核心素養下初中生物理觀念培養中物理情境的應用

唐文珠

物理是自然科學領域中研究物質基本結構、相互作用及運動規律的一門基礎學科。初中物理的核心素養涵蓋“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度”等四方面內容，其中“物理觀念”是在掌握物理知識的基礎上形成的，有知識不一定能形成能力，但是沒有知識一定不會形成能力。“物理觀念”是學生對“物質”“運動”及“相互作用”等知識的基本認知，是“物理現象及規律”在頭腦中的深度提煉與升華，它對學生運用知識解決物理問題的能力提出更嚴格的要求。為此，文章以“氣體的壓強”一課為例，探討核心素養下初中生物理觀念培養中物理情境的應用策略。

一、概念界定

建構主義認為，學生的知識不是通過教師講授習得的，而是在一定的情境下，利用必要的學習資源，以建構方式獲得的。在物理教學中，教師為學生創設恰當的物理情境是提高教學有效性的重要手段。合理創設物理教學情境，有助于學生更好地理解物理概念，促進知識的內化。

物理情境是指在物理教學中，創設一種能夠讓“教”與“學”同步進行、激發學生的情感參與、促進思維碰撞的情境。

情境教學的關鍵是理清“情”與“境”的關系，兩者相互關聯。“情”因“境”生，“境”為“情”設。“境”把物理現象的概貌呈現在學生面前，把生動有趣的物理環境帶入教室，活躍課堂，讓學生不知不覺中走進教材。情境教學自然注重情境的創設，“情”通過學生課堂表現生成，“境”由教師挖掘，二者相輔相成，相互促進發展。

二、物理情境中建立物理概念的教學方式

《義務教育物理課程標準（2022年版）》對“如何教學”給出的建議：“物理概念的建立和理解需要在物理情境中實現。”因此，物理教學中適時立足“生活、生產、自然、科技等方面”創設情境，讓學生從情境中體驗、思考，建立物理概念。教師根據授課內容分析課標、學情及教材內容，在授課前搜集與教學內容相關的素材，為學生創設感悟、實驗的情境。當學生建立物理概念后，教師再引入生活實例來修正概念，讓學生在大量生活實例的分析中建立正確的概念，最終形成物理觀念。

三、物理情境中形成物理觀念的教學

“氣體的壓強”教學思路：從課標、學生學情和教材分析三個方面提出教學目標。當教學目標確定后，首先，選定情境素材，創設趣味生活類物理情境，讓學生從情境中有所感悟，初步形成概念；其次，創設實踐啟迪類情境，讓學生從實踐中初步建立概念；再次，創設升華質疑類情境，通過理論學習修正概念；最后，創設觸類旁通類情境，從實踐中應用概念。

（一）教材分析

“氣體的壓強”是蘇科版八年級下冊物理第十章第三節的內容。在“氣體的壓強”這節課中，第一部分講的是“體驗大氣壓強的存在”；第二部分為“估測大氣壓的值”和“影響大氣壓變化的因素”；第三部分內容為“探究流速對流體壓強的影響”。

（二）學情分析

學生經過近一年的物理學習，已經初步具備了物理學科的思維方法和能力，能嘗試解決物理學科中的問題，但依然以形象思維為主。八年級的學生有強烈的求知欲，但他們對事物的認識還不夠全面，仍需要借助具體形象材料的支持。教師在教學中應充分發揮生活事例的作用，借助學生已有的氣壓知識和生活經驗，調動學生學習的積極性和主動性。

（三）教學目標

1.利用生活中的物理情境，讓抽象的問題具體化，讓復雜的問題簡單化。

2.讓學生認識大氣壓、了解氣壓的影響因素，能用氣壓概念解釋自然現象，掌握氣壓的物理概念。

3.通過情境逐層推進，培養學生觀察、思考、分析、論證的能力，形成科學嚴謹的態度。

（四）教學過程

1.創設趣味生活類情境，感悟情境中的物理知識，初識物理概念

體驗物理情境：在空的礦泉水瓶中裝入少許熱水，擰緊瓶蓋，搖晃熱水后將瓶靜置在桌面上，觀察瓶身的變化；播放手壓式水泵工作原理視頻，觀察水泵內部結構。

學生活動1：觀察礦泉水瓶變癟實驗和手壓式水泵工作視頻，思考：“為什么瓶身變癟？誰對瓶身施力？水在水泵中為什么能從低處流向高處？誰對水施加了向上的力？”

學生活動2：讓學生嘗試用塑料片覆蓋住裝滿水的水杯口，將水杯倒置，觀察杯中水是否外流。

學生活動3：學生在杯身側面戳一個孔，觀察水和塑料片。

設計分析：新課教學開篇引入生活中的物理情境，學生對此情境不陌生，躍躍欲試，激發學習興趣，課堂上掀起一段小高潮。通過觀察現象，嘗試實驗、小組討論與分析，試著嘗試用“非正式學習”環境下獲得的知識解釋物理現象的成因，引出現象中關聯的知識，初識概念“大氣壓”。在活動2中，學生共同完成一個難度不大的實驗，他們在學中做、在做中學，在利用“大氣壓”初概念解釋現象時，又發現大氣壓作用方向的問題，激發學習興趣。活動3情境中，學生觀察到大氣壓把塑料片和水壓在杯中不流出，初步感受大氣壓的大小，隨后在杯身側面戳完孔后，氣體便可從孔中進入杯內，將水壓出，為之后分析物體內外氣壓不平衡時會發生的現象做鋪墊。至此，“大氣壓”的初概念已經在學生頭腦中形成。

