物理課堂中的遷移式情境教學

封玉林

新高考改革在上海已經實行多年，伴隨著制度的變革，考試內容和形式的改變是教師和學生關注的重中之重。對物理學科而言，不難發現一個事實：新的選考模式相對于原先的考試難度降低了，而對物理學基本核心素養的要求更高了。尤其在物理觀念的建立、科學思維的提升、實驗探究以及科學態度等能力方面提出了更高的要求。伴隨著命題者如何考查學生各項素養并體現出區分度的思考，情境化的出題模式便隨著考改應運而生。針對這種情況，高中物理教學過程中應適度地加入情境教學模式，通過一些學生頭腦中已有的常識作為切入點，為學生營造更加豐富有趣的情境，激發學生學習興趣，最終加深對概念的理解和運用能力。

一、情境式教學的三個步驟

物理教學應該是從情境中來，再到情境中去。創設情境其實只不過是情境教學的一個起始環節，完整的情境教學至少應該包括三部分，即情境化、去情境化與再情境化物理教學。既要讓學生從紛繁復雜的現象中發現普遍規律并建立起揭示其本質特征的物理概念，實現從情境到概念的理論構建——即從“情境化”到“去情境化”的過程，又要能將概念還原到現實情境中用于解決實際問題，實現從概念到應用的經驗還原——即從“去情境化”到“再情境化”的過程。

（一）情境化：產生問題

中學生的認知發展水平處于形象思維和抽象思維的過渡階段，處于這一階段的學生，能夠理解并解決簡單的抽象問題，但對于從未接觸過的概念仍需要一定的感性認知來支撐，在教學中需要“情境”的支撐，來使學生獲得關于未知內容的感性認識。感性認識是發展理性認識的基礎，良好的教學情境則可以給學生提供感性的認知經驗，為知識的建構做好準備。從學習心理角度看，有趣的情境能調動學生的學習興趣，促進學習活動的持續進行;從學習經驗角度看，熟悉的情境為學生提供了感性認識的基礎，促進了概念形成;從學習發展角度看，情境的變化能帶動知識的遷移，發展學生的思維，引出核心問題。而從教師的教學來看，如何在建立概念、引導學生由感性思維到抽象思維的過程中，創設“情境”以及由“情境”設計出怎樣的“問題”成為最關鍵的環節（或者說，提問永遠是課堂的藝術所在）。如在講解產生滑動摩擦力的條件時，可現場演示將粉筆擦沿著豎直黑板面自由下落，此過程中雖然板擦與黑板接觸但由于沒有相互之間的彈力，所以就不會將黑板上的字擦除，由此引出產生摩擦力的條件。

（二）去情境化：分析問題

“去情境化”重視從感性認識到理性認識的飛躍，通過具體情境幫助學生形成形象的思維和感性的認識，但對于這些繁復的知識僅靠學生自己在情境中建構是遠遠不夠的。教學的主要任務是幫助學生筑起知識的大廈，使其獲得大量抽象概括的一般化知識和思維方法，形成知識體系。所以在情境教學中我們既要為學生呈現一定的具體情境，又要幫助他們脫離情境，建構一般化的知識。這就需要教師進行情境教學中的第二個環節——“去情境化”。“去情境化”是指將知識從具體的情境中分離抽象出來，從而超越情境，成為概括性的知識，是情境教學中重要的一環。

（三）再情境化：重現問題

再情境化實際上就是通過概念與遷移情境相結合，進一步對概念進行辨析和應用，對概念雛形中的細節進行調整，最終形成科學而系統的解決方案，并對概念的本質特征和思維方式進行鞏固和應用。學生解決問題的能力是知識應用能力的更高進階，在本質上可以看成是一種學習遷移能力。創設這些條件性情境的目的，也是希望使學生的學習內容情境化，或者期望學生將知識遷移到新的情境中，更好地解決新情境下的問題。情境教學中的“再情境化”就凸顯出了其促進學習遷移的重要意義。

二、情境式教學案例

情境下的考題也就是“信息題”，是指通過將考生所掌握的公式、原理、結論、生活中的場景、最新科技成果等以已知的信息滲透在某一物理問題中，要求考生臨場自主閱讀、獨立提取題目中的信息、結合頭腦中的原有知識進行模型構建，在全新的情境中將學過的知識即時應用于真實問題解決中的試題。其優點：情境新，閱讀量大，貼近生活。由于信息題的“信息”具有新穎性，要求考生在考場上即時自主閱讀，領會信息的含義，即時結合原有知識構建物理模型。而在平時訓練中，學生接觸到此類情境題，往往憑主觀感覺，很容易割裂理論和情境，造成此類問題大量失分。這就意味著教師更需要去引導學生學會超越情境，還原本質，形成概括化知識，最終實現遷移，即為“去情境化—再情境化”的習題教學模式。

