基于真實情境的探究式教學模式探索

摘 要：新課程改革強調，將教學內容與學生經驗、社會生活聯系起來，開展探究式學習，培養學生基于真實情境學習并運用知識解決實際問題的能力，實現知行合一，發展核心素養。為更好地落實課改精神，發展學生核心素養，提出了基于真實情境的探究式教學模式，以“光的折射”為例對該教學模式在教學實踐中的應用進行論述，以期為一線教師基于真實情境發展核心素養的教學提供一定的參考和思路。

關鍵詞：真實情境；探究式教學；核心素養

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）9-0028-5

１ 問題的提出

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，科學探究是物理學科最重要的學科實踐方式，是培養學生核心素養的有效路徑?！读x務教育物理課程標準（２０２２年版）》指出，“注重科學探究，突出問題導向，強調真實問題情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發展核心素養。”［１］然而，傳統教學以知識點的掌握為核心，忽視學習過程中真實情境的創設和知識應用于真實情境的問題解決能力的培養，普遍存在教學內容脫離實際，教學過程忽視實踐的現象，不能有效培養學生的核心素養［２］。因此，在教學中我們應加強物理世界與現實世界的聯系，通過創設貫穿教學始終的真實情境開展探究式教學，引導學生從物理學視角認識自然和生活中的現象，加強物理知識與現實生活之間的聯系，使教學活動與學生的生活世界產生關聯［３］。

鑒于此，我們探索了基于真實情境的探究式教學模式，教師通過創設真實情境，為探究活動提供研究的環境和載體，將學生的科學素養和探究能力充分體現出來［４］，從而賦予實驗探究以實際的價值。該教學模式通過引導學生基于真實情境中復雜的、具有挑戰性的問題，展開探究活動，學習學科知識、技能，并應用所學知識解決情境中的問題。學生在解決問題的過程中，建構知識體系，提升探究能力，培養分析、論證和質疑創新的思維能力，形成物理觀念，發展核心素養。不同于傳統的基于學科問題的實驗探究教學，基于真實情境問題的探究式教學在突出物理學科思想方法和探究方式的同時，賦予了探究活動和學科知識真實的價值和意義，實現學思結合、知行合一，充分發揮實踐的育人價值。

２ 基于真實情境的探究式教學模式

基于真實情境的探究式教學模式搭建起“現實世界—學科世界—核心素養”之間的橋梁。該教學模式主要由五個要素組成，如圖１所示。各要素之間相互聯系，在教學中形成統一的整體，旨在促進學生核心素養的生成。

“真實情境”為學生的學習創設了背景環境，將學科教學內容與學生的現實生活聯系起來，賦予學習實際的意義。教學的過程以真實情境為主線開展，真實情境是探究活動的載體，是發展學生核心素養的基礎。

“問題”是在對真實情境提供信息進行分析的基礎上提出的具有實際意義的問題，是探究活動開展的前提，它是聯系教學模式中各要素的紐帶，對問題的解決過程就是建構物理知識、鍛煉科學思維、生成物理觀念的過程。

“探究”是探尋問題答案的過程，它是整個教學的核心環節，是從物理學的視角審視從情境中提出的真實問題，轉化為物理學科問題，并開展學科實踐活動的過程。學生通過探究學習學科基本知識技能，為真實問題的解決提供理論支撐。

“應用”是對探究結果的實踐過程，它指向真實問題的解決，是將物理學科的探究結論轉化為實際問題解決方案的過程，學生在應用學科知識解決問題的過程中加深對知識的理解，體會物理知識對生活和社會發展的推動作用，形成物理觀念。

“素養生成”是學生逐步建構知識、技能、思維，形成素養的過程，它不是教學模式中獨立的一個要素，而是融入到問題、探究、應用的過程中，體現學生逐步建構知識、學習技能、提升科學思維能力、培養科學態度與責任、形成物理觀念的過程。

３ 基于真實情境的探究式教學實踐案例

以人教版八年級上冊教材中第四章《光現象》第4節“光的折射”的教學為例，闡述基于真實情境的探究式教學模式的教學實踐過程。

３．１ 真實情境

教師演示并創設情境：教室里的海市蜃樓。

教師在玻璃缸底部提前裝入飽和食鹽水，并采用塑料布分隔的方法在上層裝入清水，緩慢抽去塑料布，引導學生透過玻璃缸中的液體觀察后面的蠟燭，會看到上下兩支蠟燭，如圖２所示。

