聚焦真實情境創(chuàng)設培養(yǎng)科學態(tài)度與責任

裴姍姍 包明 袁勇

摘? ?要：創(chuàng)設真實情境進行教學，對培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)具有關鍵作用。教學圍繞勻變速直線運動和汽車行駛安全這兩條主線，創(chuàng)設多種生活實際情境，設置以情境為基礎的問題串，引導學生認識安全行駛與物理規(guī)律的對應關系，激發(fā)學生探索科學本質的興趣，培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度，提高學生遵守交通法規(guī)的社會責任感。

關鍵詞：情境；科學態(tài)度與責任；勻變速直線運動；行駛安全

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）5-0009-6

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，在教學設計和教學實施過程中要重視情境的創(chuàng)設，物理概念和物理規(guī)律的獲取需要創(chuàng)設情境，應用物理知識解決具體問題需要結合實際情境［1］?！吨袊呖荚u價體系說明》明確提出，要將情境作為實現(xiàn)“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”的綜合考查載體［2］。

新一輪教學改革之所以如此強調情境，是因為在應試教育的背景下教師常用的教學模式是總結經典題型，讓學生通過刷題強化解題套路來獲取較高分數(shù)。但當教師詢問某種常見的生活現(xiàn)象所涉及的物理知識時，學生經常搖頭表示不解。這種教學模式脫離了生活實際，學生缺乏觀察、體驗生活的敏感度，無法準確運用物理知識解決實際問題。杜威認為，學習的本質是經驗的“生長”和“改造”［3］。脫離真實情境的教學不僅對學生的思維發(fā)展不利，更無法有效提高學生探索事物本質的內在動力。對物理學科教學而言，尤其不能離開情境的創(chuàng)設。

結合以上分析，教師有必要創(chuàng)設與自然、生產生活實踐、科技前沿等相關的真實情境，營造生動有趣的課堂氛圍，增加學生的學習熱情。學生經歷模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等思維加工過程，經歷問題、證據(jù)、解釋、交流等科學探究過程，將事實或現(xiàn)象加工轉化成為概念、規(guī)律、原理、理論等顯性的物理知識。隨著對情境的理解，學生腦海中隱性的物理觀念得以提煉和升華，追求科學本質的熱情被激發(fā)，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度逐漸養(yǎng)成，強烈的社會責任感深化于內心。對應的物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)途徑如圖 1所示。

粵教版高中物理必修一第二章第五節(jié)“勻變速直線運動與汽車行駛安全”是一節(jié)利用物理規(guī)律解決實際問題并形成安全行駛意識的應用課。這節(jié)課常被當作習題課處理，教師通過習題訓練增加學生對規(guī)律的熟練掌握程度。學生單純地在學習探索情境下運用物理規(guī)律解題，忽視行車安全的必要條件，理論與實際脫離。因此，如何有效創(chuàng)設真實情境將規(guī)律與行車安全兩部分有機結合是本節(jié)的難點。本文以參加湛江市青年教師教學能力比賽的教學實踐為例進行分析和探討。

1? ? 基于真實情境創(chuàng)設的教學設計

圍繞勻變速直線運動和汽車行駛安全這兩條主線，本節(jié)巧妙創(chuàng)設豐富、真實的交通情境，緊密結合情境設置問題串，培養(yǎng)學生應用物理規(guī)律解決交通實際問題的能力，形成安全行駛的科學態(tài)度與社會責任。教學設計情境和目的分別如下：播放汽車剎車過程的視頻，提取勻變速直線運動的物理模型；分析蘇炳添在奧運會比賽時的反應時間，認識剎車過程應分為勻速直線運動和勻變速直線運動兩個階段；進一步分析連續(xù)駕駛時長對反應時間的影響，認識禁止疲勞駕駛的原因；通過我國交通事故統(tǒng)計報告的分析，認識嚴禁酒后開車的交通法規(guī)；展示微信群的討論和雪天輪胎綁鐵鏈的圖片，了解路面濕滑對加速度的影響，初步認識加速度與力的關系；同桌討論教材中的安全距離示意圖，得出不超速和保持安全距離的行車要求；展示學校門口的交通標志牌和高速公路車距確認標志牌，明確數(shù)據(jù)確定的方法；觀看交警為本班學生錄制的視頻，提升遵守交規(guī)的社會責任。教學中穿插質疑修正、合作討論、學以致用等環(huán)節(jié)，最后的教學總結將規(guī)律和應用充分融合，起到點睛的作用。學生在熟悉的情境中熟練運用物理規(guī)律，形成安全行駛的交通理念，教學流程如圖 2所示。

