核心素养视角下物理教学情境创设探讨①

彭宪流

(广东省英德市教师发展中心,广东 清远 513000)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出:在教学设计和教学实施过程中要重视情境的创设,教学中的情境创设,对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用。[1]《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》明确指出:课堂教学应积极探索基于情境和问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等教学方式。课堂是落实核心素养培养目标的主阵地,建构物理概念、探究物理规律和应用物理知识解决具体问题都应结合实际的情境。

1 教学情境创设简介

杜威说过:人的思维源于直接经验的情境。建构主义理论认为：最好的学习方法不是仅仅聆听别人的介绍和讲解,而是让学习者在现实世界的真实环境中去感受和体验。知识是对实际事物及其运动和变化规律的反映,是人类从实践活动中得来的,知识本身具有丰富生动的实际内容。而书本表征知识采用的是抽象简约的语言文字和符号图表,在学习知识过程中,学生应该把书本的语言文字、符号图表与它们所代表的实际事物联系起来。

教学情境创设是指教师在教学过程中，有目的地引入具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景，以便引起学生情感与行为的参与，促进学生学习，帮助学生理解教材与所学知识。在物理教学中,应根据教学内容精心创设与物理知识密切相关、与生活实际紧密相连的物理情境来展开教学,切实改变学生被动的学习方式。通过情境触动学生的内心,让学生主动参与到课堂学习,体验物理概念和规律的建构过程，发散思维，培养能力，应用知识，发展核心素养。

2 教学情境的创设功能

在教学设计和教学实施过程中,只有创设的情境既符合学生的认知规律,也符合学生的心理特征,才可能有效地激发学生的学习热情,以积极主动的态度认真思考。

2.1 创设情境,激活新课引入

好的新课引入不仅能把学生刚上课时分散的注意力集中起来,拨动学生心弦,还可以调动学生积极性,激发学生的思维活动,保证教学效果。

例如,在“匀变速直线运动与汽车安全行驶”一课的教学引入环节,可以播放学校门口斑马线上同学们正在过马路时汽车减速停下来的视频。展示生活中汽车在复杂路况的行驶情景(图1),还有“人行横道标识牌”和“人行横道预告标线”等相关交通标志(图2),让学生了解它们的含义,增强其道路交通安全意识,引入汽车运动与安全行驶的课题。

图1

图2

又如,在引入“失重和超重”的教学时,可以先让学生回想自己乘电梯过程中的感受,小组交流后,播放一段教师在电梯里站在体重计测量体重的视频(图3)。静止时体重计读数显示为55.4kg,通过旁边的电梯按钮灯显示,随着电梯开始上升,体重计显示的读数逐渐增大；电梯稳定运行时示数又恢复正常；快要到达所要去的楼层时,体重计示数慢慢减小然后恢复正常。促使学生思考:乘电梯过程中老师的体重变化了吗？是什么原因导致体重计示数发生变化？有怎样的规律？带着这些问题,很自然地进入到“失重与超重”的课堂教学中。

图3

物理教学应当注重创设源于现实世界、贴近学生经验的生活场景来呈现教学任务,让学生在情境中发现物理问题,通过展示有趣实验、生活场景等方式,激发学生求知的兴趣和欲望,开展新课教学。

2.2 创设情境,体验实验过程

体验实验是指学生通过自己的亲身经历、亲身体验等,在真实物理情境中建构物理概念或规律。体验实验不同于探究实验,它的目的是让学生通过亲身经历的实践活动捕获身体的感官信息,从而获得丰富的感性认识，巩固理论知识,进而对物理现象进行更进一步的探索,为物理概念的建构以及物理规律的理解提供帮助。

例如,在“匀变速直线运动与汽车安全行驶”教学中,利用“反应时间测量仪”让学生轮流模拟驾驶汽车紧急刹车场景。突然亮起的红灯代表路上出现危险,学生需要马上把踩在“油门”上的右脚挪过来，踩下“刹车踏板”进行紧急制动,显示屏把学生这个过程的“反应时间”准确地显示出来。展示现实生活中驾驶员的反应时间是道路行车安全不能忽略的因素,而且让学生亲自进行实验操作,可以起到很好的课堂互动效果。[2]

