聚焦物理觀念素養(yǎng)，實(shí)施情境教學(xué)法

蔡蓓蓓

【摘要】物理觀念素養(yǎng)的培養(yǎng)是以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程改革要求，在力學(xué)教學(xué)中通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)的方式，可以帶領(lǐng)學(xué)生從力學(xué)概念的理解與學(xué)習(xí)中，形成物理觀念素養(yǎng)，促進(jìn)高中學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的提升，有助于高中學(xué)生的核心素養(yǎng)形成.本文立足于物理觀念素養(yǎng)培養(yǎng)的視角，以力學(xué)部分的教學(xué)為例，對(duì)情境教學(xué)法在高中學(xué)生物理觀念素養(yǎng)培養(yǎng)中的實(shí)施進(jìn)行分析，以供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；力學(xué)；情境教學(xué)法

隨著核心素養(yǎng)的提出，眾多一線教師以及教育領(lǐng)域研究者開(kāi)始致力于更為有效的教學(xué)方法研究中，希望可以通過(guò)教學(xué)方法的革新以及教學(xué)手段的調(diào)整，落實(shí)核心素養(yǎng)培育的目標(biāo)，在這種背景下，情境教學(xué)法油然而生，并得到了廣泛的運(yùn)用，通過(guò)課堂教學(xué)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)情境教學(xué)法的運(yùn)用可以有效地促進(jìn)學(xué)生的關(guān)鍵能力與必備品質(zhì)發(fā)展.物理觀念作為物理學(xué)科四大核心素養(yǎng)的主要組成部分之一，對(duì)于學(xué)生的科學(xué)思維形成、科學(xué)探究能力發(fā)展以及正確的科學(xué)態(tài)度樹(shù)立有著直接的關(guān)系，高中物理教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的物理觀念形成，在教學(xué)過(guò)程中合理的實(shí)施情境教學(xué)法，這是一個(gè)十分有必要研究的問(wèn)題，也是本文研究的重點(diǎn)所在.

1 力學(xué)與物理觀念素養(yǎng)的關(guān)系

1.1 力學(xué)的學(xué)習(xí)是物理觀念形成的根基

力學(xué)部分的知識(shí)涉及運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念以及能量觀念，是學(xué)生物理觀念形成的根基，并且力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)于高中學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)發(fā)展影響體現(xiàn)在多個(gè)方面.若是學(xué)生對(duì)力學(xué)部分的知識(shí)掌握不牢固，或者存在認(rèn)知上的錯(cuò)誤，將會(huì)在很大程度上影響學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)生成.因?yàn)榱W(xué)的解釋需要運(yùn)用到的許多基本原理，都是物理學(xué)的基礎(chǔ)模型，如運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)等，可見(jiàn)，力學(xué)是學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是一些自然科學(xué)研究的重要前提^[1].力學(xué)與學(xué)生的生活息息相關(guān)，通過(guò)力學(xué)學(xué)習(xí)能夠?yàn)楦咧袑W(xué)生的物理觀念發(fā)展提供邏輯工具與理論支撐.

1.2 力學(xué)對(duì)于學(xué)生的物理觀念影響更深遠(yuǎn)

力學(xué)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)有著極強(qiáng)的生活性，學(xué)生們?cè)谏钪薪?jīng)常會(huì)遇到與力學(xué)有關(guān)的事件，當(dāng)學(xué)生形成了物理觀念之后，遇到生活中的力學(xué)問(wèn)題會(huì)自覺(jué)地從物理學(xué)視角出發(fā)，分析與總結(jié)出物理規(guī)律，由此可見(jiàn)，力學(xué)知識(shí)在生活中隨處可見(jiàn)，物理觀念的形成可以幫助學(xué)生更好地解決生活問(wèn)題，帶領(lǐng)學(xué)生從具象的生活事件中抽象出物理概念或物理規(guī)律，有助于幫助學(xué)生獲得物理能力的發(fā)展.

1.3 力學(xué)概念是物理觀念素養(yǎng)培養(yǎng)的依托

高中學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)形成需要通過(guò)物理概念與規(guī)律的探索才能實(shí)現(xiàn)，物理觀念是抽象的，抽象的物理觀念需要學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)物理學(xué)概念的解讀以及規(guī)律的總結(jié)中提煉出來(lái)，教師在物理課堂教學(xué)中應(yīng)遵循學(xué)習(xí)者的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程，結(jié)合力學(xué)概念與規(guī)律為依托，引領(lǐng)學(xué)生在不斷地發(fā)現(xiàn)與探索中逐漸形成物理觀念^[2].

