初中物理“精設情境、引學啟思”的實踐探究

謝世軍

(江蘇省海安市紫石中學 226600)

2021年版義務教育物理課程標準相對2011年課程標準而言，在“內容標準”的“物質”“運動與相互作用”“能量”“實驗探究”“跨學科實踐”五個主題中，都增加了“情境素材建議”內容.顯然，核心素養視角下初中物理的教學，教師有職責創設適合學生進行物理知識建構的情境，運用自己的知慧和經驗，藝術地把物理概念、物理規律，融入精彩情境，用情境引發學生的注意和興趣，用情境帶動學生的知識建構，用情境活化學生的知識運用.

學生是學習的主體，教師是學習的組織者與引導者，教學離開教師的科學引導，不論情境多么精彩，學生從情境走進物理難，真正達到課程目標更難，甚至可以說不可能.為此，現結合幾十年的教學實踐，運用三個教學案例，說明基于《課標》的建議、教材的素材，設計豐富多彩的物理情境，順應情境的特點、學生的認知，實施科學合理、巧妙自然的引學、啟思.

案例一：“噪聲”概念的歸納

蘇科版初中物理中，關于“噪聲”的概念，沒有設置什么情境，運用言語的描述直接呈現，為了改變這種呆板的課堂，采用下列思路來歸納“噪聲” 的概念.

課前播放黃霄雲演唱的《星辰大海》、課的伊始播放紡織車間短視頻.針對兩種不同聲音問道：兩種聲音分別給我們帶來什么樣的感受？你們喜歡哪種聲音呢？這兩種聲音有什么不同呢？

針對兩種聲音的不同點，大部分學生會從“動聽”和“難聽”角度進行回答.如果教師再進行適當的追問，會有學生回答：紡織車間的聲音是噪音，對人們有害，…….在黑板適當位置板書——動聽、難聽、噪聲，補上幾條線變成簡表.

表1

接著教師追問:動聽的《星辰大海》和難聽的“車間聲音”，在物理角度有什么不同呢？這個問題學生有點為難，稍停片刻，教師不緊不慢地在板書課題《噪聲及其控制》的同時，告訴學生現在就從物理角度探究兩種聲音的不同.

出示、簡介“聲波傳感器”，用其播放“車間聲音”和去掉配音《星辰大海》的波形，引導學生發現兩種聲音在物理學角度的不同點——噪聲的聲源振動無規律，樂音的聲源振動有規律.接著運用自己拍攝的小視頻“值夜班在家補覺的護士對鄰居小孩彈鋼琴的反應”“正在完成作業的學生，對電視機播放武打片的反應”帶領學生歸納總結出：人們不需要的聲音就是噪聲，適時在表中板書——無規律振動、不需要.

梳理噪聲的概念到了瓜熟蒂落、水到渠成的境地.針對表格，引導學生發現 “難聽”“動聽”憑“感覺”來區分噪聲和樂音后，直接告訴學生“無規律振動”“不需要”分別從“物理”“環保”的角度來界定是否為噪聲，適時補上表格中的關鍵詞語——聽覺、物理、環保、角度.這時的學生對樂音的關鍵詞“規律振動”“需要”已經熟知了，就不需要再耗費寶貴的課堂時間來討論和填表了.

案例中情境看似簡單，卻讓學生在不知覺中，從生活、從自然、從實驗走向枯燥乏味的噪聲，在建構物理知識的同時，把握方法、體驗情感，這樣的物理學習，再苦學生也不會感到辛苦，久而久之也就會感悟到物理的樂趣、產生好感.

兩點說明：一是為何選《星辰大海》，期望情景符合學生的生理、心理特點，甚至愛好.《星辰大海》學生熟悉而且喜歡，容易把學生的注意引進教學內容；二是為何刪《星辰大海》的配音，含有配音的聲音比較豐滿，波形圖也就更為復雜，有害于學生發現波形的規律.

案例二：“杠桿”模型的建構.

教材提供如圖1所示的器材，要求學生選擇合適的工具把圖釘拔出來.實際教學中，學生甚至不用工具都能拔出圖釘，失去運用杠桿解決問題的情境，且沒有挑戰性.為此，選擇硬度較大的木板、用帶有螺紋的沙發釘替代圖釘；準備器材時，注意沙發釘和木板間空隙的控制，有的小組只能插進螺絲刀，有的小組可以插進螺線刀和羊角錘.

圖1

學生活動后發現：螺絲刀、羊角錘撬運用如圖2、3所示的方法更為方便.