設計分析：通過模擬海市蜃樓現象，為整節課的學習提供貫穿教學始終的情境載體，激發學生的好奇心和求知欲，引發學生思考，為問題的提出作鋪墊。

３．２ 問 題

提出問題：為什么會看到兩支蠟燭？模擬海市蜃樓現象的成因是什么？

問題引導：從蠟燭發出的光到達眼睛經過哪些介質？光在穿過不同介質時，傳播情況會有什么變化？

學生在問題的引導下，很容易想到，忽略玻璃厚度，光在傳播過程中可能會經歷“空氣—水—空氣”“空氣—鹽水—空氣”兩種不同傳播路徑到達人眼。模擬海市蜃樓現象的形成可能與光在傳播過程中經過了不同的介質有關。

思維引領：引導學生從光的傳播路徑出發思考現象產生的原因，提升從物理學的視角尋找現象背后的物理實質的能力，鍛煉學生的科學思維。

設計分析：問題的提出是對模擬海市蜃樓情境的提煉，并為下一步的探究活動指明了方向。通過問題的提出，引導學生思考的方向，降低了問題的難度，為學生思維的發展搭建支架。

３．３ 探 究

現象觀察：學生結合對教師提出的引導問題的思考，采用激光筆、水槽、玻璃磚等器材進行初步探索，觀察光從空氣進入水中、從水進入空氣中以及從空氣進入玻璃時的傳播情況，如圖３所示。

概念建構：學生在觀察現象的基礎上，對光進入不同介質的傳播情況有了一定的感性認識，在此基礎上建構光的折射的定義。

問題轉化：結合初步建構的光的折射概念，引導學生將情境問題轉化為物理問題——光在折射時遵循什么規律？

簡化模型：為了便于開展實驗探究，引導學生把模擬海市蜃樓現象中光的傳播路徑簡化為從“空氣—水”和從“水—空氣”兩個過程來探究。

術語界定：為了便于描述實驗現象、總結實驗結論，和學生一起界定入射光線、折射光線、法線、入射角和折射角的定義，如圖４所示。

猜想與假設：對照光的反射定律，結合觀察到的現象，初步猜想光在折射時，折射光線、入射光線和法線三條線之間的關系，折射角和入射角兩角之間的關系。

方法建構：引導學生借鑒研究光的反射定律的實驗方法，選擇實驗器材，設計并規劃探究光的折射規律的實驗方案。

分組探究：學生分組實驗，探究光從“空氣—水”和從“水—空氣”時遵循的折射規律，并將實驗測得的入射角、折射角和兩角關系等相關數據記錄在表格中（表1、表2）。

分析論證：學生根據實驗觀察到的現象和記錄的實驗數據，分析歸納實驗結論。

（1）三條線之間的關系：利用可折轉光屏，多次改變入射光線的照射角度，發現折射光線只能出現在入射光線和法線所決定的平面內，也就是折射光線、入射光線和法線在同一平面內；且折射光線和入射光線分別位于法線兩側。

（2）兩角之間的關系：引導學生根據記錄的實驗數據（表1、表2），分析兩角之間的關系。

分析兩表中的第１次數據，發現當光垂直界面入射時，入射角為0°，折射角也是0°，也就是當光垂直于界面入射時，光線不發生偏折。

橫向對比分析兩個數據記錄表格中２、３、４次實驗對應折射角與入射角之間的大小關系，得出結論：光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角；光從水斜射入空氣中時，折射角大于入射角。

縱向分析１、２、３、４次實驗數據，得出結論：折射角隨著入射角的增大而增大。

（3）特殊現象分析：學生在探究光從水射入空氣中時，發現入射角為５０°時，找不到折射光線，此時只發生反射現象，再繼續增大入射角，折射光線依然找不到，教師拓展補充全反射現象。