2? ? 基于真實情境創(chuàng)設的教學實踐

2.1? ? 創(chuàng)設情境，建立模型

教師展示一段汽車剎車過程的視頻，在汽車停下來時剛好沒有撞上前方靜止的車輛。

師：汽車的運動過程可以抽象為我們學過的哪種運動模型？請同學們畫出汽車運動模型示意圖，并分析此過程涉及哪些物理量，在示意圖中進行標注。

生：勻減速直線運動，涉及初速度、末速度、時間、位移和加速度。

學習本節(jié)前學生已經充分掌握勻變速直線運動的特點，但如何從具體的情境中建構運動模型并利用物理規(guī)律解釋運動過程，仍舊是高一學生比較陌生的內容。因此，教學引入的情境應簡潔明了，讓學生輕松、主動地參與到教學中，將思維聚焦到研究主題上，并為下一步的深入探討做好鋪墊。教學中學生應用前面所學知識建構汽車剎車模型，并及時幫助同伴修正示意圖，學生臉上流露出成功的喜悅，課堂參與感瞬間提升。

2.2? ? 模型分析，規(guī)律應用

教師引導學生將真實情境轉化為物理模型，在解決問題的過程中提高分析能力和實踐意識。

例1 若汽車行駛的速度為108 km/h，發(fā)現(xiàn)前方靜止的車輛時，馬上緊急剎車，并以7.5 m/s2的恒定加速度減速行駛。那么：

（1）汽車經過多久停下來？

（2）若汽車距離前方車輛80 m，汽車是否會與前車相撞？

這是教材例題的改編，目的是讓學生結合實際情境充分認識運動過程中涉及的初速度、末速度、加速度、時間和位移。從作答過程可以發(fā)現(xiàn)，學生對運動規(guī)律的掌握非常牢固，但有個別學生會忽視正方向的選取，加速度的方向不確定，導致得出的時間出現(xiàn)負值的情況。學生在匯報時聽到同學的一絲質疑就能立刻發(fā)現(xiàn)問題并進行修正，從細節(jié)上完善對規(guī)律的理解。

2.3? ? 質疑推理，修正模型

師：司機發(fā)現(xiàn)前方有車時，會立刻踩剎車嗎？

生：不能，從發(fā)現(xiàn)情況到采取動作需要一定的時間。

師：這個時間稱為反應時間，每個人的反應時間一樣嗎？為什么？

生：不一樣，對于同一個人，精神狀態(tài)不同時反應時間不一樣，更何況不同的人呢！

師：是的，反應時間是可以變化的。百米飛人蘇炳添經過長期訓練，在奧運會比賽時的反應時間是0.167 s。普通人的反應時間平均為0.4 s～1.5 s。回看上述例題，在反應時間內司機沒有采取任何動作，汽車是如何運動的呢？

生：勻速直線運動。

師：如果駕駛員的反應時間是0.5 s，其他條件不變，汽車是否會與前方車輛相撞？

通過計算，學生清晰地認識到汽車停止過程中的兩個距離——反應時間內的反應距離與剎車過程的剎車距離，對運動模型有了更精確的認知。教學設計抽絲剝繭地引導學生認識汽車的實際剎車過程，從理想狀態(tài)回歸真實情境，從特殊到一般，這是物理學研究問題的一般方法，也是學生今后探索科學本質的基本思路。

2.4? ? 創(chuàng)設情境，理解規(guī)律

2.4.1? ? 禁止疲勞駕駛，嚴禁酒后開車，注意防滑

材料1：人的反應時間跟注意力集中程度、駕駛經驗和體力狀態(tài)等有關。相關研究發(fā)現(xiàn)，一定條件下反應時間與連續(xù)駕駛時長之間的關系如圖3所示［４］，同學們能發(fā)現(xiàn)什么重要信息？請與同桌交流討論。

