情境問題引領(lǐng)下的初中物理單元教學實踐

蔣淑芳 鄧靖武 吳立東

摘 要：情境問題引領(lǐng)下的單元教學是指以學科中的大概念為視角確定教學單元，合理創(chuàng)設(shè)單元學習情境，讓學生在一個貫穿單元的大情境中經(jīng)歷思維的發(fā)展，最終構(gòu)建概念，形成規(guī)律，并應(yīng)用物理知識解決具體情境問題.單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以統(tǒng)領(lǐng)學習內(nèi)容的大情境為背景，以系列實驗為線索，以知識遷移與實踐運用為目標.情境問題引領(lǐng)下單元教學有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習主動性，有利于促進學生思維能力的發(fā)展，提升學生情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力.

關(guān)鍵詞：情境問題;單元教學;大概念視角;思維能力建構(gòu)

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）22-0017-04

作者簡介：蔣淑芳（1979-），女，山東人，碩士，中學高級教師，研究方向：中學物理教學;

鄧靖武（1977-），男，湖北人，博士，副教授，研究方向：物理教育教學、教師培訓;

吳立東（1970-），女，北京人，本科，中學高級教師，北京市特級教師，研究方向：中學物理教學.

1 問題的提出

當前，不少初中物理課堂忙于課時推進而將教學內(nèi)容碎片化地當作知識點來處置，導致教學者在教學內(nèi)容的處理上缺乏全局性展望，同時學習者的思維發(fā)展受到較大限制[1].要解決這一問題，就要求物理教師以學科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，同時以學科主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化[2].基于這些要求，統(tǒng)籌規(guī)劃的單元教學設(shè)計應(yīng)運而生.單元教學設(shè)計的優(yōu)點在于學習內(nèi)容的系統(tǒng)性，它強調(diào)學生獲得完整的知識和經(jīng)驗.由于短期內(nèi)無法改變課時化的教學形式，因此解決知識碎片化不能依靠改變課時長度，而是需要建立教學內(nèi)容之間的聯(lián)系，這就要求教師以學科大概念為視角確定教學單元，將知識進行有意義的結(jié)構(gòu)化[3].教師在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)單元情境問題，將單元情境問題分解到每一課時，圍繞分解的課時學習情境設(shè)置活動，讓學生在一個貫穿單元的大情境中經(jīng)歷思維的發(fā)展，最終構(gòu)建概念，形成規(guī)律，解決問題，提升學生的核心素養(yǎng).

2 單元情境問題模式

以情境問題引領(lǐng)單元教學首先需要挖掘合理、科學、凸顯學科本質(zhì)的單元情境大問題.通過情境問題引領(lǐng)單元學習，將把單元情境問題看作單元學習的起點、動力和貫穿學習過程的主線.然后將單元情境大問題拆解為一系列小問題.在將大問題拆解為小問題的過程中盡可能讓學生在單元大情境問題中自己生成一系列的子問題，然后思考并解決問題，使學生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中形成知識生成的路徑，發(fā)展科學思維，提升學生聯(lián)系情境與知識的意識和能力.

教師對于單元情境問題中的大問題和生成的子問題之間的邏輯關(guān)系一般有“串聯(lián)式”“并聯(lián)式”，或兩者混合使用的“混聯(lián)式”等幾種形式[4].“串聯(lián)式”問題形式是指從單元情境大問題出發(fā)生成一系列存在前后邏輯關(guān)系的子問題，問題的解決從第一個子問題開始，到第二個、第三個等依次進行，直至最終解決單元情境大問題，流程圖如圖1所示.“并聯(lián)式”問題形式是指從大問題出發(fā)生成一系列的并列子問題，問題解決時可以從任意一個子問題開始，直至最終解決單元情境大問題，流程圖如圖2所示.

3 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)策略

3.1 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以統(tǒng)領(lǐng)學習內(nèi)容的大情境為背景

單元情境問題的設(shè)置要有全局性，不是碎片化的課時情境，而是統(tǒng)領(lǐng)整個單元學習內(nèi)容的大情境，將整個單元的學習內(nèi)容嵌入一個大情境中，學生對學習目標更加明確，學習的內(nèi)容也更有系統(tǒng)性，更容易使學生對整個單元的學習形成整體的認知.

如“質(zhì)量與密度”這一單元，筆者創(chuàng)設(shè)的單元情境是請同學們給兩捆金屬絲制作信息標簽，注明兩捆金屬絲的產(chǎn)品名稱、質(zhì)量、長度、橫截面積的信息，如圖3所示.