圖2 圖3

教材中還有如圖4、5所示的開瓶扳手、釣魚竿，根據這些物理實事建立杠桿模型.實際魚竿的頂端比較柔軟，魚竿在不同情境時的支點也不相同，為總結“固定點”“硬棒”帶來困難，而沒有采用這個情境.

圖4 圖5

針對圖2、3、4所示的情境投影思考題：這些工具在工作時有哪些共同點？這樣的問題學生很難直接回答，為此分四步啟思：

第一步畫圖，用力的示意圖表示工具所受的力，學生一般都要畫出通過支點的力和重力.

第二步思考，工具在力的作用下，是怎樣運動的？這些轉動有什么共同點？

生：繞著點轉動.

師：力的作用下繞點轉動(板書).

第三步忽略次要因素，工具所受的力中，哪個力對杠桿的轉動沒有影響、哪個力相對其它力而言可以忽略？在圖中擦掉這兩個力.

生：通過轉動點的力、工具的重力.

第四步，為了工具的正常使用，對工具的材料有什么要求？

生：硬度大.

師：如果這些工具，看成一根棒的話，就必須是一根硬棒(板書：硬棒).

教師針對(黑板已有的)板書強調“這就是工具工作的共同點”點明“物理學中，把這樣的工具稱之為杠桿”.

相關杠桿的名詞如何認識？難點在哪兒呢？

學生對杠桿繞著轉動的點已經很熟悉，即支點的概念直接給出，學生會輕松地在圖2、3、4中標注出杠桿的支點.

難就難在“動力”“阻力”不同點的辨識，如何辨識呢？第一步，組織學生針圖2、3、4討論，一個杠桿上的兩個力作用效果有什么不同?啟發學生發現：手的作用力都是使工具(杠桿)往人們需要方向轉動；另一個力作用效果恰恰相反，阻礙工具往往需要的方向轉動.

第二步，討論不同杠桿上兩個力作用效果的共性？啟發學生發現：一個力最終使杠桿轉動起來，達成使用工具的目的；另一個力越大杠桿越難轉動起來，讓學生意識到這個力是在阻礙杠桿的轉動.

第三步，這時不再糾結，直接告訴學生：物理學把這種阻礙杠轉動的力稱為阻力，使杠桿最終根據人們需要而轉動的力，簡稱使杠桿轉的的力稱為動力.

力臂怎么辦？直接告訴學生什么是動力臂、阻力臂，動力臂、阻力臂統為力臂；通過簡單的案例提醒學生注意是“支點到力的作用線的距離”，不是“支點到力作用點的距離”.例如，在圖4中將動力臂畫成“支點到動力作用點的距離”，帶領學生找錯并糾錯.

這時不要涉及也不能涉及為什么力臂是“支點到力的作用線的距離”而不是“支點到力作用點的距離”.因為涉及了講不清道不明，這個問題延遲到“探究杠桿的平衡條件”都不晚.

案例三：“做功可以改變物體內能”結論的總結

教師提出問題：在寒冷的冬天，怎樣才能讓冰冷的手暖和起來呢？學生根據生活經驗很容易蹦“取暖器”“熱水杯”“嘴對手哈氣”“兩手相互搓”等等，注意運用肢體語言誘導出如圖6、7所示的方案(投影).

圖6 圖7

針對哈氣取暖問道：手暖和了，手的哪些物理量發生改變，如何改變？對此，學生往往回答“溫度升高”，教師沉靜片刻或者追問，很快會有學生意識到“內能增加”(板書：搓手——兩手內能增加).接著追問：哈氣是通過什么方式來改變物體內能的？因為前面剛剛學過“熱傳遞改變物體的內能”，哪些搶嘴的學生會不加思考地答道“熱傳遞”，學生的搶嘴教師不急于表態.

冷場片刻，針對“哈氣”問：哈氣時熱是如何傳遞的？啟發學生發現哈氣暖和的原因：水蒸氣的溫度高于手的溫度，水蒸氣直接傳熱給手；更重要的水蒸氣在手上液化放熱.這時的學生知其然(表象)——水蒸氣傳遞熱給手，更知其所以然(本質)——主要是水蒸氣液化放熱.

經常體驗這樣的分析、判斷，學生會逐步明確物理知識不是獨立的，看似不同的物理知識可能會存在某種關聯，有益于物理觀念的落實，有益于科學論證能力的發展.

到了討論“搓手”的時候，教師問：搓手暖和，熱是從何而來？啟發學生發現：搓手取暖不是熱傳遞改變物體的內能而是摩擦力做功的結果.

精設情境、引學啟思可以長足地發展物理學科核心素養，但要注意循序漸進，要求不能過高、速度不能過快，注意習得與養成，不拔苗助長，學生以做到的當然由他們來.