生：連續(xù)駕駛時長在4 h后反應時間會急劇增加。

師：如果司機駕駛了4.5 h，此時反應時間為2 s左右，上述例題中汽車是否會與前車相撞？

學生計算后發(fā)現(xiàn)兩車肯定相撞。隨著反應時間的增加交通事故發(fā)生的可能性更大，所以交通法規(guī)規(guī)定司機每連續(xù)駕駛4小時，至少停車休息20分鐘，禁止疲勞駕駛。在對材料分析和推導的過程中，學生從理性、客觀的角度認識交通法規(guī)背后的本質，形成杜絕疲勞駕駛的安全意識，學會遵守交通規(guī)則。

材料2：教師展示一段小學家長微信群中的討論：“好塞車；下雨天老師不會記遲到的；一輛車的司機睡著了，直接停在馬路上；這是怎么回事？估計喝多了！”

學生讀完內容，哄堂大笑。這種貼近生活的討論帶給學生極大的熟悉感，而利用物理知識挖掘背后的原因更帶來極大的成就感，大部分學生已經躍躍欲試了。

師：有人說司機睡著了，有人猜測司機喝酒喝多了，喝酒會影響什么？

生：酒精會麻痹人的神經，司機的反應時間增加，反應距離會增加很多，很容易造成交通事故（幾乎是在搶答，而且思路清晰）。

師：據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生的交通事故中，因疲勞駕駛而造成的交通事故占總起數(shù)的20%左右，占特大交通事故的40%以上。因酒駕導致的交通事故占總起數(shù)的30%左右，駕駛員死亡檔案中因酒駕導致的占比為59%。因此，《中華人民共和國道路交通管理條例》明確規(guī)定：嚴禁酒后開車。

師：我們再回看討論，下雨天道路對行車有何影響？

生：雨天路滑，不容易剎車，減速減得慢，也容易發(fā)生交通事故。

師：回答得非常好！在北方的下雪天，如圖4所示，司機會給車胎綁上鐵鏈，這又是為什么呢？

生：防滑，增大車輪與地面間的摩擦，減速快。

師：這對應哪個物理量呢？

學生回答剎車時間少、剎車距離減小等，卻極少聯(lián)想到加速度。這是由于在最初學習加速度時，學生的認知更多地停留在定義上，物理概念與實際情境脫離，沒有建立起直接的對應關系。當教師強調減速減得快，即速度變化快，描述速度變化快慢的物理量是什么時，學生才恍然大悟，原來綁鐵鏈增大了輪胎與地面間的摩擦力，加速度增大，力和加速度之間有一定的關系。真實情境更容易促進學生對物理概念的理解，提高學生理論聯(lián)系實際的意識，初步建立運動與相互作用觀，形成安全行駛的社會責任。通過以上討論，學生的參與度明顯提升，同桌間的討論交流頻率迅速增多。

2.4.2? ? 不超速，保持車距

師：如果不疲勞駕駛、不酒后駕車、注意防滑，就能保證安全行駛嗎？

材料3：學生自主分析教材中汽車行駛安全距離示意圖（圖5），隨著汽車初速度的增加，大家發(fā)現(xiàn)了什么信息？請同桌兩人分析后低聲交流，交換意見并說明原因。

生：速度越大，停車距離越長，越危險；不能超速行駛；要跟前方車輛保持車距。

通過對以上材料的分析，學生從不同角度認識了安全行駛需要做到的基本條件：不疲勞駕駛，禁止酒后開車，注意防滑，不超速，保持安全距離。這是我們每一個社會公民安全出行的社會責任和基本規(guī)范。不同情境的設問提高了學生的分析推理、演繹歸納、討論交流能力，更大程度地增加了學生的學習興趣和探索欲望。

2.5? ? 拓展延伸，聯(lián)系實際

2.5.1? ? 學校門口道路標志

在行駛過程中不能超速，汽車上有車速表用來觀察，那車距如何確定呢？教師展示學校門口交通標志的圖片，路邊為40 km/h的限速牌，如圖6 所示。經過教師親自測量，發(fā)現(xiàn)馬路中央的白色虛線長4 m，前后相鄰兩條白色虛線的距離為6 m，如圖7所示。當學生看到這兩幅圖片時，馬上聯(lián)想到圖6中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)汽車以40 km/h的速度行駛時，反應距離為10 m，剎車距離為10 m，當兩輛汽車間隔兩條白線時距離正好是20 m。原來距離的判斷方法早就已經在地面上顯示出來了，此時學生不得不感嘆交通標志的物理魅力。

