基于核心素养的真实情境教学策略

赵洪英 张小琳

摘 要：物理情境教学是指创设或引导学生创设物理情境，使学生在参与的情境中学习，产生情感体验及思想体验，促进学生主动参与物理知识的学习，提升学生物理学科核心素养.本文以“超重和失重”为例，从借助技术参数及思想体验的情境和利用自助实验的情境两个方面进行阐述.

关键词：真实情境;核心素养;策略

文章编号：1008-4134（2020）05-0022中图分类号：G633.7文献标识码：B

基金项目：北京市海淀区教育科学“十三五”规划重点关注课题“基于核心素养的跨学科案例研究”（课题编号：HDGH20190039）.

作者简介：赵洪英（1973-），女，黑龙江人，硕士，中学高级教师，研究方向：中学物理教学及跨学科教学;

张小琳（1989-），女，黑龙江人，中学二级教师，研究方向：中学物理教学及跨学科教学.

1 真实情境教学

真实情境教学是指在物理教学中，教师根据教学内容创设或引导学生创设符合学生认知水平的物理情境，使学生在参与的情境中完成学习任务，产生情感体验，促进学生主动参与物理知识的学习，提升物理学科核心素养.

学生是学习活动的参与者，不是被动的观察者.情境教学注重情境的作用，学生参与情境，在与情境交互作用过程中完成知识的学习.学习者对情境进行的思考，在处理不同情境问题时，能从之前的思考中获得解决办法.达到激发思维、维持思维、促进思维的目的.情境教学要求关注和提升文化与物理背景的认知.

情境的参与有两种方式，一种是实际参与情境之中，如创设实验情境，学生参与其中;另一种是思想参与情境之中，学生在情境中学习的过程，通过自己的实际活动或思维活动提升学科核心素养.

真实的情境，更加深入地激发学生的学习动机;尽可能发现学生错误的前概念，促进学生顺利解决真实情境中的问题.

2 基于核心素养的真实情境教学策略

2.1 策略一：利用技术参数及思想体验的真实情境

物理学是一门基础学科，很多参数可以为物理教学和学生学习所用.结合一些技术参数及物理规律，能够推断一些物理量的数值.这些技术参数、物理规律及物理量的数值，构成一个有实际意义的情境.这些情境具有真实性，具有很高的教学价值、学习价值和社会价值.这些技术参数具有可搜索性，师生可以根据需要进行搜索，为搭建和创设情境所用.利用技术参数创设情境，形成珍贵的情境素材，引导学生进行思想体验，从而激发、维持、促进学生思维.

2.2 策略二：利用实验的真实情境

物理学是一门以实验为基础的学科，利用实验的情境教学有以下两个原则.

2.2.1 器材的简单性

麦克斯韦说过，实验的教育价值与器材的复杂程度成反比.实验设计简单，现象明显，由现象能够推进对规律的认知，建立现象与规律之间紧密的、水到渠成的联系.

2.2.2 学生的有效参与性

学生有机会观察实验现象，会对其理解有帮助.如果在观察的基础上，增加学生实验的参与性，就能够增强学生的亲身体会，促进学生物理科学思维的起点.学生在思维、参与、体会、思维的线索中循序渐进发展.在教学条件可能的情况下，从实验器材、实验操作、实验体会几个环节均要突出增强学生的参与性.

3 案例——超重和失重

人民教育出版社1979年12月出版的教材中，没有编排超重和失重的内容.1983年11月出版的教材中开始编排超重和失重内容.开篇说到：“自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们谈到超重和失重.”笔者认为，之所以之前的教材没有编排，其中的一个原因可能是，当时我国航天发射数次较少，超重与失重出现在新闻传媒上的次数也少见.几十年前的日常生活中没有电梯 ，没有过山车，更没有载人航天（我们的载人航天2003年第一次成功发射）.如今电梯分布于各种高度的建筑物中，超重和失重现象变得普遍.载人航天及微重力实验进展快速，祖国在航天方面取得连续突破的进展，使得超重和失重的社会价值越来越高.

从教材的编排及近年来生活的变化及航天事业的发展两个角度，进行超重和失重的情境教学有实际的基础和价值.

3.1 利用技术参数及思想体验的情境串

情境串由四个情境（流程如图1）及各自的思想体验组成.

情境1：火箭发射时，宇航员要承受超重的考验.某火箭发射过程中，有一段时间的加速度达到3.5g.该宇航员对座椅的压力为自身体重的几倍.

思想体验1：以师生对话的形式进行.

分析计算可知，大约为自身体重的4.5倍.

师：试想，在平时生活中，我們对地面的压力与自身重力大小相当.如果一个体重与你相当的人站在你的肩上，那么你对地面的压力达到重力的几倍.你曾经体验过吗？

生：2倍.体验过（这时，学生兴趣很浓，有的学生在平时体验过，有的学生没能体验过）.

