創(chuàng)設(shè)實(shí)境：初中物理“密度”概念教學(xué)的增效嘗試

吳剛 周慧玲

摘要：情境化教學(xué)是物理課堂教學(xué)的重要特征，也是物理課堂教學(xué)效果提升的重要抓手。當(dāng)前，初中物理課堂教學(xué)中存在著創(chuàng)設(shè)物理情境“乏、浮、偏、繁”的現(xiàn)象，影響課堂教學(xué)效果的提升，鑒于此，本文以初中物理“密度”概念教學(xué)為例，以學(xué)生為中心，創(chuàng)設(shè)物理實(shí)境；以問(wèn)題為導(dǎo)引，以實(shí)境為抓手，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中，培養(yǎng)科學(xué)思維，樹立物理觀念，提升課堂教學(xué)效果，落實(shí)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)境 密度 教學(xué) 情境 核心素養(yǎng)

一、問(wèn)題的提出

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出：初中物理教學(xué)要堅(jiān)持以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建真實(shí)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力，發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

當(dāng)前，初中物理情境化教學(xué)中存在著一些問(wèn)題。例如，情境創(chuàng)設(shè)“乏”，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；情境創(chuàng)設(shè)“浮”，不能緊密貼合學(xué)生的生活實(shí)際；情境創(chuàng)設(shè)“偏”，不能與教學(xué)目標(biāo)有效貼合；情境創(chuàng)設(shè)“繁”，不能有效提煉探究主題等一系列問(wèn)題，導(dǎo)致課堂教學(xué)效率低下。如何讓物理課堂教學(xué)變得更為高效成為擺在所有物理老師面前的一道亟待解決的問(wèn)題。

二、增效嘗試——?jiǎng)?chuàng)設(shè)實(shí)境

所謂創(chuàng)設(shè)實(shí)境是立足情境化教學(xué)基礎(chǔ)之上的一種提升性嘗試，創(chuàng)設(shè)更新奇有趣、更貼近生活實(shí)際和工程實(shí)踐、更能緊扣教學(xué)目標(biāo)、更加主題鮮明的物理教學(xué)情境。通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)境，讓學(xué)生獲取第一手真實(shí)的感性素材，加深學(xué)生對(duì)創(chuàng)設(shè)實(shí)境的印象，經(jīng)過(guò)科學(xué)的組織、合理的使用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、提升學(xué)習(xí)實(shí)效，加速以“教師為中心”的教學(xué)模式向以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

三、實(shí)境化教學(xué)的實(shí)施

（一）課標(biāo)指引，通盤考慮，布局謀篇

“密度”一節(jié)隸屬《課程標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容框架一級(jí)主題——物質(zhì)，二級(jí)主題——物質(zhì)的屬性的學(xué)習(xí)范疇，《課程標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容要求為課堂教學(xué)指明方向，也為學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定提供依據(jù)。本節(jié)要求：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解密度；會(huì)測(cè)量固體和液體的密度；能解釋生活中與密度有關(guān)的一些物理現(xiàn)象。課程標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)物理課程學(xué)習(xí)的最基本要求，這些基本要求具體到教學(xué)實(shí)踐中可以有對(duì)達(dá)成目標(biāo)的方式和路徑有多樣化的呈現(xiàn)。對(duì)于本節(jié)概念教學(xué)，首先通過(guò)對(duì)學(xué)情的分析和《課程標(biāo)準(zhǔn)》的解讀明確了教學(xué)目標(biāo)；通過(guò)游戲?qū)嵕车慕馕觯l(fā)現(xiàn)要探究的問(wèn)題，依據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)提出猜想和假設(shè)；經(jīng)歷固體的質(zhì)量和體積關(guān)系的探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)物體的一種屬性——密度，同時(shí)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力；通過(guò)運(yùn)用密度概念解釋實(shí)際生活中的現(xiàn)象，深化對(duì)密度概念的理解，讓學(xué)生感受到物理學(xué)就在我們身邊，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念。

