基于核心素养的高中物理生活化情境的创设——以“动量和动量定理”教学为例

宋海峰

(江苏省天一中学,江苏 无锡 214101)

1 引言

物理学科核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等四个方面。

陶行知先生提出“生活即教育”的思想，认为只有在生活中获得的教育才是有用的,才是真的。创设真实的生活化情境,让学生置身其中开展物理学习与探究活动,是发展学生物理学科核心素养的重要方式。现以“动量和动量定理”的教学为例,通过创设生活化情境,将学生熟悉的、蕴含着物理知识的生活现象、实例搬进课堂,让学生在具体、真实的情境中自主建构物理概念,探寻物理规律,参与物理实验设计,亲历物理问题的解决,在潜移默化中落实核心素养的培养目标。

2 教学过程

2.1 创设生活化情境,引发认知冲突

生活化情境可激发学习兴趣和启动思维，运用学生身边蕴含着物理原理的生活实例作为切入点，是情境创设的重要方式。

情境一:播放湖南卫视《新闻大求真》视频——高空抛物(图1、图2)。

问题1:为什么一个看似一碰就碎的鸡蛋在38m(约12层楼高)高处自由落下，能将坚硬的彩钢瓦砸破?

亚里士多德说过:“思维从疑问和惊奇开始”。上述情境扣人心弦,使学生惊讶于从高处坠下的、看似“弱不禁风”的鸡蛋产生的严重后果,并在脑海中产生问题,激发学生求知欲望和探索兴趣,开启学生思维之门。

2.2 创设生活化情境,引导学生自主建构概念

物理概念是在大量物理表象的基础上经过思维活动抽象概括而成，从认知活动角度看,物理概念的准确建立取决于教师的导入过程是否符合学生的认知规律。

情境二:教师边把玩玩具手枪和子弹边说：我现在将子弹装入玩具手枪(装入时快速将子弹藏于掌内),突然指向某一区域的学生。未等枪响,所在区域的学生就做出躲闪动作、发出尖叫声。

问题2:老师把玩子弹时,大家不仅不躲不闪,还睁大眼睛盯着看,但老师将子弹装入玩具手枪后,大家为什么要躲闪,还发出尖叫声?

问题3:一辆载重卡车向你缓缓驶过来,你会有什么反应?一辆玩具汽车以相同的速度向你缓缓驶过来,你又是什么反应?

师生共同探讨，得出结论:物体的运动效果由其质量和速度共同决定,物理学上用动量p=mv来描述。

心理学研究表明:当学生学习的内容与其熟悉的生活情境越接近,其自动接纳知识的程度就越高。在教学活动中，通过日常生活中常见的相同质量、不同速度的玩具手枪子弹以及相同速度、不同质量的汽车产生的效果的比较,让学生归纳抽象出决定物体运动效果的共性,顺势引入动量概念。教师要善于根据学生日常接触的或已积累的生活经验来创设生活化情境,让学生在身临其境中主动对头脑中已有的认知结构进行重构,通过分析、对比、归纳等思维过程从生活经验中抽象出物理事物的共性，最终转化为物理概念，促进学生物理观念的形成。

2.3 创设生活化情境,探寻物理规律

情境三:请两位篮球爱好者上台给大家展示打篮球的传接球动作。

问题4:在接球时,为什么要两手顺着球运动方向收缩至胸前?

教师提供了以下器材：两个完全相同的小钢球、一个与钢球体积相同的塑料球、4片瓦、一块海绵,要求4人一组合作探究。

问题5：瓦片受到的撞击力的大小可能跟什么因素有关?

