核心素養視域下的高中物理情境教學實踐

李池華

(廣東省英德市第一中學,廣東 清遠 513000)

《普通高中物理課程標準(2017年版)》指出:學科核心素養是學科育人價值的集中體現,是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力,物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。[1]課堂是落實核心素養培養目標的主陣地,在課堂教學中要重視情境的創設,強化物理知識與生活生產的聯系,在真實情境中發現問題,通過分析和建立物理模型的過程,提高學生應用物理知識解決實際問題的能力。

1 情境教學是落實核心素養培養目標的保證

情境教學是指學生在教師的引導下,在情境中發現問題,在體驗探究中建構概念、發現規律,在應用中與實際、社會聯系起來,這也是物理課程改革對教學提出的要求。情境教學對培養學生的物理學科核心素養具有重要作用,無論是物理概念、物理規律的教學,還是物理問題解決的教學都需要結合具體的情境來實施。

物理情境滲透在核心素養的每一個方面,對培養學生的核心素養有著重要的作用與價值。物理情境是學生獲得物理知識、深刻理解基本概念、掌握基本規律的重要途徑,可見物理情境對學生建構“物理觀念”具有重要的意義。在實際情境中發現問題,經過分析思考后形成問題解決的思路和方法,讓學生掌握科學思維方法,促進問題解決能力、批判性思維能力、創造性思維能力等高階能力的發展,最終提高科學思維能力。學生在情境觀察后提出物理問題,設計并確定實驗方案，進行實驗和收集數據,分析處理實驗數據后基于證據得出結論,在實驗過程中學生之間進行交流、評估和反思,整個過程就是科學探究中問題、證據、解釋、交流等四個要素的具體體現。基于生活中的真實情境提出需要研究的問題,根據所研究的對象和問題特點,抓住主要因素,認清事物的本質,把生活情境進行簡化,建構相應的物理模型,運用所學物理知識解決問題。把物理知識進行遷移應用于社會和生活,正是物理學科核心素養中科學態度與責任的具體體現。

2 在情境教學中培養學生的核心素養的途徑

2.1 在生活情境中建構物理概念

物理概念的建構需要創設情境,學生在學習物理概念之前,基于生活經驗形成了經驗性常識,建立學生生活經驗和物理知識的聯系,使抽象的物理知識形象化、具體化,進而激發學生的學習興趣,降低新知識點的理解難度,增強學生的學習自信,實現從感性到理性、從經驗常識到物理觀念的轉變。

例1：在學習“運動的描述”時,需要引入描述運動的基本概念,如質點、時間與時刻、路程和位移、速度、加速度等。高中物理與初中物理知識間存在“臺階”,教學中要注意聯系生活,幫助學生辨析生活概念與物理概念,明確新舊知識間的聯系與區別,通過知識遷移,使學生掌握新知識。設計聯系生活的情境,讓學生觀察老師在教室里走一圈的運動并進行描述,學生很容易說出：“走得快”“走得遠”“走得久”“從教室門口走到講臺”等,這些描述和初中物理“速度”“路程”“時間”“位置變化”等物理概念相對應。生活中對運動的定性描述,并不能準確反映物體運動的具體差異,但應用相關物理量可以進行定量描述。物理學中許多物理概念和物理規律都具有定量的含義,通過與生活情境的關聯,體現“物理來源于生活”的理念。[2]

評析:創設生活情境展示其與物理學的聯系,激發學生思考,幫助學生在已有生活經驗基礎上建構物理觀念,讓學生從情境中認清物理概念的內涵,變抽象為形象,變枯燥為生動,提高了學生學習物理的興趣,使學生更快地適應高中物理學習。

2.2 在練習情境中體驗實驗

在習題教學中應該注重創設題目所描述的情境,將物理情境直接展示在學生面前,甚至讓學生現場體驗,通過重現或親身體驗練習中的情境,加強物理知識與真實情境的關聯,重視學生的親身體驗和課外延伸,把建模的機會交給學生,從而發現情境中所蘊含的物理本質。