方法建構：八年級的學生剛接觸物理，對實驗數據的分析缺乏方法，教師引導學生一起分析處理實驗數據的過程中，應注重培養學生分析論證的能力。

進一步探究：光在反射時，光路是可逆的，折射時光路是否也可逆呢？引導學生實驗驗證折射時光路也是可逆的。

規律總結：光折射時，折射光線、入射光線與法線在同一平面內。折射光線和入射光線分別位于法線兩側。光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射角小于入射角；光從水或其他介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。光從一種介質垂直射入另一種介質中時，傳播方向不變。入射角增大時，折射角也增大。在折射現象中，光路可逆。

設計分析：通過引導分析，將基于真實情境提出的“為什么能看到兩支蠟燭”問題轉化為學科問題“光折射時有什么規律”，在此基礎上引導學生設計實驗探究光從空氣進入水中和從水進入空氣中折射的特點，分析歸納得出光的折射規律，鍛煉學生猜想與假設、獲取證據、分析處理信息、歸納實驗結論的能力，在探究的基礎上逐步總結得出光的折射規律，為下一步的實踐應用提供支撐。

３．４ 應 用

解釋現象：結合光的折射規律，教師引導學生通過作圖和實驗觀察相結合的方法分析光在穿越不均勻鹽水時的傳播路徑，激光穿越不均勻鹽水時的實驗現象如圖5所示。進一步分析得出，蠟燭發出的光在經歷上方不均勻鹽水和下方均勻鹽水時沿不同的路徑進入人眼，認為光是沿直線傳播進入眼睛的，逆著光線看過去，在上下不同的位置形成兩個虛像，如圖6所示，這就是模擬海市蜃樓現象中看到兩支蠟燭的原因。

遷移應用：為什么我們在夜晚看到星光總是一閃一閃的？引導學生思考，大氣層的密度不均勻，且隨著氣象條件隨時變化，光穿越不均勻的大氣時發生折射現象，且折射光線的傳播路徑會隨著大氣的變化而發生變化，導致星光時而能進入人眼，時而進入不了人眼，所以我們看到星光閃耀。這個過程可以用圖7所示的實驗裝置進行模擬演示。用幾支激光筆模擬星光，用酒精燈加熱激光穿過的空氣，模擬變化的大氣，我們會看到，照到黑板上的激光在晃動，如果人的眼睛位于此處看星光（提醒學生注意實驗安全，不可以用激光射向人眼），便看到星光閃耀。

觀念建構：結合本單元前幾節課基于小孔成像、水面倒影等情境學習的光的直線傳播和反射規律，概括得出“光現象的形成與光的傳播規律有關”的物理觀念。

設計分析：將光的折射規律進行轉化和應用，解釋模擬海市蜃樓現象，在應用折射規律解釋情境問題及拓展情境中的問題時形成物理觀念，并應用觀念解釋現象、解決問題，進而加深對光現象的理解。

３．５ 素養生成

學生參與上述學習的過程，也是素養逐步生成的過程，通過教學主線引領學生學習學科相關內容，在這個過程中促進學生核心素養的生成，如圖8所示。

４ 反 思

基于真實情境的探究式教學模式，充分體現了教學的情境性、問題性、探究性和體驗性，符合新課程標準對課程綜合性和實踐性的要求。該教學模式已在不同學校實際教學中多次實踐應用，收到了較好的教學效果，為一線教師基于新課程理念的探究式教學提供了參考模式。通過該教學模式的實施，提高了學生從物理學的視角解釋自然現象、解決實際問題的能力，鍛煉了學生的科學探究能力和科學思維能力，為培養學生的核心素養提供了參考路徑。

參考文獻：

［１］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（2022年版）［Ｓ］．北京：北京師范大學出版社，２０２２．

［２］屠旭濱．基于真實情境培育物理學科核心素養的教學路徑［Ｊ］．物理教學，２０２１，４３（１）：２６－２９，２５．

［３］王鑒，張文熙．新課標背景下的真實情境教學：內涵、特點及策略［Ｊ］．教師教育學報，２０２３，１０（６）：７８－８６．

［４］李寶才．基于核心素養下的中學物理課堂教學模式探索［Ｊ］．中國教育學刊，２０２０（Ｓ２）：１０７－１０９．

（欄目編輯 劉 榮）