以情境启迪思维促核心素养发展

黄巧曦

摘 要：高中物理课程标准的实施建议中明确指出，在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设。在真实的情境下进行课堂教学，让学生处在特定的问题情境中，经历对学习材料的亲身体验和发展过程，才能有效的培育学生的物理学科核心素养。本文以创设“障碍式”情境，激发批判性思维；创设“发现式”情境，激发具象性思维；创设“问题式”情境，激发抽象性思维三个方面给出具体的教学建议。

关键词：情境；思维；核心素养

著名教育家布鲁纳认为：“学习者在一定的问题情境中，经历对学习材料的亲身体验和发展过程，才是学习者最有价值的东西。”在《高中物理课程标准（2017版）》中指出，创设情境进行教学，对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用。物理概念的建立需要创设情境，物理规律的探究需要创设问题情境，应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情境[ 1 ]。在物理教学中，可以通过自然、生活、物理实验、物理学史等多种形式创设情境，激发学生的学习积极性，活跃学生的思维，帮助学生对物理现象、物理事实及物理过程进行分析加工、整合与分解，从而逐渐达到对物理知识由感性认识，上升到理性认识的过程，提升思维品质，促进核心素养发展等教学目的。

1 创设“障碍式”情境，激发批判性思维

批判性思维是运用一定的标准进行评价，进而改善思维，属于反思性思维，是培育创新创造力所必备的重要思维方式之一，也是现代教育追求的最高目标之一。

学生在日常生活中，已从大量的物理现象中获得了许多物理方面的感性认知，积累了不少经验，但这些不一定都正确。创设“障碍式”情境，就是让学生面对真实情境通过观察、体验，一方面根据原有的标准评判自己的想法，另一方面对问题进行深入的思考。

例如，在串联电路电功率分配的教学中，学生基于生活经验认识到家庭电路中，额定功率越大的灯泡，灯就越亮，因此就想当然地认为在任何情况下额定功率大的灯一定更亮。为纠正学生的认识，设置如下情境：

把40W和60W的两盏灯并联接入220V的电源，让学生比较两盏灯的亮暗，学生很自然确定60W灯泡更亮并得到验证；接着把这两盏灯安装在串联电路中，接入220V电源，在闭合开关前先问：“此时哪盏灯更亮？”学生仍然根据已有经验判定60W灯泡更亮。在看到闭合开关后，显示的是40W灯泡更亮，而60W灯泡却只发出微弱光亮时，感到非常惊讶。

观察到的现象与生活经验不一致，引发学生大脑产生激烈的认知冲突，激发学生的求知欲，立即把注意力转移到所要研究的问题上——串联时为什么60W灯泡反而更暗？探究这一问题的主动性便随之被调动起来。眼前的事实促使学生意识到自己原有的认识可能存在不足甚至是错误的，从而修正自己原有的评判标准，增强了批判性思维的意识。

再如，在“力的合成和分解”教学中，设置了如下的情境：

取两根长约4 m的绳子、一块约15kg的钢块。将每根绳子的一端绑在钢块上，让学生做一个小游戏——比一比谁的力气大？

先挑选两位大个子男生——全班公认的“大力士”，让两人分别抓住绳子的末端，同时用力把钢块提离地面。可以看见两位学生费了很大的力气也没能把钢块提离地面（绳子越长，就越难将钢块提起）。然后让其中一位男生抓住一根绳子提钢块。可以看见，虽然只有一人施力，但却能轻易将钢块提离地面。

正当学生困惑之际追问：为何一人可以将钢块提离地面，两人同时施力反而不行呢？

力量的悬殊和出人意料的结果，把学生推到了兴奋点，由此激发学生重新审视自己对力的合成的认识，思考力的合成和分解的特点。

在学生原有知识储备和经验的基础上，通过观察或体验，有意让学生陷入新的困境，产生认知冲突，激发批判思维，并由此提出值得探究的新问题。这样的教学情境设计，有利于唤起学生渴求新知和主动改变大脑原有图式，积极顺应新的知识。

2 创设“发现式”情境，激发具象性思维

具象思维的实质是形象思维，在整个学习过程中，学生根据自己的经验观察，以物理现象为载体，经历分析、概括、加工、提炼，到得出结果等过程。这是学生在学习过程中的一般思维方式，在这思维过程中，虽然学生的认识也源于实践活动，但一般仍停留在表象阶段。仅仅是对事物的形象概括，即使含有某些抽象过程，也是很初步的、很不完整的抽象认识。创设“发现式”情境，就是要帮助学生在具体感性基础上经过分析、加工和概括，透过表明的现象看到本质，并从中找到规律，得出结果，认识世界。

例如，在“波的形成和描述”的教学中，为让学生理解机械波的产生条件和特点，可创设以下两个情境：

情境一：在课堂上挑选身高相近的10个学生紧挨着站成一排，手肩互搭，保持联带关系不松手，并注意保持平衡以防摔倒。然后让第一位同学蹲下、站起做上下振动（主动），其他同学靠联带关系依次跟随振动（被动），便形成精彩的“人浪”。