（一）結合案例，提出問題

情境：如圖是F1方程式賽車比賽中“上”賽道的一個直角彎角，賽車手駕駛賽車從圖片右下角進入視線，圖中標出的是賽道的內外兩側，請問在過彎不減速的情況下，他應該選擇的最合理的過彎路線是（ ）

對于此類問題學生普遍按照直覺去處理問題，而非找到理論去解釋現象，為此筆者設計以下問題去引導學生的思維：

1.轉彎過程中，賽車在水平方向受到幾個力？找到水平方向的外力并作出受力分析圖。

2.請根據勻速圓周運動特點，思考合力的作用是什么？如何選擇物理公式求出轉彎速度和轉彎半徑的關系？

3.賽車是一項追求極限速度的項目，在最大靜摩擦力一定的情況下，談談如何理解最佳過彎的路線。

在這三個問題的引導下，將賽車轉彎這一情境抽離出題目，將它變成在水平方向作勻速圓周運動的力學問題。在剝離復雜情境后，便于學生搭建最基本的力學模型，為接下來的去情境化的登場做好鋪墊。

（二）抽絲剝繭，還原本質

學生在對情境有了一定的分析之后，教師適時給出學生熟悉的模型進行類比。

模型：一個圓盤在水平面內勻速轉動，盤面上有一個物體相對轉盤靜止，隨盤一起做勻速圓周運動，物體與圓盤之間的最大靜摩擦力為Ff，試分析物體在距圓盤中心不同位置處的最大線速度。

學生在與之前的模型對比之后，發現抽象過的賽車模型與圓盤模型同出一轍，靜摩擦力提供向心力，根據F向=m■可知，在向心力一定的情況下，半徑越大，對應的線速度也越大。所以在賽車問題中，在最大靜摩擦力一定的情況下，為獲得最大的過彎速度，應選擇最大轉彎半徑的路徑，即外內外這一路徑。從特殊到一般的思路，摒棄特殊情境帶來的干擾，找到共性，真正實現知識的遷移和靈活應用。

（三）情境回歸，獲得新知

與“情境化”類似，“再情境化”同樣是通過創設情境來幫助學生學習，但此時情境的創設卻又區別于“情境化”，此時情境創設的目的是發展學生更高階的解決問題的能力，期望學生將知識遷移到新的情境中，通過新情境的遷移螺旋式提升學生解決實際的能力。

情景回歸1：在高速公路的拐彎處，為什么將路面設計成外高內低？

情境回歸2：如圖所示，在某路段汽車向左拐彎，司機左側的路面比右側的路面低一些。汽車的運動可看作是做半徑為R的圓周運動。設內外路面高度差為h，路基的水平寬度為d，路面的寬度為L，已知重力加速度為g，要使車輪與路面之間的橫向摩擦力（即垂直于前進方向）等于零，則汽車轉彎時的車速應等于多少？

情境回歸3：如圖所示，火車道轉彎處的半徑為r，火車質量為m，兩鐵軌的高度差為h（外軌略高于內軌），兩軌間距為L（L>>h），求：火車以多大的速率v轉彎時，兩鐵軌不會給車輪沿轉彎半徑方向的側壓力？

以上三個問題是一種遞進的關系，在掌握圓盤模型的基礎上，從第一個問題出來做出定性分析到第二個問題的定量計算，直到第三個問題的定量討論。多次體驗了與情境模型的深度匹配，并不斷進行決策的優化——這既是一個倒推驗證的過程，更是一個體系生成的過程。

三、小結

在突出以學生為主體的高中物理教學課堂的背景下，情境式教學已經逐漸顯現出其優勢，不僅符合學生的思維習慣，能充分調動學生學習積極性，也符合新課標對于高中物理教學的要求，并在教學實踐中發揮著積極有效的作用。如何在日常教學中結合學生已有的知識經驗，引導學生更多地從理性思維角度而非感性直覺角度去思考問題，如何營造一種和諧的教學氛圍，不斷豐富教學方法、教學情境，通過問題情境教學培養學生自主學習的能力，最終促進物理課堂教學質量的提高，這對于教師也提出了更高的要求。

參考文獻：

[1]胡志強.淺析高中物理教學中問題情境的創設[J].中國校外教育，2019（17）：96.

[2]梁沛林.從物理核心素養培養談物理課堂情景化實驗引入[J].物理通報，2020（2）：36.

[3]趙航.基于情境化、去情境化、再情境化探究式案例教學模式研究[J].管理案例研究與評論，2015（6）：30.