例2：如圖1所示,甲、乙兩位同學做“拔河”游戲,兩人分別用伸平的手掌托起一長凳的一端,在乙端的凳面上放4塊磚,保持凳子水平,然后各自向兩側拖拉。若凳子下表面各處的粗糙程度相同,甲、乙同學手掌粗糙程度也相同,則下列判斷正確的是( )。

圖1

A. 凳子向甲方移動

B. 凳子向乙方移動

C. 凳子向兩位同學中體力較大的一側移動

D. 凳子向兩位同學中體重較大的一側移動

教學設計:學生對摩擦力的理解難度較大,可以轉換問題的解決方式,課堂上讓學生按照練習情境進行模擬實驗,用書本代替凳子,用字典代替磚塊進行模擬實驗,根據實驗的結果就可以得到正確答案：B。

又如,在“失重和超重”教學中,可以讓學生利用課前安裝好的手機軟件“手機物理作坊”(Phyphox)，展示自己站在體重計上蹲下和站起兩個過程的a-t圖像,然后分析截屏圖像中與運動過程相應的加速度變化情況。圖像記錄下來的過程是學生親身經歷過的,所以學生能深刻理解這個過程的加速度與運動之間的關系。最后介紹Phyphox軟件的其他功能,鼓勵學生打破實驗的時空限制,在課后進行自主探究,激發學生的實驗興趣和創新潛能。

評析:在日常生活中可以用來做實驗的物品有很多,將生活物品搬到課堂上,讓學生模擬題目的情境進行實驗。讓學生在面對物理語言、文字和符號時,能自覺地聯想相應的物理情境，面對實踐情境,會自然聯想到與此相關的物理概念和規律。

2.3 在實驗情境中滲透思想方法

科學方法是人們認識客觀規律和解決實際問題的手段,是連接知識與能力的橋梁。在物理實驗教學中,要引導學生重視物理問題研究的思路和方法,為探究未知知識提供基本的方法和必要的幫助,為學生的終身發展奠定基礎。

例3：在探究通電直導線在磁場中受力時,應采用控制變量法和比較法進行探究,如圖2所示，先保持導線在磁場中,對導線通電與不通電的情景進行比較；然后保持導線通電,對導線處存在磁場與不存在磁場的情景進行比較,從而得出結論:安培力是通電導線在磁場中受到的作用力。同理,在探究安培力的方向時,先保持電流不變,改變磁場方向比較安培力的方向；然后保持磁場不變,改變電流方向比較安培力的方向。

圖2

評析:高中物理實驗往往會涉及一個或多個研究方法,實驗教學中要注重在實驗情境中滲透思想方法,讓學生在循序漸進的過程中領悟,不能把思想方法當作知識灌輸給學生。

2.4 在歷史情境中培養科學態度

物理學史描述的是物理學的發生和發展過程,在高中物理教學中滲透物理學史,不僅是物理學科的本質要求,也是培養學生核心素養的有效途徑。

例如,在“牛頓第一定律”的教學中,創設教學情境,讓學生通過角色扮演的方式再現前人探究的場景,了解“牛頓第一定律”建立的歷史過程(表1)。

表1

從亞里士多德到伽利略、笛卡爾、牛頓,牛頓第一定律的建立經歷了漫長的過程。通過角色扮演，學生從科學家的視角思考問題,同時引發其他學生進行沉浸式思考,重現科學家建立物理規律的歷史過程,體會他們在研究中所運用的科學研究方法。

評析:以教材中的物理知識和歷史背景為基礎,重現物理學家的思維活動和探究歷程,把學生帶到歷史上真實探究的事件中去,經歷探索的主要過程,豐富學生的情感體驗,能夠讓學生對物理學有更深刻的認識。

3 結語

核心素養導向的物理教學要不斷優化課堂教學設計,從不同的角度、不同的層面在各個教學環節培養學生的物理學科核心素養。課堂教學以學生為主體,以情境為載體,以問題為支架,以實驗為抓手,以思維為目標,注重加強物理知識與生活經驗、實際情境的關聯,[3]充分體現教學改革的價值追求和與時俱進的精神,使教學更具活力,符合時代的發展要求。