基于核心素養(yǎng)的物理實驗情境教學策略

王玉卿

“物理學科核心素養(yǎng)是學生通過物理學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是物理學科育人價值的集中體現(xiàn)”。《義務(wù)教育物理課程標準（2022版）》指出物理課程要培育學生核心素養(yǎng)、凸顯物理課程的育人功能。標準中不僅指出“物理核心素養(yǎng)的四個方面，即物理觀念，科學思維，科學探究，科學態(tài)度與責任，同時將核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及相關(guān)要素貫穿于課程目標、課程內(nèi)容、學業(yè)質(zhì)量、課程實施等部分”。

基于物理核心素養(yǎng)的實現(xiàn)，物理教學要以育人為導向，情境教學就是為學科核心素養(yǎng)的發(fā)展服務(wù)的。情境教學以“有情之境”統(tǒng)領(lǐng)整個教育教學過程，在實際教育教學中實現(xiàn)了五育并舉，為我們培養(yǎng)新時代的接班人指明了方向。

《義務(wù)教育物理課程標準（2022版）》中將一級主題由三個增加為五個，分別是“物質(zhì)”“運動和相互作用”“能量”“探究實驗”“跨學科實踐”。這個課程反映了物理學科的本質(zhì)特征，將課程內(nèi)容按照本位知識、活動特征和科技聯(lián)系三個方面進行聚類。“物質(zhì)”“運動和相互作用”“能量”三個主題是本位知識，“探究實驗”是活動特征，而“跨學科實踐”屬于科技聯(lián)系。該課標首次將“探究實驗”納入一級主題，凸顯了物理實驗的育人功能，提升了物理文化教育價值的可操作性。

教師在實驗教學中要會根據(jù)課堂教學的內(nèi)容和主題靈活地創(chuàng)設(shè)情境，使教學認知活動成為一種包括情感體驗在內(nèi)的綜合性活動。教師要從學生的心理和情緒出發(fā)增加學生參與課堂教學的主動性，引導和觸動學生對課堂物理知識進行思考和探索，讓學生對課堂物理知識有較為清晰的認識。這樣學習的情感、思維都伴隨著情境而生，最終使物理課堂教學提質(zhì)增效。

一、在實驗探究的各個環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境開展課堂實驗教學

為了提升學生的核心素養(yǎng)，在長期的教學實踐中，通過研究我們總結(jié)出了在實驗環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境的流程，如圖1所示。

（一）創(chuàng)設(shè)情境導入，提出問題

1.創(chuàng)設(shè)生活情境引入探究的主題。

一節(jié)好課，離不開情境的創(chuàng)設(shè)。有效的情境創(chuàng)設(shè)能很快將學生帶入學習的場景中，激發(fā)學生的思維，讓學生主動學習從而愛學習、會學習。實踐證明，我們?nèi)绻芙Y(jié)合學生的生活實際，充分利用與時俱進的生活話題創(chuàng)設(shè)情境，用潤物細無聲的方式導入新課，會激發(fā)學生的內(nèi)驅(qū)力。

教師要深入研究教材內(nèi)容，加強物理學科和實際生活之間的聯(lián)系，通過引入具有時效性、典型性的、真實的社會事件創(chuàng)設(shè)情境更利于學生理解知識，這種情境是最好的、最自然的，學生能夠直接投入到現(xiàn)實生活中，一邊學習知識、一邊應用知識解決問題，潛移默化地發(fā)展學生的能力。

以“谷愛凌滑雪和王濛滑冰奪冠”的視頻讓學生觀察滑板和滑冰鞋的不同，引入壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。學生不僅學習的興致高昂，而且為中國取得冠軍的驕傲和自豪感；以“挪威留坎小鎮(zhèn)獲得光照”的視頻引入光的反射，感受物理給生活帶來的改變，激發(fā)學習欲望。由學生們?nèi)粘Ｉ钪械乃妬斫Y(jié)合物理學中的知識引發(fā)學生們的思考，進一步加深對物理規(guī)律的理解和應用，這也是我們情境創(chuàng)設(shè)的主要目的。

