高中物理“情境化試題”的有效性教學策略

鄭衡武

(福建省古田縣第一中學,福建 寧德 352200)

縱觀近年來的高考物理試卷,命題組開始以“情境化”試題對物理內容進行考查、綜合與創新,而且其占比在不斷地增大.但受到諸多因素的影響,情境化試題在教學中還存在諸多不足,所以加強對情境化試題教學的研究非常有必要.

1 情境化試題教學的意義

1.1 促進學生更好地提升與發展

在教學改革的時代下,物理試題也在從純知識向著以生活或生產為背景的情境化方向發展.情境化試題教學的開展應與現實生活有著緊密的關聯,可以促使學生將掌握的知識作用于實踐中,所以喚醒了學生的求知欲望.另外,情境化試題還具有崇尚科學的意義,對堅定學生的信心,為他們更高層次的物理學習奠定基礎.

1.2 培養高中生的思維能力

高中物理內容復雜且邏輯性很強.學生只有具備一定的邏輯、推理能力,才能在物理學習中游刃有余.情境化試題教學需要學生在充分解讀題目的基礎上,綜合所學知識、自身邏輯思維對其做出合理判斷,由此實現情境與物理模型的銜接,經過長期的情境化試題訓練可以促進學生邏輯推理能力的提升[1].

1.3 提升學生的綜合分析能力

情境化物理試題為學生構建了一個真實、豐富的試題背景,其蘊含的知識和有效的信息等待學生自己挖掘.學生從復雜環境提取關鍵信息的過程中,需要將大問題化為小問題,并逐一擊破.在情境化試題的解決中,鼓勵學生將抽象的文字轉化為具體的模型,通過模型推理物理規律,可以鍛煉學生的綜合分析能力.

2 高中物理情境試題的特點

通過對近年來高中物理情境試題的分析,總結了其具備的幾個特點:第一,摒棄陳舊理念,突顯創新性.新高考制度下的情境試題在原有基礎上進行了優化,提升了試題設計的合理性,體現出了試題設計的時代性、創新性.第二,題目展現與物理教材和學生生活緊密結合.無論題型如何改變,都要以物理教材內的知識點為基礎,同時又要符合學生的現實生活,這樣才能促進學生的主動探究.當下的情境試題多以學生的生活、科技成果、傳統文化為背景,這不僅從源頭消除了學生的恐懼心理,而且增強了學生的自信心.第三,題目的考查注重學生的認知與思維能力.素質教育理念下的情境化試題難度適中,特別是對學生思維力、認知力的考查也多以學生的視角入手,設計的題目也多是考查學生是否真正掌握了這部分知識、是否具備了相應的能力[2].

3 高中物理“情境化試題”的有效性教學策略

自新高考實施以來,高中物理教學在不斷地優化,體現在題目考查上呈現出創新性、綜合性與時代性的特點.物理作為自然學科的一個重要分支,以促進學生核心素養發展為目標,以情境為載體的物理知識考查,可以將知識融合在實際情境中,完美體現了物理學科素養的要求.

3.1 設計物理情境,提升學生提煉解題條件的能力

要想提升情境化試題教學的有效性,教師就要教給學生去偽存真的方法,從諸多的信息中提煉出重要的解題條件.例如在魯科版物理知識點“形變與彈力”習題中,教師便可以從生活的視角設置習題并納入一些干擾數據:如圖1所示,彈簧的勁度系數為k,小球重力為G,平衡時小球在A位置,今用力F將小球向下拉長x至B位置,此時彈簧的彈力為____?關于此道問題的解答,很多學生會被干擾條件“x的長度”(認為x是彈簧變化后的長度與未發生形變時長度的差值)所影響,進而得出錯誤的答案“kx”.情境化物理題有很多的真假因素,教師只有巧妙設計,指導學生進行分析,才能鍛煉學生提煉解題條件的能力,進而讓學生把握住解題思路.

圖1 彈簧形變量

3.2 順向遷移,提升學生從情境中對物理現象推理的能力

一般情況下,情境化試題中的物理條件不僅以數值的方式展現,還以文字、圖表等形式進行表達.所以,在學生從試題中建構出物理模型后,更要指導學生用符合情境的物理定律的邊界條件進行推導,最后做出合理的判斷.所以,要想推動物理情境化試題教學的有效開展,教師還要注重學生對物理現象推理能力培養.例如在“平拋運動”的習題課中,教師可以設計“估測農用水泵流量”的情境例題:物理是一門實用性很強的學科,在工農業中有著廣泛的應用.請你運用物理學知識幫助農民估測農用水泵的流量(在單位時間內通過流管橫截面的流體體積稱為流量).已知水泵的出水管是水平的且出水管外徑在10 cm左右,提供的實驗器材有:一把鋼卷尺、游標卡尺、螺旋測微器、一長直細木棒和一重錘線.請寫出測量的主要步驟和需要測量物理量,并在圖中(如圖2所示)標注出相關物理量的符號.用測量的物理量和有關常量,寫出計算水泵流量的表達式Q=____.