情境二：如图1所示，将回形针环环相扣做成的“铁链”，平放在水平桌面上，“铁链”可以看成由许多质点组成，让学生用手抓住铁链的一端A处，并在垂直铁链方向上左右摇晃，A点就会带动相邻的质点跟随振动，“相邻”的这一质点又会带动与它相邻的质点振动……就样就会在铁链上形成一列机械波。

“人浪”的情境可以让学生认识、感受、体验在机械波的产生和传播过程；紧接着的“铁链”实验，更让学生在亲自动手操作中感悟到机械波产生的机理，体会波的形成过程，感知从前一质点传播到后一质点有一定的滞后[ 2 ]。

“发现式”情境，就是根据学生已有的认知结构和思维水平，通过设置一个个、一组组彼此相关、循序渐进的情境，让学生动手参与，诱导学生去发现问题，有目的、有方向的观察中渗透具象思维，自动建构知识，促进核心素养的形成。

3 创设“问题式”情境，激发抽象性思维

抽象思维，也可称为邏辑思维，是把一个事物的特性从它本身剥离出来形成概念，然后再进行判断、推理和论证等过程的思维活动。学生由于受自身抽象思维能力的限制，往往需要实际的情境作为引导，才能从具体事物中把某些特性剥离出来形成概念。因此在教学中应呈现新问题的情境，引导学生围绕具体事物如何解决问题去组织学习，探求未知。

例如，高一物理“加速度”概念的教学中，学生常以生活中对文字字面的意思来理解物理概念，并由此产生对物理概念的曲解。学生容易把“加速度”的“加”理解为数量在变大，因而就把“加速度”曲解为“物体增加的速度”[ 3 ]。为让学生正确理解加速度这一抽象的物理概念，可以创设这样的情境：

视频展示：不同物体的加速过程。

学生先从视频的观看和对比中，直观感受到同样是加速过程，不同物体的加速情况还存在不同，形成了不同物体“加速的快慢”不同的观点。

多媒体展示：学生熟悉的四个物体的运动视频以及相关数据，请同学们判断。

① 小朋友沿滑梯下滑，经2s，速度从0增加到 3m/s；

②一辆轿车启动，经2s，速度从0增加到 20m/s

③一列火车启动，经100s，速度从0增加到20m/s

④ 某飞机起飞时，经20s，速度从0增加到100m/s

问题1：上述物体都在做加速运动，这四个加速过程有何不同？

问题2：哪个物体加速最快？怎么进行比较判断？

接着通过直观的数据分析，学生很快就能通过1和2、2和3的数据对比，判断出轿车速度变化最快。但是轿车和飞机的加速过程所经历的时间Δt和速度增量Δυ都不一样，如何比较呢？在学生犯难时，老师可以适时提醒学生想想速度概念是如何引入的，很快学生就找到了解决问题的方向。也用比值定义的方法来定义一个新的物理概念，这样对抽象的加速度概念的理解也就更加深刻。

再如，高一物理“太阳与行星间的引力”教学中，仅關注结论的知识层面是不够的，更应该从学生思维的认知起点出发，通过问题情境，引导学生在行星运动模型建立过程中去发展抽象思维能力[ 4 ]。基于此，可以设置以下问题串情境：

Flash动画展示：行星绕太阳运行的椭圆轨道。

问题1：要研究太阳与行星间的引力，给你这样一个椭圆的轨道模型，大家想想，研究起来会有什么困难？怎么解决？ （让学生明白现有的知识无法解决椭圆轨道问题，希望能变成圆轨道）

图片展示：太阳的直径和八大行星的轨道数据表，如表1。

问题2：从这些数据中你如何判断行星绕太阳运行的轨道非常近似是一个圆？（让学生用学过的知识解释模型建立的依据）

在此基础上提出一个简单的模型，如图2所示。

问题3：行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？依据是什么？

问题4：行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供？方向怎样？

问题5：你觉得可能影响太阳对行星的引力的因素有哪些？跟质量、距离有什么样的关系？（让学生由向心力公式和开普勒第三定律，推导太阳对行星的引力与行星的质量、二者间距的关系。）

问题6：行星与太阳之间的引力跟太阳质量有没有关系呢？有什么样的关系？如何研究？（引导学生用牛顿第三定律进行推导）

该“问题式”情境以行星运动的模拟图景和真实的数据为载体，借助一个个问题，把科学家的思维结晶发掘出来，让学生在亲历这一判断、推理、论证的思维活动过程中，不仅获取知识，更能发展学生抽象思维的能力。

学生大脑中的前概念大多是在生活的具体情境中建立起来的。实践证明，教师通过创设与真实情境相类似的教学环境，让学生在情境中或引发认知冲突，或作出预测、推理、论证，或在实际问题情境中寻找解决的方法，不仅可以引起学生积极的态度、行为体验，而且可以启迪学生思维，让学生体验成功，强化物理观念，掌握科学思维方法，促进物理核心素养的发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017版）[M]北京：人民教育出版社，2018.

[2]王铁桦，张越等.中学物理新课程资源集，[M].上海：上海教育出版社，2008.

[3]林明华.慢悟理——中学物理重过程教学的探索[M].福州：福建教育出版社，2016.

[4]张新华.以学习为中心的物理教学设计策略探讨[J].物理教师，2016（11）：18-23.