（二）創(chuàng)設(shè)實(shí)境，引入新課，激發(fā)興趣，促進(jìn)思考

1.針對(duì)原有教材設(shè)計(jì)的思考

滬科粵教版教材（以下簡(jiǎn)稱教材）為激發(fā)學(xué)生求知欲引出探究課題——物體質(zhì)量與體積的關(guān)系，教材設(shè)計(jì)了“鐵塊質(zhì)量比木塊質(zhì)量大嗎？”的問(wèn)題情境。這樣的問(wèn)題情境通過(guò)插圖呈現(xiàn)，直接從問(wèn)題引入，指向性強(qiáng)、知識(shí)性強(qiáng)，在一定程度上能夠激發(fā)學(xué)生思考、促進(jìn)探究性學(xué)習(xí)，但是插圖呈現(xiàn)和直接從問(wèn)題引入的設(shè)計(jì)缺少足夠的趣味性，對(duì)初中學(xué)生好奇心的激發(fā)度不夠，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望積累度不夠，致使該設(shè)計(jì)的目標(biāo)達(dá)成度不高，難以使學(xué)生快速進(jìn)入思考快車道。同時(shí)問(wèn)題的直接提出未能充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，難以實(shí)現(xiàn)讓大多數(shù)學(xué)生“學(xué)得更有成效”的目的。

2.基于認(rèn)知，重設(shè)實(shí)境，激趣促思

認(rèn)知具有選擇性和指向性，要想讓學(xué)生在間而不斷的學(xué)科教學(xué)中快速轉(zhuǎn)換思維，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望，主動(dòng)投入新科目學(xué)習(xí)中是較為困難的。為了很好地應(yīng)對(duì)這一困境，教師要使出渾身解數(shù)，激發(fā)創(chuàng)造性思維，依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律來(lái)創(chuàng)設(shè)真實(shí)、有趣、境深的教學(xué)實(shí)境，幫助學(xué)生調(diào)整原有認(rèn)知的選擇和指向，以期迅速抓住學(xué)生內(nèi)心的浮萍，激起學(xué)生求知的漣漪，促進(jìn)學(xué)生主體性思考，提升活動(dòng)的有效性。

在教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)游戲?qū)嵕场日l(shuí)力氣大。盡可能降低個(gè)體學(xué)習(xí)能力差異的影響來(lái)構(gòu)建實(shí)境，通過(guò)簡(jiǎn)單的游戲來(lái)提升學(xué)生課堂參與度。為此，從體育組找來(lái)兩個(gè)不同材料、形狀顏色一樣的杠鈴，一個(gè)質(zhì)量較小、一個(gè)質(zhì)量較大，以此器材為核心設(shè)計(jì)游戲，讓一個(gè)強(qiáng)壯的男生和一個(gè)瘦弱的女生參與游戲。利用認(rèn)知具有選擇性和指向性的特點(diǎn)，使學(xué)生形成“強(qiáng)壯的男生的力氣一定比瘦弱的女生的力氣大，強(qiáng)壯的男生一定能舉起杠鈴，而瘦弱的女生很難舉起杠鈴”的認(rèn)知。為了制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生積極思考，讓男生舉質(zhì)量大的杠鈴，讓女生舉質(zhì)量小的杠鈴（學(xué)生事先不知道杠鈴的質(zhì)量大小），結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)與學(xué)生認(rèn)知不同的結(jié)果。這樣有趣的游戲?qū)嵕晨梢匝杆僮プW(xué)生內(nèi)心的浮萍，制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動(dòng)性，促使他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而建構(gòu)真實(shí)、趣值、境深的物理實(shí)境，讓全體學(xué)生在游戲?qū)嵕持胁恢挥X地融入實(shí)境、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，促進(jìn)主體性思考。

3.基于“對(duì)話”，解析實(shí)境，發(fā)展科學(xué)思維

正如有人所說(shuō)的那樣“物理是種欲望”，一種看到什么都想理解的欲望。正是這種欲望驅(qū)使著學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在不斷解析問(wèn)題的過(guò)程中鍛煉思維、培養(yǎng)探究能力。在“密度”概念教學(xué)之初，筆者基于“比誰(shuí)力氣大”的游戲?qū)嵕常圃炝藢W(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)求知欲望，讓學(xué)生同“自身的對(duì)話”、同“伙伴的對(duì)話”和同“實(shí)境的對(duì)話”，在對(duì)話中觀有所獲、思有所得。通過(guò)“對(duì)話”和教師的引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)客觀物理實(shí)境進(jìn)行解析，同時(shí)將其與已經(jīng)掌握的物理知識(shí)進(jìn)行深度連接。隨著學(xué)生思考的不斷深入，感性素材不斷地被思維加工，探究課題也被梳理出來(lái)。