2 基于物理觀念素養(yǎng)下的高中物理力學(xué)情境教學(xué)法實(shí)施策略

2.1 在感知階段創(chuàng)設(shè)情境，認(rèn)識(shí)物理概念與規(guī)律

建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要以構(gòu)建和發(fā)展為基礎(chǔ)，在感知階段創(chuàng)設(shè)情境需要教師充分地考慮到學(xué)生的感性認(rèn)知基礎(chǔ)，并且能夠從高中學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，促使學(xué)生從感性認(rèn)知過(guò)渡到理性思考，為學(xué)生的物理觀念形成奠定基礎(chǔ)^[3].如，學(xué)生對(duì)重力的認(rèn)識(shí)就是來(lái)源于生活中的感性認(rèn)知，在重力的情境教學(xué)中就可以選擇一些生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，比如蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)，拋向空中的球會(huì)掉落到地上，而不應(yīng)選擇羽毛在空中飄啊飄的案例，因?yàn)橛鹈诳罩酗h最終落到地上的過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，并不能直接地凸顯出重力的特點(diǎn)，并非重力情境創(chuàng)設(shè)的最佳材料.在情境創(chuàng)設(shè)的形式上，為了降低高中學(xué)生對(duì)物理概念與規(guī)律的理解難度，教師應(yīng)盡量采取更為直觀的情境創(chuàng)設(shè)方式，如利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)圖片、視頻、音頻結(jié)合的方式達(dá)到情境再現(xiàn)的目的，調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)知中已有的相關(guān)內(nèi)容，利用已有經(jīng)驗(yàn)發(fā)展物理觀念.

例如 以“加速度”的教學(xué)為例，教師在教學(xué)中利用多媒體設(shè)備給學(xué)生展示了這樣一張圖片，如圖1所示，通過(guò)圖片的觀察可以看到一名學(xué)生正在與一輛汽車賽跑，學(xué)生從圖片中并不能看出誰(shuí)跑得快，誰(shuí)跑得慢.這時(shí)教師提出問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考并猜測(cè)，如：若比賽的距離是10米，你認(rèn)為誰(shuí)會(huì)最先達(dá)到終點(diǎn)？若比賽的距離是1000米呢？在這個(gè)過(guò)程中教師選擇貼近學(xué)生生活的案例為材料創(chuàng)設(shè)情境，可以引發(fā)學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)思考問(wèn)題.在學(xué)生的認(rèn)知中認(rèn)為快慢就是速度的大小，為了讓學(xué)生更好地感知到加速度，教師采取了重現(xiàn)類似情境的創(chuàng)設(shè)，使用了賽跑的情境創(chuàng)設(shè)學(xué)生比較熟悉的生活情境，可以帶領(lǐng)學(xué)生從人與車的速度比拼思考，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知活動(dòng)與情感活動(dòng)的結(jié)合，帶領(lǐng)學(xué)生將學(xué)習(xí)的側(cè)重放在“誰(shuí)更快”上，學(xué)生在生活經(jīng)驗(yàn)上普遍認(rèn)為“車更快”，但是當(dāng)比賽距離只有10米出現(xiàn)了“人更快”的情況時(shí)，與學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生了沖突，這種與生活經(jīng)驗(yàn)發(fā)生的認(rèn)知沖突會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生自主地探索物理概念，希望可以從探索中總結(jié)出物理概念，這是學(xué)生物理觀念素養(yǎng)形成的第一要?jiǎng)?wù).