通過上述單元大情境，教師將“質(zhì)量與密度”單元中較為零散的物理量的學習整合到一起.學生在討論金屬標簽中的任務(wù)時會生成一系列的子問題.例如在確定產(chǎn)品名稱時發(fā)現(xiàn)通過已有的認知不能確定產(chǎn)品的名稱;“質(zhì)量”是不是生活中用體重計或電子秤測量的物體的“重量”呢？質(zhì)量和“重量”是否相同呢？一大捆金屬絲太長了，直接用刻度尺測量長度太麻煩，有沒有其它辦法間接地測量金屬絲的長度呢？金屬絲太細了，如何測量細金屬絲的直徑從而計算橫截面積呢？帶著制作金屬絲標簽的任務(wù)和生成的系列子問題，同學們進入“質(zhì)量與密度”單元的學習.

“質(zhì)量與密度”單元創(chuàng)設(shè)的單元情境大問題“給金屬絲制作標簽”和學生課堂生成的子問題總結(jié)見表1，8個子問題分別指向密度和密度的測量、質(zhì)量和質(zhì)量的測量、物體的長度及長度的測量等部分內(nèi)容的學習.這8個子問題之間的邏輯關(guān)系若按照教學內(nèi)容劃分，問題1、2為一組，問題 3是一組、問題4、5、6、7是一組，這三組問題之間是串聯(lián)式關(guān)系，三組問題需要依次解決.而問題8和前三組的邏輯關(guān)系既可以是并聯(lián)式關(guān)系，也可以是串聯(lián)式關(guān)系，具體邏輯關(guān)系取決于實際課堂中學生的設(shè)計方案.所以，在實際教學中問題與問題之間的邏輯關(guān)系會因為不同學生思維方式的不同呈現(xiàn)復(fù)雜化.

3.2 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)以系列實驗為線索

在物理學中，每個概念的建立，每個定律的發(fā)現(xiàn)，都是以實驗或事實為基礎(chǔ)的.教師對于情境問題的設(shè)置可以以實驗作為突破口，充分發(fā)揮實驗的物理營養(yǎng)，通過系列實驗的形式幫助學生建立并形成正確的物理概念與規(guī)律.讓冰冷的物理概念、規(guī)律還原出生命的活力，營造一個充滿活力的物理課堂.

比如在“壓強”單元教學中，教師以學生熟悉的氣球為載體，在核心概念壓強的線索引領(lǐng)下，創(chuàng)設(shè)“當氣球遇到壓強”系列情境問題.

問題1：氣球上是否能站人？

問題2：水是否能吹氣球？

問題3：氣球不封口是否能保持膨脹？

“壓強”單元第一課時，教師給大家提出的情境問題是“氣球上是否能站人？——請同學們嘗試站在吹鼓的氣球上，但不能把氣球壓破.”

同學們通過交流、實驗，發(fā)現(xiàn)直接站在氣球上，氣球很容易被踩破，而將木板壓在氣球上，再站在木板上氣球就不會破，如圖4所示.同學們在親身體驗兩種不同的方式站在氣球上效果不同后引發(fā)思考，生成一系列子問題.同一位同學以兩種方式站在氣球上為什么效果不同？氣球受到的壓力是否發(fā)生變化？兩種方式站在氣球上氣球受到的壓力分別等于多少？為什么加了木板后氣球受到的壓力變大了，氣球反而沒有被壓破？氣球上墊了木板后氣球受到總壓力雖然變大，但氣球上每一點上受到的壓力是否變大？是不是壓力的作用效果不僅和壓力大小有關(guān)，還和受力面積有關(guān)？

學生在“氣球上是否能站人？”這一情境體驗以及生成的一系列子問題的引領(lǐng)下，積極主動地進入壓力作用效果的探究，從而順利建立壓強概念.

第二課時“液體壓強”，當教師提出問題“水能否吹氣球？”，同學們很自然地由第一節(jié)的固體壓強聯(lián)想到液體是不是也會產(chǎn)生壓強？借助液體壓強是不是可以將氣球吹起來？液體產(chǎn)生的壓強大小和什么因素有關(guān)呢？同學們?yōu)榱私鉀Q“水吹氣球”的問題，迫不及待地投入液體壓強的探究，在認識液體內(nèi)部存在壓強，并了解液體壓強的特點后，他們小組合作討論、設(shè)計實驗、嘗試、改進實驗，終于完成“水吹氣球”這個挑戰(zhàn)，如圖5所示.

第三課時“大氣壓強”，教師提出問題“氣球不封口是否能保持膨脹？”教師向大家展示一個套在礦泉水瓶口上的氣球，如圖6所示，然后選班里的一名同學吹套在瓶口的氣球，當氣球被吹鼓后，教師接過瓶子的同時，悄悄將瓶底的小孔堵住，這時套在瓶口的氣球沒有封口仍然能保持膨脹.然后教師發(fā)給每位同學一個礦泉水瓶和一個氣球，讓同學們也來試一試.因為同學們的礦泉水瓶上沒有孔，同學們憋足勁，也不能將套在瓶口的氣球吹鼓.“為什么老師的氣球可以吹鼓，且可以不封口保持膨脹？為什么學生的氣球吹不起來呢？老師的瓶子或氣球是否有什么特殊之處？”同學們帶著困惑、好奇、興奮，進入大氣壓強的學習.