2.創(chuàng)設(shè)有趣的實驗情境引入探究的主題。

物理是以實驗為基礎(chǔ)的科學，學生在課堂中通過實驗來驗證、探究物理原理和規(guī)律，因此，教師要善于把有趣的實驗與教學中的情境創(chuàng)設(shè)相結(jié)合，引導學生通過實驗加深對物理概念和原理的認識，以進一步提高學生的學習主動性和學習能力。

例如：“拍攝教師隔空吹蠟燭的魔術(shù)”視頻，然后現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)原來是“玻璃板成像”引起的視覺效果。創(chuàng)設(shè)富有吸引力的情境，引起學生的好奇心，激發(fā)學習的興趣，將學生順利帶到“平面鏡成像”的學習，并與后面的探究活動照應。

（二）創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境，合理猜想假設(shè)

初中物理學科教育教學過程中，對學生的邏輯思維能力以及創(chuàng)新能力有著一定的要求。在進行教學的過程中， 培養(yǎng)學生勇于探究與創(chuàng)新的精神是提升學科核心素養(yǎng)和綜合素養(yǎng)的基本要求，在此前提下才能使學生更加高效地進行相關(guān)物理知識的學習與理解。 因此，在進行初中物理學科教學的過程中，教師要善于結(jié)合當堂課的教學內(nèi)容和學生的具體學習情況創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境，引導學生們主動地進行相關(guān)知識的學習和探究，幫助他們更加高效地提升自己的核心素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設(shè)類比情境。

運用類比法是啟發(fā)學生進行知識的聯(lián)想與遷移，將所學的知識與之前的知識有效地結(jié)合在一起，用自己容易理解的方法去掌握新知識。在物理實驗教學中運用類比法來創(chuàng)設(shè)情境，將新舊知識、物理與生活實際相結(jié)合，是培養(yǎng)學生科學思維能力的重要環(huán)節(jié)。在課堂中創(chuàng)設(shè)類比的情境使學生的思維更靈活、更開闊，更具有獨立性。在猜想“串聯(lián)、并聯(lián)電路中電流特點”時，讓學生觀察沒有分支的水流和分支的水流，將電流與水流類比來猜想電流的特點。

2.創(chuàng)設(shè)對比情境。

學生在應用物理原理、規(guī)律時，常常會因為沒有理清物理原理、規(guī)律建構(gòu)的過程，不能靈活應用，甚至出現(xiàn)一些錯誤。教師要為學生改正錯誤提供時間和空間，從反面設(shè)置啟發(fā)情境，引起沖突，讓學生通過類比發(fā)現(xiàn)錯誤，加深對原理、規(guī)率的理解掌握。經(jīng)過這樣的情景探究過程，學生的印象深刻，較好地解決了矛盾的問題。

猜想平面鏡成像的特點時，選擇水中景物的倒影圖片情境，給學生美的視覺感受，讓學生能直觀地觀察到“像與物對稱大小相等”；學生照鏡子觀察鏡中的像又發(fā)現(xiàn)“像的大小好像隨距離的變化而變化”，與上面的觀察形成沖突，對觀察的結(jié)果提出質(zhì)疑，引發(fā)學生思考像的大小有可能與距離有關(guān)？

3.創(chuàng)設(shè)學生憑生活經(jīng)驗可感知的情境。

研究者指出，孩子在入學前已經(jīng)形成一系列對物質(zhì)世界、生命世界和社會世界的觀點，新知識的學習正是以這些前概念為基礎(chǔ)的。在生活經(jīng)驗中總結(jié)提煉認知，是人類學習的重要途徑。在學習物理之前，學生往往已經(jīng)積累了不少科學經(jīng)驗，利用好這些已有的生活前認知，會對教學的重難點的突破起到事半功倍的作用。