师：要想达到你对地面的压力是自身体重的4.5倍，相当于压在你身上的重物大约是自己体重的3.5倍.试想，什么样的体验，你曾经试过吗？

教学分析：这种情况，学生均没有体验过.在一步一步的追问和深度回忆中，实现了思想体验.

情境2：上面情况下，平时重力为10N的体内脏器，在该超重过程中需要的支持力有多大？

分析计算可知，需要45N的支持力.

思想体验2：以师生对话的形式进行.

师：如果你是宇航员的内脏，此时与平时相比，有何不同体验.

生：平时，周围支持我的10N的力就够了，现在需要45N的力，恐怕周围脏器一时适应不了.

情境3：基于以上分析，火箭升空时，宇航员通常采取什么样的姿势？是直立、坐姿，还是相对合适的躺姿？

思想体验3：与平时相比，宇航员由于需要承受几倍的力，所以为了减轻这种负担，合适的躺姿，相对舒服一些，一定程度上缓解这种几倍的压力，见图2.

情境4：质量为60kg的人，站在电梯内的水平地板上，当电梯以5m/s2的加速度匀加速上升时，求对电梯的压力约为自身重力的几倍？

分析计算可知，为自身重力的1.3倍.

思想体验4：通过师生对话进行.

师：这个数字远小于火箭发射时的压力.相当于你在地面上，载着一个0.5倍的自己.你有过这种体验吗？

生1：好像有过;

生2：不太确定;

生3：好像没有那么大吧？

师：老师目前查到的资料电梯最大的加速度为0.2m/s2.但是不确定，不知还有没有更大的加速度.请同学们课后查资料，互相交流.

3.2 利用自助实验的完全失重情境

3.2.1 常规处理方式

教师准备实验器材，教师做实验，学生观察.演示侧壁有小孔的水瓶自由下落时，水不会从小孔流出.

3.2.2 改进后的处理方式

设计思路：一个人拿瓶静止时，水从人的头顶上方喷出.当瓶子自由下落时，水能够喷到另一个人的身上，实验器材的设计制作、实验操作过程、实验体会，均由学生完成.

（1）实验器材——自助实验

老师提出任务：要求制作约30cm高的塑料瓶子.直径不要太大，侧壁靠近底部扎一小孔，使瓶内的水能够喷出.

自助实验器材：可以利用生活中的矿泉水瓶和辅助工具及材料（透明胶带、剪刀等），如图3所示.

（2）实验操作及体会——自助

课堂中，由学生小组进行操作.学生向瓶子里注水，站到高处（讲桌）上，见图4，释放瓶子前打开小孔，使水从另一学生头顶上方喷出，见图5.学生从高处释放瓶子.另一学生在对完全失重的理解基础上，理论上知道：不会喷到身上.但实际上，学生勇敢地站在那里，还是给学生带来了刺激和震撼的体验.

案例小结：在技术参数及思想体验的情境中，由每组情境及对应的思想体验，组成了一个有机的情境串.从火箭升空过程中，航天员与一个脏器的思想体验对比;把火箭加速升空和电梯加速上升与人的思想体验对比.把教师已经查到的技术参数给出来，引导学生继续查技术参数.重要的不在于技术参数的具体值，而在于查找，并且这个值远小于宇航员加速过程中的5m/s2.重要的思想体验和接近生活的情景，给理论与实际有机地搭建桥梁.

在创设完全失重的情境时，实验器材、实验操作、体验各环节均采用自助的形式.利用水瓶自由下落，达成教师要求的挑战任务的实验情境，深入理解、体会完全失重.通过感性认识、亲身体验能够感受到物理学科的有趣、有用;通过建模及检测，感受到物理学科来源于最基础的对生活规律的思考.

通过以上情境，进一步建立运动与相互作用的物理观念、提升建构模型的科学思维、科学态度与责任的物理学核心素养.

4 课例推荐

适合基于核心素养的情境教学的课例，一般有以下两个方面的共同点.

（1）在内容方面，属于物理学规律.

（2）具有特定的、实际的，生产生活和科学中的应用.

比如《万有引力定律》《回旋加速器》等.

参考文献：

[1]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：中国海洋大学出版社，2000.

[2]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]秦晓文.探究照亮未来[M].北京：中国青年出版社，2017.

[4]吴喆，何善亮.物理教學的“情境化”“去情境化”与“再情境化”[J].物理教师，2017，38（11）：21-25.

[5]孟玲.情境教学在中学物理教学的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2019.

[6]朱顺明，蒋建明.基于物理核心素养导向的实验情境教学——以“楞次定律”的教学为例[J].物理教师，2018，39（05）：32-34.

[7]田成良.价值引领 育人载体 素养考查——对情境化试题的思考[J].中小学教材教学，2019（04）：53-55.

[8]赵洪英，费小建.基于微课程的物理自助探究学习策略[J].基础教育参考，2018（18）：39-40.

（收稿日期：2019-10-30）