基于認(rèn)知規(guī)律談高中物理情境的創(chuàng)設(shè)策略

雍振華

【摘 要】物理來(lái)源于生活，有意義的物理課堂教學(xué)離不開教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)。好的教學(xué)情境符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，能夠在情感上引起學(xué)生的共鳴、在思維上讓學(xué)生漸入佳境、在效果上攻克教學(xué)難題。本文從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的幾個(gè)方面探究物理教學(xué)中情境的創(chuàng)設(shè)與優(yōu)化策略。

【關(guān)鍵詞】情境創(chuàng)設(shè);課堂教學(xué);認(rèn)知規(guī)律

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2020）28-0042-02

高效物理課堂離不開教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)。作為物理知識(shí)的載體，好的物理教學(xué)情境一方面可以活躍課堂氣氛，另一方面可以對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)、培養(yǎng)能力起到有力的支撐作用，同時(shí)也會(huì)對(duì)學(xué)生的情感、態(tài)度產(chǎn)生積極影響[1]。要想產(chǎn)生良好的教學(xué)效果，就要從學(xué)生的角度出發(fā)，遵循學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，創(chuàng)設(shè)有效的物理情境。

1? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)貼近學(xué)生生活

物理知識(shí)依托于情境而體現(xiàn)，在具體的情境中學(xué)習(xí)物理知識(shí)可以讓學(xué)生明白物理知識(shí)的現(xiàn)實(shí)意義，使學(xué)生更容易對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生心理認(rèn)同感。認(rèn)同感來(lái)源于教師所創(chuàng)設(shè)的與學(xué)生自身生活接近的情境，因此，教師需要在生活中用心觀察，積累適合在教學(xué)中應(yīng)用的教學(xué)情境素材。

如由于每個(gè)學(xué)生都騎過(guò)自行車，教師可以這樣導(dǎo)入“力的分解”：“生活中每人都經(jīng)歷過(guò)騎自行車下坡，請(qǐng)同學(xué)們談?wù)勻T車下坡的感受？”有學(xué)生說(shuō)感到輕松;有學(xué)生說(shuō)感覺越來(lái)越快。教師肯定學(xué)生的回答后，再通過(guò)師生間的對(duì)話，讓學(xué)生意識(shí)到騎車下坡速度加快且讓人感到輕松是因?yàn)橹亓Φ淖饔谩Ｈ缓笸ㄟ^(guò)引導(dǎo)讓學(xué)生注意重力的方向和沿斜面向下的力方向的不同，進(jìn)而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并感受力的分解的現(xiàn)實(shí)意義，從而引出“力的分解”的課題。

同樣是重力在斜面上分解的問題，有些教師設(shè)置的情境則是將一個(gè)物體放在斜面上或者是汽車上橋下橋問題。對(duì)比來(lái)看，這里的騎車情境顯然更貼近學(xué)生生活，因?yàn)榛旧厦總€(gè)學(xué)生都有騎車經(jīng)歷，所以可以讓學(xué)生感到更加自然、親切，同時(shí)力的分解概念在師生對(duì)話中不知不覺被提出，并得到進(jìn)一步探究。認(rèn)知規(guī)律的核心要素是讓認(rèn)知主體產(chǎn)生認(rèn)同感，而引入貼近學(xué)生生活的情境更“接地氣”，可以在不知不覺中把學(xué)生代入課堂，引起學(xué)生在認(rèn)知和情感上的共鳴，進(jìn)而產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。

2? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)體現(xiàn)物理內(nèi)涵

所謂物理內(nèi)涵，指的是一個(gè)情境中物理知識(shí)及內(nèi)在涵義的外在體現(xiàn)。教師采用五字詩(shī)導(dǎo)入新課：“公園散步走，偶見癩皮狗。主人用力拉，乖乖轉(zhuǎn)回頭。”其目的是創(chuàng)設(shè)一個(gè)對(duì)物體斜向上拉力的生活情境[2]。但是物理情境的引入不應(yīng)該只體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際意義，在關(guān)注物理表面現(xiàn)象的同時(shí)，更應(yīng)該關(guān)注其是否能夠體現(xiàn)本節(jié)課物理教學(xué)內(nèi)容的核心內(nèi)涵。