2.5.2? ? 高速公路車距判斷方法

在高速公路上行駛時，司機如何判斷車距呢？有少數(shù)學生回答，曾見到高速公路旁有車距確認的標志牌，標記著0 m，50 m，100 m。但詢問還有其他確認方法嗎？有學生說可以估測。當教師對學生的方法表示肯定后，又介紹了4種車距確認的輔助方法，如圖 8所示。

方法一：每10公里設置一組距離確認標志，0 m，50 m，100 m，200 m的距離標志。

方法二：白色斑馬線即車距確認標線，與路邊車距確認標志牌配合使用，或利用3秒準則。

方法三：車道分割線的白色虛線長6 m，間隔9 m，即虛線和間隔總長15 m。

方法四：左邊護欄上的反光標記每間隔20 m安裝一個。

學生看到老師親自測量的路面標志（安全情況下）、學校門口路牌和高速公路車距標志牌時，感嘆到原來物理早已融入生活的各個角落，物理不再是脫離實際生活而孤立存在的抽象概念，而是學生在未來世界中解決復雜問題的重要工具。學生的切身體會形成了深刻的認知，這是創(chuàng)設真實情境的教學意義所在，是培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的有效途徑。

2.6? ? 學以致用

例2 假設高速公路上汽車的行駛速度為100 km/h，駕駛員的反應時間為1 s，剎車時以7.5 m/s2的恒定加速度減速行駛，求汽車的停車距離；若駕駛員反應過緩時反應時間為3 s，求汽車的停車距離。

學生在計算時重新回顧了反應時間內的勻速直線運動和剎車過程的勻減速直線運動，掌握基本的物理規(guī)律?！吨腥A人民共和國道路交通安全法實施條例》規(guī)定，車速超過100 km/h時應當與同車道前車保持100 m以上的距離，學生的計算結果與交通法規(guī)基本符合，充分說明了國家在制定交通法規(guī)時嚴謹認真、科學把控的態(tài)度。

2.7? ? 歸納總結

2.7.1? ? 知識總結

教師引導學生利用物理規(guī)律和行駛安全的5個注意事項進行總結（圖9），不僅對規(guī)律有了進一步的理解，也更清晰地認識兩者之間的對應關系，形成完整的知識體系。物理規(guī)律、五個注意事項、“安全第一條”分別用黃、綠、紅三種交通信號燈的顏色呈現(xiàn)，進一步提醒學生遵守交通法規(guī)，肩負社會責任，安全出行。

2.7.2? ? 交警寄語

教師邀請本地交警為本班學生錄制視頻，介紹安全行駛的重要性，同時鼓勵大家努力學習，用知識保障自身安全，督促家人遵守交通法規(guī)，提升自身安全行駛的社會責任感，學會敬畏生命。當學生看到交警出現(xiàn)的瞬間，眼神中充滿了崇拜與激動。

3? ? 結? 論

情境來源于生活實踐或學習探索，可簡單，可復雜。教學應以情境為基礎，以內容為中心，設置有效問題串，讓物理不脫離實際而存在。情境與問題相輔相成，實現(xiàn)形散而神聚、育人于無形的教學。學生在真實情境中解決實際問題時，科學思維能力得以鍛煉，合作能力不斷加強，探索科學本質的興趣更加濃厚，對社會發(fā)展的關注度增加，科學態(tài)度和社會責任也在潛移默化中形成，物理核心素養(yǎng)逐漸提升。

參考文獻：

［１］中華人民共和國教育部．普通高中物理課程標準（２０１７年版２０２０年修訂）［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０２０．

［２］教育部考試中心．中國高考評價體系說明［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１９．

［３］杜威．民主主義與教育［Ｍ］．王承緒，譯．北京：人民教育出版社，１９９０．

［４］段才盛．從“解題”走向“解決問題”式教學在規(guī)律應用課中的實踐——以“勻變速直線運動與汽車行駛安全”為例［Ｊ］．中學物理教學參考，２０２１，５０（１６）：７－１２．

（欄目編輯? ? 趙保鋼）