圖2 農用水泵流量

在此道問題的解答中,教師引導學生從平拋運動規律入手,利用相應的工具測出物理量,并根據各個物理量之間的關系列出關系式,最后開展討論.

3.3 加強理論與情境的融合,提升學生學以致用的能力

情境化試題是編者精心選擇并設計的,考查學生對知識掌握程度.因此,要想推動情境化試題教學的有序開展,教師必須把握住知識與情境的結合點.在新課教學中導入環節創設試題情境,讓學生在問題的指引下探尋新知識.在知識點的講述中,還可以通過引導學生回顧情境化試題,運用所學的知識解決實際問題.例如在“共點力的平衡”的學習中,在課堂導入環節,教師便可以利用多媒體為學生展示“門后掛鉤與斜挎包”的圖片,并告訴學生相鄰掛鉤距離和斜挎包的寬度,讓學生思考什么情況下背帶的拉力最小.以生活為背景的物理情境的構建,不僅激活了學生想要持續探究的欲望,而且讓學生獲得了充分的學習體驗,并在實際的體驗中了解了物理知識在生活中的具體應用,在遇到此類情境化問題時不會感到茫然無措,能夠冷靜地對待并解決問題[3].

3.4 追尋科技前沿,提升學生的建模能力

物理是一門研究物質運動規律的學科,而物理的現象、規律卻是復雜的,涉及諸多因素.舍棄次要因素,抓住主要因素,從而將事物本質特征展現出來即建構物理模型.物理的發展推動著科學技術的進步,所以物理教學必須加強與當代科技的結合,如此才能在拓寬學生視野范圍的同時,讓學生認識到物理學習的價值.例如在“圓周運動”一課的學習中,教師便要以前沿科技為背景構建物理情境:2021年4月29日,中國空間站“天和”核心艙發射升空,準確進入預定軌道.根據任務安排,后續將發射“問天”實驗艙和“夢天”實驗艙,計劃在2022年內完成空間站在軌建造,已知核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道,軌道離地面的高度約為地球的半徑1/16.下列說法正確的是( ).

A.那么核心艙進入軌道后受到的地球萬有引力的大小約為它在地面時的(16/17)2

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9 km/s

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24 h

D.后續加掛實驗艙后,空間站由質量增大,軌道半徑將會變小

上述的案例以中國空間站建設為背景,通過創設問題情境,喚醒學生的探究欲望.本道題以“圓周運動與相互作用”這一知識點為基礎,重點考查學生的建模、推理能力,在學生對基本概念的分析基礎上,推導出“衛星軌道半徑和近地衛星軌道”半徑間的關系,從而得出“衛星線速度與近地衛星運行速度大小的關系”.此道問題的關鍵在于學生是否可以在全新的情境下構建相應的物理模型.

3.5 融合實驗探究與情境,促進學生物理素養的發展

當下的物理高考注重學生探究能力的培養,所以融入了很多與實驗有關的情境試題.因此在情境試題的教學開展中,教師要發揮好實驗的作用,讓學生在做實驗的過程中把握住相關的物理知識,并促進學生物理思維的發展.例如“動量守恒定律”的教學中,教師習慣按照教材開展教學,未能將實驗與情境結合起來培養學生的科學思維,雖然這樣的教學方法可以提升學生的探究能力,但遇到以新的情境為依托的實驗題時,不知道如何入手.因此在這一知識點的教學開展中,教師可以組織學生開展一次“拔河”比賽,從最初的靜止狀態到雙方互相拉動繩子,進而粗略地驗證動量守恒定律.讓學生在真實情境的感知中提取到相關的信息,而后以小組的方式對整個實驗的步驟、產生的數據開展思考,并以報告的方式提交上來.最后,教師組織大家進行成果展示,每個小組都可以對其他小組的方案進行點評,不僅可以讓學生們從中學習到優秀的部分,而且完善了自身的思維,同時為學生物理核心素養的發展奠定了堅實的基礎[4].

4 結束語

綜上所述,自新高考改革正式開展以來,教學理念、模式發生了根本性的改變.在我國教育教學改革深入發展中,物理情境化試題教學的重要性不斷突顯.通過指導學生對情境化試題開展分析,不僅可以讓他們迅速抓住解題的關鍵,而且有效提升了物理教學效率.以情境為載體開展物理試題講解,符合新高考的要求,同樣是對學生知識綜合力、應用力的考查,是日后教育改革的一個重要發展趨勢.