“力的分解”這節(jié)課的核心任務(wù)是讓學(xué)生分析力的作用效果進(jìn)而學(xué)會(huì)分解力。在斜拉力的問題中，拉力產(chǎn)生向前拉動(dòng)和豎直上提兩個(gè)效果。顯然，在上述情境中這兩個(gè)效果并沒有得到體現(xiàn)，癩皮狗轉(zhuǎn)回頭到底是在向前拉，還是向上拉不得而知，這個(gè)情境也僅僅是起到了吸引學(xué)生眼球的作用，其本身內(nèi)涵也是不知所云。對(duì)此不妨做如下的改進(jìn)：將上述詩(shī)句制作成一個(gè)小視頻，某一路人在遛狗，路人一拽讓狗停下來(lái)并使之前半身被拉起，然后通過(guò)讓學(xué)生討論力對(duì)狗產(chǎn)生的影響的效果，分析得出力的分解的概念。有趣的視頻可以更好地吸引學(xué)生注意力，并讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到原來(lái)看似平常無(wú)奇的事情也包含著有用的物理知識(shí)。

3? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)考慮學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)

在高一物理“加速度”的教學(xué)中，多數(shù)教師會(huì)采用人教版教材中一輛轎車與一列火車由由靜止到啟動(dòng)的物理情境導(dǎo)入新課。因?yàn)檎n本上呈現(xiàn)的是一幅靜態(tài)的圖畫，所以為了讓學(xué)生獲得直觀的認(rèn)識(shí)，教師一般會(huì)播放一段賽車和戰(zhàn)斗機(jī)由靜止到啟動(dòng)的視頻，學(xué)生會(huì)對(duì)此產(chǎn)生更濃厚的興趣。從教學(xué)結(jié)果來(lái)看，教師的初衷是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比，觀察兩者在啟動(dòng)的過(guò)程中哪個(gè)加速得更快一些，進(jìn)而引出速度變化快慢的概念。但是實(shí)際上，學(xué)生在本節(jié)課之前并沒有速度變化的概念，更不會(huì)特別在意誰(shuí)變化得更快。由于前概念的影響，學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)大多停留在不同階段誰(shuí)跑的更快的問題上，只會(huì)發(fā)現(xiàn)視頻中飛機(jī)運(yùn)行的兩個(gè)階段，第一階段賽車比飛機(jī)運(yùn)動(dòng)得快，第二階段飛機(jī)比賽車運(yùn)動(dòng)得快，所以學(xué)生觀察到的是這兩個(gè)階段平均運(yùn)動(dòng)快慢的對(duì)比而不是速度變化快慢的對(duì)比。顯然設(shè)計(jì)上述情境的教師沒有考慮到學(xué)生認(rèn)知上前概念的影響，想當(dāng)然地認(rèn)為學(xué)生會(huì)按照教師的意圖去觀察，所以效果自然不盡如人意。

4? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)體現(xiàn)層次性

靈動(dòng)的課堂猶如有趣的故事、精彩的電影，起點(diǎn)、終點(diǎn)互相輝映，中間過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，能讓人不斷產(chǎn)生深入探究欲望。同時(shí)，物理知識(shí)有其內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)和層次，所以教師應(yīng)依托情境，將這些知識(shí)的內(nèi)在邏輯呈現(xiàn)出來(lái)。

仍是以加速度概念的教學(xué)為例，要想讓學(xué)生理解速度變化的快慢問題，教師可以先通過(guò)頻閃照片幫助學(xué)生回憶由照片判斷速度大小的方法，然后讓學(xué)生觀察一個(gè)做加速運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到這是一個(gè)速度大小在不斷變化，并且變化速度在增加，最后把兩個(gè)加速運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片放在一起讓學(xué)生做對(duì)比，使其體會(huì)這兩個(gè)物體除了速度的區(qū)別，還有速度變化快慢的問題。隨后再給出一組表格數(shù)據(jù)，從定性到定量，讓學(xué)生明白不同物體所需的加速時(shí)間，速度變化的多少以及變化的快慢。顯然，教師對(duì)情境設(shè)置的考慮是逐層遞進(jìn)的，通過(guò)幾幅頻閃照片以及后面的表格數(shù)據(jù)讓學(xué)生依次認(rèn)識(shí)了速度大小、速度變化的大小、速度變化的快慢這幾個(gè)物理概念，從而完成了對(duì)速度變化快慢概念的有效建構(gòu)。

5? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)關(guān)注教學(xué)內(nèi)容的過(guò)渡

教師在課堂教學(xué)中，應(yīng)合理銜接教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生感覺到整個(gè)教學(xué)內(nèi)容是一個(gè)有層次且相互關(guān)聯(lián)的整體，而不應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容割裂使學(xué)生產(chǎn)生割裂感。對(duì)于力的分解，教師做了如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖1，兩個(gè)基座之間連有鋼絲，上方兩個(gè)木板呈一定角度疊放，讓一學(xué)生在中間施加一個(gè)向下的壓力將鋼絲崩斷。

