常識,在此基礎(chǔ)上建構(gòu)概念、應(yīng)用規(guī)律,可以強(qiáng)化物理知識與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián),概括事物的共同屬性并抽象本質(zhì),實(shí)現(xiàn)從感性到理性,從經(jīng)驗(yàn)常識到物理知識的轉(zhuǎn)變。[4]為此,創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境應(yīng)該是學(xué)生生活實(shí)踐中常見的、熟悉的、具體的事物或場景,促進(jìn)學(xué)生的感性認(rèn)識向理性認(rèn)識轉(zhuǎn)化和升華,總結(jié)對比得出規(guī)律,使學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì),超越自身狹隘經(jīng)驗(yàn)的限制,培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

3.3 遵循認(rèn)知規(guī)律,引發(fā)積極思維

學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)是一個(gè)從簡單到復(fù)雜的螺旋式上升的過程,因此在教學(xué)中要依據(jù)學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知,考慮好物理知識的銜接與過渡,架設(shè)有層次、有梯度的階梯，使學(xué)生在已有生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上建構(gòu)物理概念和感悟科學(xué)方法,引發(fā)積極思維,領(lǐng)悟物理知識,感悟物理之美。

4 結(jié)語

核心素養(yǎng)視角下的高中物理教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為主體,以情境為載體,以解決問題為落腳點(diǎn),注重加強(qiáng)物理知識與生活經(jīng)驗(yàn)、實(shí)際情境的關(guān)聯(lián)。課堂教學(xué)把知識情境化、情境問題化、問題層次化,關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。讓學(xué)生在情境中經(jīng)歷知識的建構(gòu)過程,自覺地把解決問題的思想和方法遷移到其他領(lǐng)域,解決新問題,形成必備的品質(zhì)和創(chuàng)新能力,核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也就在潛移默化中得到落實(shí)。