（三）創(chuàng)設(shè)實(shí)境，推進(jìn)新課，科學(xué)探究，培養(yǎng)能力

1.針對(duì)原有教材設(shè)計(jì)的思考

教材中雖然重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了學(xué)生實(shí)施的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)于學(xué)情未能充分考慮，對(duì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能遇到的困難預(yù)估稍有不足。例如，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄不準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理凌亂、數(shù)據(jù)挖掘不到位等一系列問(wèn)題，這樣會(huì)浪費(fèi)課堂教學(xué)時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)探究的推進(jìn)，更有甚者，為解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的特定問(wèn)題，從而導(dǎo)致教學(xué)重難點(diǎn)偏離、教學(xué)目標(biāo)錯(cuò)位的后果，這嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)育人功能的發(fā)揮。

2.教師主導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)實(shí)境，科學(xué)探究

問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流是科學(xué)探究的核心節(jié)點(diǎn)。通過(guò)“對(duì)話”，學(xué)生歸納提煉出進(jìn)一步探究的問(wèn)題：物體質(zhì)量與體積有什么關(guān)系？筆者為了讓探究思路能夠清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，借助GitMind思維導(dǎo)圖軟件梳理探究思路，利用信息技術(shù)設(shè)計(jì)“可視化”思維實(shí)境，讓整個(gè)探究的流程以思維導(dǎo)圖的形式展示出來(lái)，這有利于學(xué)生對(duì)整個(gè)探究過(guò)程和所涉及的操作環(huán)節(jié)的把握，幫助學(xué)生找到探究活動(dòng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，同時(shí)提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

為了獲得更科學(xué)的一般性數(shù)據(jù)，筆者事先將學(xué)生分成4組，每組針對(duì)一種材質(zhì)的物體分別進(jìn)行質(zhì)量和體積的測(cè)量，并適時(shí)借助希沃系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)別實(shí)驗(yàn)操作演示，利用視頻演示天平測(cè)量物體的質(zhì)量，利用量筒測(cè)量物體體積，這樣做可以兼顧不同層次的學(xué)生，及時(shí)對(duì)他們進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生通過(guò)視頻演示及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修正、反思自己的不足，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，提升實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)效果；為了更方便直觀地收集、梳理、分析、歸納數(shù)據(jù)，筆者借助Excel表格和PPT進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，讓所有組的學(xué)生將自己所測(cè)量的數(shù)據(jù)上報(bào)，通過(guò)Excel表格進(jìn)行記錄，讓所有學(xué)生成為活動(dòng)的實(shí)施者，都有活動(dòng)的參與感，讓每位學(xué)生都成為課堂的主人，在穩(wěn)步推進(jìn)課堂教學(xué)的同時(shí)，促進(jìn)合作探究式學(xué)習(xí)。利用Excel表格在數(shù)據(jù)處理、分析上的便捷性繪制出相應(yīng)的質(zhì)量體積（mv）圖像，最后教師引導(dǎo)同學(xué)們討論分析、交流與合作，順利得出“同種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積成正比，不同物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積之比一般是不同的”這一結(jié)論，借此引出比值定義法，提出密度的概念，并給出定義式（ρ=m/v）。

基于教師為主導(dǎo)這一教學(xué)思想，筆者讓全班學(xué)生分組合作，通過(guò)對(duì)科學(xué)探究過(guò)程中核心節(jié)點(diǎn)和困難實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的把握，將信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合，利用信息技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面的便捷性，以及圖像顯示方面的直觀性來(lái)創(chuàng)設(shè)突破教學(xué)重難點(diǎn)的實(shí)境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，同時(shí)讓學(xué)生討論交流，順利得出結(jié)論。整個(gè)科學(xué)探究過(guò)程中，教師要有效地引導(dǎo)學(xué)生充分參與，使學(xué)生體會(huì)到探究成功的滿足和收獲的喜悅，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自信心，并通過(guò)科學(xué)探究的過(guò)程復(fù)盤，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，落實(shí)物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.學(xué)生主體，融入實(shí)境，科學(xué)探究

讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程本身就屬于情境化教學(xué)，且教學(xué)效果極好。針對(duì)傳統(tǒng)物理教學(xué)中學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作較少的現(xiàn)象，教學(xué)中學(xué)生的主體地位沒有得到充分發(fā)揮，這樣不僅嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，還制約了學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)造力。因此，筆者在進(jìn)行本節(jié)課的教學(xué)時(shí)，以學(xué)生為主體，更多地讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)貙?duì)個(gè)別學(xué)生給予指點(diǎn)和幫助，促使他們有效地完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況以及目前存在的一些問(wèn)題做出及時(shí)調(diào)整，提高了學(xué)生對(duì)課題的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和物理思維能力，從而有效提升課堂教學(xué)效果。