2.2 在理解抽象階段情境，形成正確物理觀念

學(xué)生在感知階段形成的物理觀念有著一定的主觀性質(zhì)，因?yàn)樵诟兄A段教師創(chuàng)設(shè)的情境更加具備生活性，雖然可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的感知經(jīng)驗(yàn)，但是并不能有效地鍛煉學(xué)生的抽象思維能力，因此在上一階段的情境創(chuàng)設(shè)之后，還需要教師以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生抽象理解的情境，促使學(xué)生從對(duì)力學(xué)概念與規(guī)律感知的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的修正與發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生正確的物理觀念形成^[4].在力學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)過(guò)程中，教師應(yīng)做到兼顧生活性與抽象性的特征，引領(lǐng)學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)過(guò)渡到抽象的物理觀念發(fā)展，選擇可以推動(dòng)高中學(xué)生提煉與總結(jié)物理觀念的情境，如，實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，視頻分析情境的創(chuàng)設(shè)等，促使學(xué)生在初步認(rèn)識(shí)與理解力學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)抽象的物理情境，對(duì)其中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論，促使學(xué)生在情境中主動(dòng)地提煉出力學(xué)概念，糾正生活中錯(cuò)誤的認(rèn)知，形成正確的物理觀念.

例如 教師以博爾特的100米短跑視頻為例，我們都知道博爾特在百米賽道上是一個(gè)傳奇人物，但是他在百米賽道上始終都是最快的嗎？”此時(shí)教師放慢速度播放比賽的視頻，幫助學(xué)生從視頻中理解加速度，抽象出加速度的含義.使用視頻創(chuàng)設(shè)情境的方法，教師首先給學(xué)生展示了一張博爾特達(dá)到終點(diǎn)遙遙領(lǐng)先的截圖，如圖2所示，此時(shí)學(xué)生對(duì)于博爾特跑步速度最快產(chǎn)生了一個(gè)主觀印象，再播放博爾特比賽的全過(guò)程，讓學(xué)生從速度的對(duì)比中思考什么是快、什么是慢，在對(duì)比分析中抽象出加速度代表的含義.在這一階段之所以仍選用賽跑的視頻作為情境創(chuàng)設(shè)材料，主要是博爾特百米賽跑的情境創(chuàng)設(shè)與感知階段的人與車賽跑情境有關(guān)聯(lián)，有助于帶領(lǐng)學(xué)生從感知階段邁向理解抽象階段，促使學(xué)生在相關(guān)聯(lián)的情境中更好地接受物理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理解抽象與感知經(jīng)驗(yàn)的高度關(guān)聯(lián)，但是需要注意的是在理解抽象階段創(chuàng)設(shè)情境，教師應(yīng)將教學(xué)重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生概括加速度概念上.在視頻情境的教學(xué)中，教師可以適時(shí)地暫停視頻，給學(xué)生提供思考的時(shí)間，通過(guò)單位位移的方式讓學(xué)生看到在20米之前博爾特的跑步速度并不是最快的，但是在50米之后博爾特慢慢地沖到了最前面.教師還可以通過(guò)單位時(shí)間暫停視頻，并引入加速度思想，引發(fā)學(xué)生對(duì)單位位移內(nèi)速度的改變量、單位時(shí)間內(nèi)速度的改變量進(jìn)行分析與討論，進(jìn)而總結(jié)出加速度的概念，理解加速度的含義.

2.3 在辨別階段創(chuàng)設(shè)情境，提升物理觀念水平

辨別階段是學(xué)生物理觀念素養(yǎng)發(fā)展的第三個(gè)階段，主要是指學(xué)習(xí)者對(duì)概念學(xué)習(xí)的“應(yīng)用”與“關(guān)聯(lián)”，促使學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤認(rèn)知以及正確認(rèn)知的辨別，這就要求教師在這一教學(xué)階段創(chuàng)設(shè)出可以引發(fā)學(xué)生辨別物理概念與物理的情境，促使學(xué)生在情境的引導(dǎo)下不斷地修正自身形成的物理觀念，促進(jìn)學(xué)生物理觀念水平的提升.通過(guò)感知階段以及理解抽象階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本已經(jīng)總結(jié)出了力學(xué)概念，在此基礎(chǔ)上教師創(chuàng)設(shè)辨別情境，容易讓學(xué)生陷入認(rèn)知沖突之中，并促使學(xué)生在認(rèn)知沖突的驅(qū)動(dòng)下反復(fù)地自我反思與修正，力求找到認(rèn)知的平衡點(diǎn)，促使學(xué)生可以在面對(duì)任何情境時(shí)都可以準(zhǔn)確地做出判斷，是深化學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量與效果的一個(gè)重要階段，有助于促進(jìn)學(xué)生利用物理觀念解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題^[5].在辨別情境創(chuàng)設(shè)材料的選擇上，需要教師做到以下幾點(diǎn)：第一，選擇與新獲取的物理概念或規(guī)律相似的內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境；第二，選擇可以引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的材料，例如，在摩擦力的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生們認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)的物體與接觸面存在摩擦力，那么若是在桌子上推動(dòng)書(shū)本，并沒(méi)有推動(dòng)的情況下是否存在摩擦力呢？由此引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，可以促使學(xué)生在情境中進(jìn)一步地修正物理觀念，認(rèn)識(shí)到外力是否推動(dòng)了書(shū)本，書(shū)本都會(huì)受到摩擦力的作用的物理觀念，因此總結(jié)出摩擦力是看物體是否有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而不是簡(jiǎn)單地看物體是否發(fā)生了運(yùn)動(dòng).

