“雙新”背景下情境式教學在高中物理教學中的應用

鐘明亞

(廣東省珠海市實驗中學,廣東 珠海 519000)

隨著新課程和新教材在高中的實施,如何在“雙新”背景下落實學科核心素養,同時提升教學質量,這就需要我們建設與之匹配的教學方式.課程標準中指出,創設情境進行物理教學,對培養學生的物理學科核心素養具有關鍵作用.情境式教學就是在“雙新”背景下提出的一種高中物理課堂教學新模式.情境式教學是指教學中通過創設真實情境,為學生營造一個熟悉、輕松、愉快的學習環境,激發學生學習物理的積極性.在研究真實情境時,要抓主要因素,忽略一些次要因素,從而把真實情境轉化成學生熟悉的物理問題,構建物理模型.這種教學模式可以培養學生物理思維,增加學生解決物理問題的能力,進而實現提高課堂教學效率的目的.

1 創設生活情境,激發學生的物理學習興趣

生活中處處有物理,物理現象和物理規律就在我們身邊.在教學中,我們可以根據教材內容,找到物理知識和生活的契合點,從而為學生創設真實的生活情境.例如,在教學人教版必修二第六章第二節《向心力》一節時,我們創設的大情境是學生喜聞樂道的游樂場.從熟悉的事物入手,可以激發學生物理學習的積極性[1].

教師向學生展示玩大轉盤時的圖片(如圖1),引導學生觀察大轉盤運動時的特點,從而把生活中的真實情境抽象出熟悉的物理模型.學生很容易把這個情境和物體在圓盤上隨物體做勻速圓周運動聯系起來,教師進一步引導,物體隨圓盤一起做勻速圓周運動時,受到什么力?什么力提供了向心力呢?學生通過觀察,思考物體在圓盤上做圓周運動的原因.物體在圓盤上勻速圓周運動時,受到重力和支持力的作用,那什么力提供向心力呢?如果沒有轉盤,物體應該保持原來的直線運動,而現在物體隨轉盤做圓周運動,物體有背離圓心方向的運動趨勢,所以物體受到一個指向圓心的靜摩檫力.靜摩檫力提供物體隨圓盤做勻速圓周運動的向心力.從情境中建構出物理模型,從而解決問題,這樣可以培養學生解決生產生活實際問題的能力.

圖1 轉盤 圖2 颶風飛椅

教師展示颶風飛椅的圖片(如圖2),學生看到時很興奮,充分調動了他們參與課堂的積極性.當人在颶風飛椅上勻速轉動時,是什么力提供向心力呢?教師引導學生仔細觀察,適當忽略次要因素,抓住主要因素,簡化條件.將颶風飛椅的勻速圓周運動和繩子拉球時勻速圓周運動的聯系在一起,從而確立解決問題的物理模型.物體此時受到重力和繩子拉力,這兩個力的合力提供了向心力.解決真實情境問題的關鍵是將生活中的情景轉化為物理問題,進而構建物理模型.學生在日常學習中不斷地接觸真實情境,滲透把真實情境轉化為物理問題的解決方式,可以提高學生分析解決物理問題的能力,進而培養學生學科思維.

2 借助實驗情境,培養學生科學探究能力

物理是一門以實驗為基礎的學科,在實驗中實行情境教學是非常行之有效的.物理教學中可以通過演示實驗,分組探究實驗,增加學生對物理知識的感知,培養學生的合作學習能力和自主探究精神.以必修一第三章第三節《牛頓第三定律》為例,為了突出學生的主體地位,讓學生在體驗和探究實驗中得出物理規律.我們設計了好幾個實驗情境,首先讓學生坐在老板椅上去推桌子,桌子沒有動,學生后退.引導學生思考,人為什么會后退呢?學生就會思考:人在推桌子的時候,人給了桌子一個作用力,那么桌子也會給人一個作用力,從而人會后退.在講解作用力和反作用力的性質時,我們會演示遙控汽車在白紙上啟動時,白紙向后飛出.學生很喜歡做物理實驗,非常開心,課堂氣氛活躍.通過觀察實驗現象,認真思考白紙為什么會向后飛出.遙控汽車在白紙上運動時,受到白紙給它向前的摩擦力,遙控汽車給白紙向后的摩檫力,白紙向后飛出.通過分析這些真實的演示實驗現象,可以充分調動學生學習的積極性.為了更好地探究作用力和反作用力的關系,引導學生猜想它們之間有什么樣的關系,包括大小,方向,性質等方面.學生自行設計實驗,培養學生科學探究能力.實驗很簡單(如圖3):兩個彈簧測力計沿水平面同時拉動,看兩彈簧秤示數如何變化?兩力的大小,方向如何?分小組進行實驗,可以培養學生的團隊合作精神,學生邊做實驗邊把實驗數據填在表1中.在教學中給學生創設真實實驗情境,增加物理教學的趣味性,培養學生的動手能力和探究能力,促進其創新思維能力的提高.研究作用力和反作用力大小時,學生需要知道測力計的量程,正確讀數[2].數據是真實測量的,培養他們實事求是的科學態度,有時發現兩個力的大小有偏差,學生需要在誤差允許的范圍內歸納實驗規律.這些都充分調動學生的積極性,鍛煉學生的科學探究能力.

