基于“沉浸式體驗”教學，培養(yǎng)物理高階思維

◇ 山東 李 剛

所謂“沉浸式體驗”教學,就是依托各種情境促使學生親歷其中,目的是更有效地促使學生展開更深層面的思考,并就此形成有意義的學習過程．在高中物理教學中,開展“沉浸式體驗”教學對于培養(yǎng)學生的物理高階思維具有重要意義．“沉浸式體驗”教學強調(diào)問題情境的生動性,以及學生在其中所形成的交互性體驗,同時還特別強調(diào)學生對知識的自主整合,在此過程中樹立批判性的自我反思,最終實現(xiàn)對問題的自主解決．

1 創(chuàng)設(shè)體驗式問題情境

認知心理學理論認為,不管是認知的內(nèi)容、過程還是具體的認知方式,都和主體身體之間具備緊密關(guān)聯(lián),同時身體又處于具體的環(huán)境中,這就意味著,問題情境越生動、越真實,就能夠越有效地激發(fā)個體的身體感知和體驗．在“沉浸式體驗”教學模式中,問題情境是必不可少的關(guān)鍵要件,教師要善于根據(jù)教學內(nèi)容為學生創(chuàng)設(shè)體驗式問題情境．

1.1 鏈接新舊知識,創(chuàng)設(shè)問題情境

新舊知識之間的鏈接是以舊知識學習新知識的關(guān)鍵緩沖帶,鏈接新舊知識創(chuàng)設(shè)問題情境,既能夠使學生順利完成對舊知識的鞏固,也能夠以此為基礎(chǔ)展開對新知識的高效學習,進而實現(xiàn)教學目標．

例如,在教學“牛頓第三定律”時,一部分學生會自主聯(lián)想到初中階段的舊知“作用力與反作用力”,就此展開學習．教師可以結(jié)合舊知識創(chuàng)設(shè)生活情境，展開教學．如在拔河比賽中,兩隊作用力情況與作用力和反作用力相似，二者大小相等,方向相反,也就是說拔河比賽并無勝負．可現(xiàn)實中必然有一方會獲得最終勝利,由此產(chǎn)生矛盾．那么能夠獲勝的關(guān)鍵因素是什么呢?教學中,教師可針對學生的質(zhì)疑進一步創(chuàng)設(shè)問題情境:如果對抗雙方一個是較弱的女生,而另一個是健碩的男生,但是男生的腳上穿了一雙旱冰鞋,其結(jié)果會怎樣呢?

通過這樣的問題情境引入新知識,能夠有效地激發(fā)學生參與探究的熱情,產(chǎn)生強烈的渴求新知的欲望．

1.2 結(jié)合物理實驗,創(chuàng)設(shè)問題情境

物理實驗?zāi)軌驗閷W生提供極為豐富且直觀的感性材料,在物理實驗情境中,學生會被強烈的好奇心所驅(qū)使,從而在教師的引導下主動探索新知識,感受物理實驗所具有的創(chuàng)造性、挑戰(zhàn)性以及思維性．教師在這個過程中要不斷鼓勵學生展開自主探究,要針對問題展開全方位、深層次的研究,觸及物理知識的本質(zhì)特征,把握其內(nèi)在規(guī)律．

例如,在教學“動量”時,可以引入“落蛋”實驗創(chuàng)設(shè)問題情境:在第一次實驗中,將一個生雞蛋裹在氣球內(nèi),吊離地面大約1.5 m,以無保護的方式自然墜落;在第二次實驗中,在雞蛋落地處放置一個海綿墊，然后進行類似第一次實驗的操作．完成上述實驗之后,向?qū)W生提問:上述兩個實驗涉及哪些物理知識?經(jīng)過落蛋結(jié)果的對比,立足于物理的視角,如何解釋其間存在的差異?在創(chuàng)設(shè)問題情境之后,可以組織學生自主分組交流,自主推導結(jié)論．這樣,學生的參與熱情得到強烈激發(fā),并在整個課堂學習過程中,保持高昂積極的情緒,更有效地理解和掌握知識．