探究1:用体积相同的塑料球和小钢球,让它们从同一高度自由下落碰撞瓦片正中心,观察两瓦片的破损情况。

探究2:用两个完全相同的小钢球从不同高度自由下落碰撞瓦片正中心,观察两瓦片的破损情况。

探究3:用两个完全相同的小钢球从同一高度自由下落碰撞瓦片正中心(其中一块瓦片上铺有海绵),观察两瓦片的破损情况。

杨振宁教授指出:“现象是物理学的根源”。笔者通过学生喜闻乐见的篮球运动来引导学生猜想撞击力F与质量m、速度v、作用时间t的定性关系；然后对生活中司空见惯却可能没有注意过的物体撞击力影响问题来猜测其可能的数量关系，为后续的定量研究(借助力传感器)和理论探究提供了思维基础。牛顿说过:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现”,物理学史上很多伟大的发现都源于猜想。教师要善于根据教学需要，将抽象的物理知识转变为形象的生活现象,让学生从熟悉的生活现象入手,经历探寻规律的过程,逐步向理性认识转变,这对培养学生创造性思维、发展学生的科学探究能力等有着不可替代的作用。

2.4 创设生活化情境,解决实际问题

美国教育家斯宾塞说过:“教育是为了完满的生活”。教育来源于生活,同时服务于生活,教育才变得有意义。

情境四:2011年7月2日下午,在杭州一小区内,两岁女孩突然从10楼坠落,眼看一出悲剧即将上演。刹那间,刚好路过的吴菊萍毫不犹豫冲过去,用手抱接了女孩,女孩得救了,但吴菊萍的左臂瞬间被巨大的冲击力撞成粉碎性骨折，网友亲切地称她为“最美妈妈”。

问题6:你能估算出“最美妈妈”手臂受到的冲击力吗?

问题7:高空坠物有何危害?

问题8:动量定理在生活中有广泛的应用,你能解释安全带、安全气囊的保护作用吗?

问题9:你能举例说明生活中与动量定理有关的物理现象并做出解释吗?

问题10:你能解释鸡蛋为什么能砸破坚硬的彩钢瓦吗?

陶行知先生提出“生活即教育”教育理念,启发我们不仅要让学生掌握物理知识,更要让学生掌握用物理知识指导生活、服务社会生产。在学生初步掌握了动量定理后,问题6通过生活案例，让学生将所学的知识，运用建模估算、科学推理与科学论证等方法来解决实际问题；问题7是承接问题6的德育渗透。问题8让学生用新学的动量定理解释安全带、安全气囊的作用,让学生切身体会到物理是有用的,同时强化学生的安全意识;问题9让学生列举一些生活实例,开阔学生眼界,活跃思维,提高学生解决实际问题的能力;问题10让学生解释课堂引入视频中的现象,前后呼应,学以致用。

2.5 创设生活化情境,拓展学习空间

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,只有亲身经历过的事情,印象才是最深刻的。生活化的课外小实验可以拓展课堂教学,充分发挥其在提升学生核心素养中的作用。

情境五:“鸡蛋不碎”小制作比赛。

(1) 比赛规则

利用身边的材料将生鸡蛋包裹起来,要求作品从4楼落地后鸡蛋不破。进行实验的过程中务必注意自身安全以及周围人员、物品的安全。

(2) 比赛流程和评分

每小组派一名代表与老师组成评委组,每小组再派一名代表参赛,从学校科学楼的四楼将自己的参赛作品无初速释放。

(3) 评分标准

从鸡蛋是否破损、落地时间长短、外形美观程度、作品轻重几个方面进行打分，具体评分标准为：落地不碎，满分40分；时间短，满分30分；外形美观，满分20分；分量轻，满分10分。

“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”,布置任务以后,各小组成员通力合作,各显神通，有的上网查资料,有的设计方案,有的准备材料。他们一起探讨方案,动手制作,不断调试,图3、图4是部分小组参赛作品。生活化的课外制作比赛给学生提供了合作交流的平台,改变传统的学习模式,它能引导学生在实践中整合知识和经验，在合作探究中激发学生的学习兴趣,提高他们的创新意识、分析与解决问题的能力。

陶行知先生指出:“没有生活做中心的教育是死教育,没有生活做中心的学校是死学校,没有生活做中心的书本是死书本。”教师要根据教学内容,创设合理的生活化情境,将学生的课堂学习与生产、生活结合起来,真正做到“从生活走向物理,从物理走向社会”，让“生活化”点亮物理课堂，提升学生的核心素养。