例如 教師在加速度的教學(xué)中創(chuàng)設(shè)這樣的辨別情境：“一輛貨車正在高速公路上行駛，某時(shí)刻司機(jī)突然提速到120km/h，但是他又發(fā)現(xiàn)前方有測(cè)速，若是從此刻開(kāi)始司機(jī)操作減速，將汽車的加速度逐漸減少，之后勻速行駛，那么司機(jī)還會(huì)超速嗎？”教師在這個(gè)辨別情境的創(chuàng)設(shè)中遵循了簡(jiǎn)潔性的原則，簡(jiǎn)潔、明了的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)有助于在有限的時(shí)間內(nèi)發(fā)揮出最大的價(jià)值，因此這樣的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)也是合理的.通過(guò)這樣的情境創(chuàng)設(shè)，引出了問(wèn)題，也促使學(xué)生對(duì)“速度”和“加速度”的思考，學(xué)生的認(rèn)知沖突也就由“速度”和“加速度”的分析中產(chǎn)生，學(xué)生從感知階段以及理解抽象階段中了解了加速度的含義，也總結(jié)出了加速度的概念，但是在這個(gè)辨別情境中學(xué)生容易陷入加速度與速度之間關(guān)系的誤區(qū)，一部分物理觀念不足的學(xué)生會(huì)認(rèn)為“加速度減少，速度也會(huì)隨之減小”，借助真實(shí)的情境創(chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生對(duì)加速度與速度關(guān)系的辨析，可以深化學(xué)生對(duì)兩個(gè)物理力學(xué)觀念的關(guān)聯(lián)性以及異同點(diǎn)分析，幫助學(xué)生在辨別情境中進(jìn)一步構(gòu)建物理觀念，提升學(xué)生的物理觀念水平.

3 結(jié)語(yǔ)

情境教學(xué)法是近年來(lái)使用廣泛的一種教學(xué)方法，在教學(xué)實(shí)踐中的運(yùn)用也取得了可觀的成績(jī)，在高中物理力學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)善于運(yùn)用情境教學(xué)法，在不同的教學(xué)階段創(chuàng)設(shè)適宜的物理情境，促進(jìn)高中學(xué)生樹(shù)立物理觀念意識(shí)，形成物理觀念，并在辨別情境中進(jìn)一步提升物理觀念水平，為高中學(xué)生物理觀念素養(yǎng)的形成提供助力.

參考文獻(xiàn)：

[1]黃超倫.積極創(chuàng)設(shè)情境，促進(jìn)有效教學(xué)——淺析如何借助情境教學(xué)法提高高中物理教學(xué)效率[J].天天愛(ài)科學(xué)（教育前沿），2022（11）：43-45.

[2]馮馨雯.聚焦物理觀念形成和發(fā)展的高中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)教師，2022（07）：69-72.

[3]王莉，張華.基于物理觀念的高中物理問(wèn)辯式教學(xué)研究[J].新教育，2022（16）：21-23.

[4]周楠樺，吳偉.高中物理觀念的提煉：現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策[J].物理教學(xué)，2023，45（03）：7-11+15.

[5]洪英蘭，溫升爔.新高考背景下高中物理情境教學(xué)法的實(shí)踐與思考[J].中學(xué)理科園地，2021，17（01）：12-14.

[6]黃侃.高中物理力學(xué)中物理觀念的有效教學(xué)策略研究[D].重慶：西南大學(xué)，2022.