2 開展交互式具身體驗

具身認知學習理論強調(diào),不同的體驗方式以及體驗內(nèi)容,必然會對具體的認知形成顯著影響,其中不僅包括認知方式,也會涉及認知內(nèi)容以及認知結(jié)果,簡言之,就是主體的認知結(jié)果與主體及其具身體驗密切相關(guān)．在傳統(tǒng)灌輸式教學模式下,教師的過度講解代替了學生的自主思考、感悟以及體驗等過程,學生的學習體驗是不深刻的．在高中物理教學中,教師要根據(jù)教學內(nèi)容引導學生開展交互式具身體驗學習活動．

2.1 在情境模擬中豐富認知體驗

在高中物理教學中,情境模擬教學是落實體驗式學習的主要舉措,情境模擬能夠使學生完全融入所模擬的具體情境中,和物理知識進行親密接觸,能夠?qū)ξ锢碇R產(chǎn)生一定的了解．通過這一舉措,能夠顯著深化認知、強化記憶,更有助于激發(fā)學生的主觀能動性,全身心地投入到對物理知識的探索和學習中,全面提升學生的自主學習、創(chuàng)新以及應(yīng)用能力．

例如,在教學“電磁感應(yīng)”時,為了幫助學生理解磁感線在磁體內(nèi)外不同的分布情況,可以邀請學生以角色扮演的方式,分別演繹磁體的S極、N極以及磁感線,扮演磁感線的學生需要隨機改變方向,而剩下兩名同學則需要根據(jù)改變作出迅速反應(yīng)．這樣的模擬方式既可以成功地聚焦學生的注意力,也能夠為其提供更直觀的了解方式,使教學活動更為有效豐富．

2.2 在實驗探究中推進體驗深度

基于實驗探究活動,能夠?qū)⑿枰獙W習的知識以及理論等融入具體的實驗活動中,通過學生自主完成實驗的過程感悟知識、體悟原理．這一過程會始終伴隨學生的積極思維,再加上親歷其中的動手操作,實現(xiàn)了理論與實踐的相互碰撞,激發(fā)強烈的靈感,這樣所獲得的知識必然更真實、更高效．

例如,在教學“單擺的周期”時,可以先給出相關(guān)知識、理論以及公式,然后設(shè)計“猜想—實驗驗證—歸納”一系列活動,就此展開探究式學習．實驗1:準備擺球和擺長完全相同的兩個單擺,選擇不同的偏角進行釋放,就此觀察兩球通過最低點時的順序(結(jié)論是同時到達)．實驗2:擺球質(zhì)量不同、擺長相同、釋放偏角相同,觀察通過最低點的順序(結(jié)論與實驗1 相同)．實驗3:擺球質(zhì)量相同、擺長不同、釋放偏角相同,仍然觀察通過最低點的順序，此時結(jié)論和之前不同:擺長較短的擺球首先通過最低點．通過上述三個實驗,能夠使學生獲得更直觀的感性材料,了解單擺周期和擺長之間的關(guān)系,進而對單擺周期的內(nèi)涵以及本質(zhì)形成更深層次的感知.整堂課氛圍愉悅，學生態(tài)度積極,有益于學生高效地掌握知識．

3 解決生活化實際問題

“沉浸式體驗”教學還強調(diào)讓學生將個人獲得的感性材料、體驗以及原有的生活背景、經(jīng)驗之間自主建立關(guān)聯(lián),真正實現(xiàn)對知識結(jié)構(gòu)的自主完善或重構(gòu),更高效地掌握潛藏于知識背后的思想、方法以及意義、價值等．因此,在高中物理教學中,要引導學生利用所學的物理學知識解決生活化實際問題,以此促進他們高階思維的提升．

例如,在完成“勻變速直線運動”的教學之后,可以讓學生解決以下問題:汽車的質(zhì)量為m,行駛速度為v0,已知汽車的制動力恒為F,駕駛員的反應(yīng)時間為t0,求駕駛員自發(fā)現(xiàn)障礙物開始到安全停車這一過程所行駛的距離．對于這一問題,學生是很容易解決的,當學生得出答案之后,再次創(chuàng)設(shè)問題情境:我國的公共交通安全有“三禁”,如何基于這一結(jié)論對此進行概括?這樣,引導學生解決生活化實際問題,能夠有效幫助他們促進知識的建構(gòu),以此促進他們學科核心素養(yǎng)的提升．

總之,在高中物理課堂上,開展“沉浸式體驗”教學對于培養(yǎng)高中生的物理高階思維具有重要意義,能夠有效促進學生學科核心素養(yǎng)的提升．