教師的設(shè)計(jì)意圖是通過(guò)讓女生以較小的壓力崩斷鋼絲從而說(shuō)明一個(gè)力通過(guò)分解可以產(chǎn)生更大的力。這個(gè)引入實(shí)驗(yàn)取得了較明顯的效應(yīng)，使學(xué)生對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容產(chǎn)生了較濃厚的興趣。但是，過(guò)于關(guān)注激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生把心理預(yù)期提的很高，卻忽略了后續(xù)教學(xué)的連續(xù)性，從而給學(xué)生造成了很大的心理落差。做完該演示實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)直接進(jìn)入對(duì)斜拉力的分解分析當(dāng)中，但顯然實(shí)驗(yàn)演示和斜拉力的分解之間沒有絲毫關(guān)系。開始的演示實(shí)驗(yàn)在學(xué)生頭腦中只落了個(gè)好玩，而在對(duì)前面實(shí)驗(yàn)所涉及問題完全不知何故的情況下就進(jìn)入到下一個(gè)毫無(wú)關(guān)聯(lián)的環(huán)節(jié)中，學(xué)生心理的落差可想而知。

從認(rèn)知規(guī)律角度來(lái)說(shuō)，認(rèn)知問題的過(guò)程應(yīng)該是連續(xù)、有層次的，但在這里卻形成了明顯的斷層。其次，該實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的合力、分力關(guān)系也比較復(fù)雜，物理指向不清晰。顯然情境的復(fù)雜性也對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)其中的物理問題造成了一定的障礙。

6? ?情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)促進(jìn)學(xué)生深入思考

除了在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)設(shè)置情境，在物理問題的分析環(huán)節(jié)特別是習(xí)題講解中，采用合適的情境也能幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提升學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)具體問題的認(rèn)識(shí)。

如在講解牛頓運(yùn)動(dòng)定律整體法、隔離法時(shí)經(jīng)常會(huì)涉及這樣一個(gè)問題：如圖2，光滑水平面放一斜面，斜面質(zhì)量為M，傾角為θ。在斜面上放一質(zhì)量為m的木塊，斜面表面光滑。現(xiàn)在給斜面施加一個(gè)水平方向、大小不變的推力F，使斜面和物體相對(duì)靜止一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，求推力F大??？

解決該問題時(shí)教師一般都會(huì)采用整體法、隔離法，并通過(guò)作圖和解析法分析該題，但是實(shí)踐效果并不好。理論分析看似沒有問題，但其實(shí)多數(shù)學(xué)生還是難以理解為什么木塊在斜面上滑不下來(lái)。問題關(guān)鍵在于，學(xué)生在實(shí)際生活中見到的都是物體沿斜面向上或向下運(yùn)動(dòng)，而這里斜面光滑，很難想象木塊還能在斜面上靜止不動(dòng)。除此以外，這里F大小直接和斜面傾角θ密切相關(guān)。如果僅從理論推導(dǎo)，會(huì)顯得枯燥、抽象，使學(xué)生對(duì)此難以有直觀的認(rèn)同。

為此可設(shè)置一個(gè)體驗(yàn)式情境：讓學(xué)生先手拿一個(gè)乒乓球拍，球拍上放一個(gè)乒乓球，問學(xué)生手拿球拍跑，為了讓球不掉下來(lái)，應(yīng)該怎樣做？學(xué)生立即會(huì)認(rèn)識(shí)到球拍應(yīng)傾斜，同時(shí)如果啟動(dòng)即加速得越快，球拍應(yīng)該傾斜得角度更大。然后讓兩名學(xué)生上臺(tái)親自演示一下，這樣學(xué)生興趣盎然，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望。在有了切身體會(huì)的基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行理論分析，這樣學(xué)生不僅印象深刻，也會(huì)對(duì)知識(shí)的理解進(jìn)一步加深。顯然這樣的情境設(shè)置很好地突破了教學(xué)難點(diǎn)，并且提升了學(xué)生的物理建模意識(shí)。

綜上所述，好的物理情境應(yīng)與學(xué)生的日常生活貼近，進(jìn)而使學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴和學(xué)習(xí)興趣。好的情境應(yīng)避免人為制造的復(fù)雜性，應(yīng)清晰、簡(jiǎn)單、直觀、有層次地展現(xiàn)其中關(guān)鍵的物理內(nèi)涵。好的情境應(yīng)承上啟下、發(fā)人思考，不是為了吸引眼球而流于形式。如果教師關(guān)注到這些方面，那么情境的創(chuàng)設(shè)一定可以作為教學(xué)的良好抓手，幫助教師切實(shí)提高課堂效率，打造高效物理課堂。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊建軍.高中物理教學(xué)中問題情境的創(chuàng)設(shè)探究[J].中學(xué)生數(shù)理化，2020（7）.

[2]曹文靜.初中物理教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)中存在的問題及對(duì)策[J].中學(xué)生數(shù)理化，2020（5）.