表1 課堂實驗數據收集表

圖3 兩彈簧相互拉

3 利用多媒體技術,增強學生對物理知識的感知

物理課堂中總有一些知識是我們無法創建真實情境的,學生學起來就覺得枯燥和乏味,從而失去學習物理的動力,我們可以借助多媒體創設教學情境,把一些難以用簡單語言講述的知識用動畫、錄像等形式展示給學生,使物理課堂變得生動,有趣.比如在必修二的第七章《萬有引力與宇宙航行》教學中,我們沒有辦法讓孩子真實感受萬有引力,但是我們可以借助視頻的方式,向學生展示航天技術,讓他們感同身受.教師可以以嫦娥五號為大情境,作為切入點進行教學.嫦娥五號任務作為我國復雜度高、技術跨度大的航天系統工程,實現了四個首次,且是我國探月工程“繞落回”三步走中的最后收官之戰,有助于培養學生的民族自豪感.播放嫦娥五號相關視頻給學生看,引導學生抓主要因素,簡化條件,構建物理模型.嫦娥五號的“繞”其實就是衛星圍繞地球做勻速圓周運動的模型,嫦娥五號的“回”可以簡化了衛星的變軌道模型.引導學生思考嫦娥五號在“繞”時,應該具有什么特點?在“回”時又具有什么樣的特點?這樣就把學生腦海中零碎的知識點通過一個嫦娥五號這個大情境給串連起來了.又比如在原子物理中講授盧瑟福的a散射實驗時,為了學生更好地掌握,我們可以借助flash動畫演示a散射實驗,動畫生動形象,一目了然,學生可以清楚地觀察到實驗現象.教師通過創設視頻、動畫等多媒體教學情境,增強學生對物理知識地感知,調動他們學習物理的興趣,從而提高物理課堂教學效果.

4 情境式習題,培養和鍛煉學生解決實際問題的能力

新教材的課后習題,出現了大量生活中熟悉的情境,高考中情景式題目的占比也是非常高,這都需要我們培養學生把真實情境轉化為物理模型,解決實際問題的能力.

以2022年廣東高考第1題為例:圖4是可用來制作豆腐的石磨.木柄AB靜止時,連接AB的輕繩處于繃緊狀態.O點是三根輕繩的結點,F、F1和F2分別表示三根繩的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°.下列關系式正確的是( ).

圖4 例題圖示 圖5 O點受力圖示

A.F=F1B.F=2F1

看到此類題目,首先要抓主要因素,忽略一些次要因素,要把真實情境轉化為熟悉的物理問題.制作豆腐的石磨是次要因素,三根輕繩上的受力情況才是重點研究對象.此題本質就是物體的平衡問題.那么它的解題思路就是先受力分析,然后根據平衡條件求解即可.題目中提到木柄AB靜止時,連接AB的輕繩處于繃緊狀態,此條件說明三根輕繩結的點O的合力等于零.對三根輕繩的結點O點進行受力分析,受力分析如圖5所示.然后建立坐標系,由幾何關系可知θ=30°.由平衡條件可得F1sin30°=F2sin30°,F1cos30°+F2cos30°=F,然后求解即可.

綜上所述,教師在教學中不論是創設真實情境、實驗情境、多媒體情境,還是課后的情境式習題,都可以在平時的教學中不斷培養學生的物理思維.教師要根據授課內容,結合生活實際,把知識還原到情境中,把知識應用到解決真實情境問題中.教師要培養學生把真實情境轉化為熟悉的物理問題和物理模型的能力,這就需要教師在教學中,以核心素養為目標,以學生為主體,用情境來搭建起知識通往素養的橋梁.通過情境教學,在物理教學中真正讓學科核心素養落地實施.