教師通過一系列的演示生活化實驗，創(chuàng)設(shè)探究情境，使學生已有的經(jīng)驗在情境中產(chǎn)生矛盾，引發(fā)學生認知沖突，吸引學生的探究熱情，鼓勵學生獨立思考，提出質(zhì)疑。

猜想“杠桿的平衡條件時”學生不是很熟悉這個生活現(xiàn)象，教師通過生活中“用秤稱不同質(zhì)量的物體”，學生根據(jù)經(jīng)驗觀察要達到平衡，老師調(diào)節(jié)了哪些量，這一情境的創(chuàng)設(shè)不僅改變了部分學生認為杠桿的平衡只與杠桿所受力的大小有關(guān)的錯誤經(jīng)驗，而且證實了杠桿的平衡可能既與力有關(guān)，也與距離有關(guān)的猜想。

4.創(chuàng)設(shè)學生活動情境。

猜想“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”時，讓學生體驗：（1）一個手指用大小不同的力壓氣球；（2）用大小相等的力用手掌和手指壓氣球。觀察兩次氣球的凹陷程度有什么不同？這樣學生由所見所做科學猜想，避免天馬行空的猜想。讓學生了解科學探究中的猜想是有依據(jù)的猜想。

（三）創(chuàng)設(shè)實驗情境突破設(shè)計難點

設(shè)計實驗是實驗教學的重點，也是難點，于是一部分老師課本實驗過程講實驗，把實驗探究變成了“虛假”探究，讓學生失去了素養(yǎng)培養(yǎng)的一個有效途徑。

1.創(chuàng)設(shè)學生實驗活動情境。

課堂是學生的，教師不要包辦代替，要給學生展示的機會，讓他們有真實、深刻地感受學習的過程。

在“探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”時，先讓學生學習課本中實驗設(shè)計的方法及思路，然后改變實驗器材自主設(shè)計實驗。在“探究電功的影響因素”時，讓學生從能量轉(zhuǎn)化的角度觀察電能轉(zhuǎn)化為光能的多少設(shè)計實驗。

學生用生活中的物品自主設(shè)計實驗的活動有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。設(shè)計的成果展示既鍛煉學生的拓展思維，又讓學生愛上物理，主動去學物理，大大激發(fā)了學生學習的興趣。

2.創(chuàng)設(shè)課堂生成性情境及時交流評估。

在經(jīng)歷探究的過程中學生的質(zhì)疑，提出的問題都是生成性問題情境，很容易引起其他同學的興趣、共鳴或思考，更有利于學生積極主動的參與。學生提出質(zhì)疑、問題后，教師要及時地創(chuàng)設(shè)問題情境，引導學生去思考和解答其他同學的問題。生成性情境的創(chuàng)設(shè)讓每個人的思維都活躍起來，每位學生都在積極的思考，不會被動地等待接受。

二、創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境主線開展課堂實驗教學

大單元教學是時代的應然訴求，單元教學設(shè)計突出整體性、相關(guān)性的特征。整體性主要表現(xiàn)在教學內(nèi)容的整合，突出大概念和核心概念，關(guān)注教學內(nèi)容和教學目標的整合。相關(guān)性主要表現(xiàn)在課型的選擇與教學目標的相關(guān)；教學方法與教學目標和內(nèi)容的相關(guān)；教學活動與教學活動之間和教學目標的相關(guān)。

新課標要求教學以實踐活動為主線，以主題為引領(lǐng)，以學習任務(wù)為載體，整合目標與內(nèi)容，情境與活動、過程與活動、過程與評價、資源與技術(shù)支持等相關(guān)要素，設(shè)計學習任務(wù)。

在大單元教學引領(lǐng)下，我在實驗教學中沿著一條任務(wù)情境主線設(shè)計實驗任務(wù)，推進實驗教學。這個任務(wù)群在設(shè)計的大單元中可以是某個物體為主線，也可以是某個現(xiàn)象為主線。