（四）基于實(shí)境，運(yùn)用知識(shí)，深化理解

1.照應(yīng)引入，解決沖突，樹立物理觀念

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律，必須要在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)，才有可能讓“物理有用”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔锢頌槲宜谩薄９P者針對(duì)新課引入時(shí)設(shè)計(jì)的游戲?qū)嵕常寣W(xué)生針對(duì)此實(shí)境進(jìn)行分析、建模，提煉出關(guān)鍵點(diǎn)：相同體積下，鐵塊和橡膠塊的質(zhì)量大小不同的關(guān)鍵在于密度不同。通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算即可發(fā)現(xiàn)相同體積下鐵塊的質(zhì)量與橡膠塊的質(zhì)量之比接近8∶1。至此，學(xué)生明白了：體積一樣的杠鈴，物體密度的不同導(dǎo)致了男同學(xué)舉的杠鈴的質(zhì)量比女同學(xué)舉的杠鈴的質(zhì)量大得多，于是出現(xiàn)了情理之中意料之外的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)實(shí)境的解析，運(yùn)用結(jié)論解決認(rèn)知沖突，形成思維閉環(huán)，加深知識(shí)鏈接，樹立物質(zhì)觀的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

2.基于遷移，加深理解，內(nèi)化物理觀念

孤立的知識(shí)就像沙礫，只有關(guān)聯(lián)才能將其聚沙成塔，形成穩(wěn)固的知識(shí)晶體。從“密度概念提出”到“密度概念形成”仍有很長(zhǎng)的路要走。在深化、建構(gòu)密度概念的時(shí)候，為了讓學(xué)生更好地理解“密度是對(duì)相同體積內(nèi)的物質(zhì)多少的度量”。筆者設(shè)計(jì)“類比實(shí)境”，基于“貼近生活實(shí)踐”的理念，列舉了多個(gè)生活中學(xué)生熟悉的實(shí)境進(jìn)行類比，拓展延伸知識(shí)，促進(jìn)密度概念的正向遷移。在列舉的過(guò)程中，借助信息技術(shù)，讓實(shí)境更生動(dòng)、更真實(shí)、更容易，讓學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想，從而更好地理解物理概念，建立知識(shí)范式。例如，通過(guò)多媒體生動(dòng)地呈現(xiàn)：池塘里密密麻麻的錦鯉——池塘里一定空間內(nèi)的魚越多，魚群密度越大；停車場(chǎng)里擁擠的車輛——相同空間里停放的車輛越多，車輛密度越大。通過(guò)多媒體技術(shù)真實(shí)地呈現(xiàn)生活場(chǎng)景，學(xué)生一目了然，可以直觀了解“密度是對(duì)相同體積內(nèi)的物質(zhì)多少的度量”，高效地理解“密度”的概念。正所謂一“圖”勝千言，既節(jié)省了教學(xué)時(shí)間，又便于教學(xué)節(jié)奏的把控，提升教學(xué)實(shí)踐成效。讓學(xué)生思考、討論之后，并用自己的語(yǔ)言說(shuō)出更多生活中關(guān)于“密度”的場(chǎng)景，并解釋這種密度差異該如何定量地表述出來(lái)的。

“密度”概念在生活中的體現(xiàn)，讓學(xué)生了解并深度理解了密度的差異反映的是不同物體“體積相同時(shí)所含物質(zhì)多少”的差異。

結(jié)語(yǔ)

課堂是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的主陣地，高效的物理課堂教學(xué)就要緊扣物理學(xué)科的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用各種條件，充分結(jié)合學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容來(lái)構(gòu)建物理實(shí)境，通過(guò)物理實(shí)境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考；以問(wèn)題為線索創(chuàng)設(shè)實(shí)境，實(shí)施科學(xué)探究，發(fā)展科學(xué)思維；在實(shí)境中運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題，培養(yǎng)能力，樹立物理觀念；在高效實(shí)施課堂教學(xué)的同時(shí)滲透科學(xué)態(tài)度和責(zé)任；達(dá)成情境化教學(xué)增效的目標(biāo)，期望能夠以“實(shí)境”教學(xué)之風(fēng)，激教學(xué)增效之漣漪，起素養(yǎng)培養(yǎng)之大勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜陳;湯金波.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新意蘊(yùn)［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2022（10）：1922.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[3]周義龍.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理電磁感應(yīng)教學(xué)研究[J].高考，2019（26）：161.

責(zé)任編輯：唐丹丹