3.3 單元情境問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以知識遷移與實踐運用為目標

知識的運用有兩種不同的價值取向：認知取向和實踐取向[5].認知取向是指運用學習過的概念、規(guī)律等知識解決學業(yè)問題或認知性問題，實踐取向則是指運用知識解決實際生活中的問題.由此可見，知識運用的實踐取向不僅關(guān)注知識的再現(xiàn)，它更強調(diào)學生靈活遷移或解決實際問題的能力.因此，在學習過程情境化時，情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該以知識的靈活遷移與實踐運用為目標[6].

比如在“浮力”單元教學中，教師提供“水精靈”裝置，如圖7所示.請同學們?yōu)椤八`”編寫一個說明書，說明書上注明“水精靈”的操作方法和工作原理.

教師給每組同學一個裝有“水精靈”的礦泉水瓶.讓同學們充分體驗、觀察水精靈的運動.在同學們具有足夠的體驗后，教師組織同學提出他們的問題.

問題1：“水精靈”開始在水中漂浮時受到幾個力的作用？

問題2：漂浮的“水精靈”受到向上的力，施力物體是誰？

問題3：什么是浮力？

問題4：浮力大小和哪些因素有關(guān)？

問題5：用手捏瓶子時“水精靈”為什么會向下運動？

問題6：松開手“水精靈”為什么向上運動？

問題7：水精靈上下運動是因為受到浮力大小發(fā)生變化還是自身受到重力發(fā)生變化？如何變化？

通過上述的情境創(chuàng)設(shè)與問題鏈設(shè)計，同學們積極主動地踏上“浮力”的學習之旅.同學們在學習“浮力”單元后不僅完成水精靈的說明書，還用口服液瓶、曲別針和吸管、筆帽、塑料管和燕尾夾等身邊的物品制作了各式各樣的水精靈，如圖8所示.神奇的“水精靈”使晦澀難懂的“浮力”單元充滿樂趣.

4 情境問題引領(lǐng)單元教學的意義

4.1 有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習主動性

以情境問題為引領(lǐng)的單元教學可以將教學與學習過程植入創(chuàng)設(shè)的情境之中，讓學習變得更具有實際意義，讓學生更有學習動機[7].教師通過創(chuàng)設(shè)學生感興趣的情境問題，可以激發(fā)學生對物理學習的興趣;同時問題引領(lǐng)貫穿整個教學單元，引領(lǐng)并維持學生的學習行為，學生由過去的被動學習者轉(zhuǎn)化為學習的參與者、課堂的設(shè)計者、問題的解決者.整個過程不僅激發(fā)學生的學習興趣，同時還提高學生學習的積極性與主動性.

4.2 有利于促進學生思維能力的發(fā)展

知識源于情境，許多知識從具體情境中抽象、提煉、概括而來.在情境問題引領(lǐng)下的單元教學模式下，情境問題引領(lǐng)、貫穿整個教學單元，學生經(jīng)歷在具體情境引領(lǐng)下，通過親身的感受、體驗，在解決問題的過程中學習抽象的知識，有效促進學生的思維發(fā)展.

4.3 有利于提升學生情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力

學生在貫穿單元的大情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，發(fā)展思維，構(gòu)建概念，形成規(guī)律，并應(yīng)用物理知識、物理規(guī)律解決具體的情境問題，提升關(guān)聯(lián)情境與知識的意識和能力，培養(yǎng)綜合運用學科大概念解決問題的多種能力，有利于發(fā)展核心素養(yǎng).

參考文獻：

[1]鐘啟泉.單元設(shè)計：撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點[J].教育發(fā)展研究，2015，35（24）：1-5.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]鄧靖武.大概念統(tǒng)攝下物理單元知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建及教學探討[J].課程·教材·教法，2021，41（01）：118-124.

[4]蔣煒波.基于問題解決模式的物理單元教學設(shè)計——以“質(zhì)量和密度”單元教學為例[J].中學物理教學參考，2020，49（29）：22-24.

[5]張瓊.知識運用與實踐能力培養(yǎng)——兼論以實踐能力培養(yǎng)為導向的教學改革[J].全球教育展望，2011，40（03）：28-33.

[6]鄧靖武，劉娜.以大情境統(tǒng)領(lǐng)課堂，克服情境創(chuàng)設(shè)碎片化[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（22）：58-64.

[7]鄧靖武.基于學習視角的物理課堂構(gòu)建策略[J].課程·教材·教法，2019，39（08）：112-117.

（收稿日期：2021-07-16）