在探究“流體的壓強與流速關(guān)系”一節(jié)中，以“乒乓球”這一常見的生活物品為主線，創(chuàng)設(shè)學生活動任務(wù)情境來開展實驗教學。

任務(wù)1：讓學生用吹風機向上吹乒乓球，乒乓球不會向上飛起，而是懸浮于空中，再讓套上一紙桶后，乒乓球就向上飛起。以此作為導入情境，給學生設(shè)置疑問，為什么乒乓球懸浮于空中？套上紙筒后為什么飛起？激起學生探究的欲望。

任務(wù)2：將乒乓球輕放于漏斗口，用嘴向下吹氣，觀察吹氣的過程中，乒乓球是否下落？停止吹氣時乒乓球是否下落？以此作為探究活動，通過學生體驗——觀察——分析歸納——總結(jié)規(guī)律（空氣流速加快，壓強減小）培養(yǎng)學生科學思維的能力。

任務(wù)3：將兩個乒乓球漂浮在水面上，注射器內(nèi)充滿水，沿水面在兩個乒乓球中間噴水，觀察兩個乒乓球的運動情況。進一步探究得出液體流速加快，壓強減小。培養(yǎng)學生全面、綜合的科學思維能力。

任務(wù)4：解釋任務(wù)1的問題，在問題解決中感受學習的快樂。并有效地培養(yǎng)了學生語言表達的能力。

在“光現(xiàn)象”一章中以“光的傳播現(xiàn)象”為主線展開教學。

任務(wù)1：演示光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

任務(wù)2：演示光射到物體表面時的反射現(xiàn)象。

任務(wù)3：演示光在遇到透明介質(zhì)時的反射、折射現(xiàn)象。

任務(wù)4：演示光經(jīng)過三棱鏡時的色散現(xiàn)象。

三、創(chuàng)設(shè)小制作、小實驗的活動情境促進課后實驗教學

小制作、小實驗的活動情境教學是從生活走向物理，再從物理走向生活的，它將課堂的學習與未來的應用聯(lián)系起來，使學生的整個身心都投入其中。學生不僅體驗到了知識運用價值，而且在運用中有效地培養(yǎng)了學習能力，并產(chǎn)生成就感。

為了讓全體學生能參與到實驗教學中，我從學生的發(fā)展考慮，在研究初期就讓學生在課后開展小實驗、小制作活動，并錄制成微視頻與學生共享。開展的小實驗有“小孔成像、紙鍋燒水、瓶吞雞蛋、覆杯實驗、測量步行速度、測量蘋果的密度、測量引體向上做的功”等；小制作有“自制照相機、自制望遠鏡、自制指南針、自制電動機、自制簡易噴霧器、自制潛水艇”等。

學生錄制視頻的過程中，角色開始發(fā)生改變，由被動的學習者變成知識的傳授者，他們用自己的體驗學習知識，更好地展示了學生的思考過程，凸顯了學生的主體地位。拍攝視頻讓學生自主選擇學習的時間、地點、內(nèi)容，推進了學習方式的改革，為學生進行多種方式的學習提供了廣闊的空間，能有效激發(fā)學生的創(chuàng)造能力，增強創(chuàng)新意識。拍攝成的微視頻便捷靈活，方便共享，豐富學生對物理學習的整體認識，提升了學生的科學思維能力。

四、結(jié)語

總之，“好學”比“學好”更重要！“育人”比“育才”更根本。只要能讓學生動起來，讓學生變成課堂的主角，就不失為好的辦法。在實驗情境教學的過程中只要我們本著“立德樹人”的總目標，靈活運用多種方式創(chuàng)設(shè)情境，將學生核心素養(yǎng)的形成貫穿課堂，就一定會取得很好的效果。

注：本文系山西省教育科學“十四五”規(guī)劃課題研究“基于核心素養(yǎng)的初中物理情境教學策略研究”（項目編號：GH-21080）。