學生活動4：模擬“馬德堡”半球實驗。教師將兩個透明大吸盤底部對齊，隨后用力擠壓出內部空氣，在兩個吸盤連接處涂上凡士林，安排兩名學生同時向兩側用力，嘗試將吸盤分離。

設計分析：學生利用兩個透明吸盤，排盡其內空氣，彼此向兩邊使大力才能勉強把吸盤分開，感受大氣壓的威力。學生在實驗中毫無疑問確認了大氣壓的存在，真切感受到大氣壓的強大，同時也能佐證關于大氣壓的方向問題。通過這個實驗，學生確認初識概念的準確性，在這些能找到共性的實驗中初步建立“大氣壓”和“大氣壓”有大小的概念。

在引入環節，概念為本的教學促進學生思維的發展，“情”和“境”的二重性在此發揮了重要作用。

2.創設實驗啟迪類情境，感知情境中的物理知識，初建物理概念

學生活動1：將一個透明吸盤貼在金屬板上，用力擠出內部空氣，吸盤吸附在金屬板表面，接著不斷向吸盤下掛重物，觀察吸盤的變化（如圖1）。

學生活動2：利用吸盤、彈簧測力計、細線粗略估測大氣壓值（如圖2）。

設計分析：學生在吸盤下掛重物不掉落的現象中加深對大氣壓大小的認知。為了幫助學生從概念的感知發展到建立準確概念，本活動指導學生利用器材估測大氣壓的值，讓學生基于觀察去發現解決問題的方法，觀察與實驗相結合，建立從現象到概念的發展，幫助學生理解新概念。教師在教學中利用同系列器材引導學生估測大氣壓，符合邏輯關系的發展。

3.創設升華質疑類情境，掌握情境中的物理知識，修正物理概念

學生活動1：觀察家用壓力鍋煮飯；用注射器向肌肉注射藥液；熱水壺瓶塞被頂起。

設計分析：學生在初步建立“大氣壓”概念之后，讓他們回歸生活，觀察上述三個生活中的場景，利用情境引發學生思考，上述幾個現象的產生是否都與“大氣壓”有關。在加強對大氣壓認識與理解的過程中，教師組織學生熱烈討論，得出的不同答案又掀起本節課的高潮。大部分學生發現：并不是所有與氣體壓強有關的現象都與“大氣壓”有關，理由是大氣壓不等同于氣壓。本環節的設計充分考慮到要讓學生經歷通過現象建立的初概念是需要用事實佐證的過程，修正對“大氣壓”的理解。氣體壓強和大氣壓概念的認知偏差，此番探討修正了學生的物理概念，認知的邏輯系統和概念的準確建立，這種層次關系通過一定的系統思維有序、有結構的整合，形成完整的認知體系。

4.創設觸類旁通類情境，內化情境中的物理知識，應用物理概念

學生活動1：觀察大風大雨中，路人的雨傘變成了“喇叭傘”（如圖3）。

學生活動2：拼搭竹蜻蜓，雙手輕輕一搓，竹蜻蜓便“扶搖直上”。

學生活動3：利用吹風機從乒乓球一側向上吹，觀察乒乓球的狀態（如圖4）。

設計分析：這部分知識與氣壓緊密聯系，流體氣壓與流速的關系緊密銜接氣壓的概念，又作為進階的物理概念，學生修正氣壓和大氣壓概念之后，通過這些活動充分了解氣壓的大小可以通過改變其流速實現，進一步完善物理概念。這些情境的引入來源于生活，在自然銜接中突破本節課的難點，重構學生物理認知。

（五）教學成效

通過創設不同類別的物理情境，學生先后感知物理知識、感悟概念知識、掌握物理知識和應用物理知識，由初步形成物理概念、初建物理概念、修正物理概念到應用物理概念，最終在自己的頭腦中形成了物理觀念，實現了對物理知識的重新建構。

學生活動1：中國農村有一種原始的煙囪，在其上部用磚塊砌成一個橫向的風道，能說說設計上的作用嗎？

學生活動2：賽車的車尾都會安裝尾翼，你知道其中的奧秘嗎？

學生活動3：動手實踐——利用三個塑料瓶蓋、一塊橡皮膜、膠帶、塑料注射器一個、一根塑料管，制作一個手壓式壓水器（如圖5）。

設計分析：通過應用和實踐類情境，把物理概念關聯生活，形成完善的物理觀念，學生分析問題、解決問題，在實踐探究過程中鍛煉物理思維，這些環節環環相扣，為學生的學習提供多樣化的途徑，著眼于學生的發展。

四、總結

基于教學情境的物理教學，能讓學生從情境中觀察、思考、分析、論證，在應用過程中形成物理觀念。當教師創設真實情境后，學生可以在探究和實踐中對物理知識進行深度加工，建立物理概念。并且，教師還需要借鑒生活情境，引導學生利用所形成的物理觀念解釋生活中的實際問題。

（作者單位：蘇州市第十六中學校）

編輯：溫雪蓮