又如,在“共点力平衡”教学中,可以模仿大桥的结构,设计“棉签桥梁”实验,让学生观察棉签棒的造型与桥梁造型的相似之处(图4)。让学生不断增加悬挂的重物以检验“桥梁”的承受力,在挂了多个重物后才被拉垮,学生会惊叹于物体结构的神奇作用。

图4

教学中的体验实验可以提高物理知识的可感受性,把学生的亲身体验转化为物理知识,给学生留下深刻的印象,而且很好地激发了学生学习物理知识的兴趣和愿望。

2.3 创设情境,促进实验探究

物理实验既是物理教学的内容，又是重要的教学方法,是帮助学生建构概念和理解规律的重要途径,也是培养学生动手能力、创新意识和严谨科学态度的载体。

例如,在“洛伦兹力”教学中,对于洛伦兹力的大小公式f=qvB,传统的做法是通过安培力的微观本质进行数学推导得出。教学过程虽然也是科学严谨的,但学生缺少了探究过程的体验,没有体现物理学科特色。可以利用“阴极射线管”演示实验,引导学生对洛伦兹力大小的影响因素进行猜想,再利用自制的实验器材“洛伦兹力演示仪”(图6),让学生进行实验方案设计。演示仪通过套在中间石墨电极上的轻薄塑料膜绕电极转动一圈的时间(秒表测量)间接测量洛伦兹力的大小；改变硫酸钠溶液的浓度实现微观单元中总电荷量的改变；改变磁场电流和电场电压来改变B和v。实验采用控制变量法定性探究洛伦兹力f与磁感应强度B、电荷量q、电荷运动速度v之间的关系,学生在清楚演示仪的原理后,就能够以小组形式完成实验的设计与探究。

图6

又如,在“失重和超重”教学中,可以让学生利用Phyphox(手机物理作坊)测量自己站在体重计上蹲下和站起两个过程的a-t图像,分析截屏图像中运动过程相应的加速度变化情况。图像记录下来的过程是学生亲身经历过的,所以在这个过程中对于加速度与运动之间的关系学生能理解得非常深刻。最后介绍Phyphox软件的其他功能,鼓励学生打破实验的空间限制,在课后进行自主探究,激发学生的实验兴趣和创新潜能。

在物理课堂教学中应尽可能设计演示实验或学生实验,若能巧妙地设计探究实验或对探究实验进行创新,不仅可以激发学生学习物理的兴趣,还能提高其物理知识的应用能力,培养学生的创新意识。

2.4 通过情境创设,达成学以致用

在教学中应关注生产生活实际和科学技术等相关内容,培养学生解决真实问题的能力,让学生充分感受到课堂所学知识所蕴含的应用价值。

例如,在“匀变速直线运动与汽车安全行驶”教学中,布置学生完成作业:机动车驾驶人疲劳驾驶、酒后驾驶、醉酒驾驶等交通违法行为往往会造成重大人员伤亡的交通事故,你可以用学过的物理知识进行解释吗？又如,在“电功率”教学后,可以布置学生调查家里的各种用电器的额定功率,写一篇关于家庭节约用电的小论文。

利用开放性的真实情境问题,强化物理知识与生活生产的联系,让学生学以致用,激发学生的学习动机,使学生主动参与情境问题的思考,提高学生应用知识解决实际问题的能力。

3 教学情境创设的原则

创设情境让知识与现实生活联系起来,使学生如闻其声,如临其境,突出体验,加强感知,是实现“解题”向“解决问题”转变的基本途径。

3.1 紧扣教学内容,体现学科特色

情境的创设是为课堂教学服务的,所以情境创设要紧扣教学内容,凸现学习重点。创设的情境要体现物理探究的原由、过程和应用场景,这样的情境才能有效地激发学生学习的动力和热情,帮助学生体验概念和规律的建构过程,准确理解学科知识的内涵。[3]

3.2 关联生活实践,升华感性认识

学生在学习物理知识之前,基于生活经验形成了大量的经验性常识,在此基础上建构概念、应用规律,可以强化物理知识与实践情境的关联,概括事物的共同属性并抽象本质,实现从感性到理性,从经验常识到物理知识的转变。[4]为此,创设的教学情境应该是学生生活实践中常见的、熟悉的、具体的事物或场景,促进学生的感性认识向理性认识转化和升华,总结对比得出规律,使学生透过现象看本质,超越自身狭隘经验的限制,培养科学思维能力。

3.3 遵循认知规律,引发积极思维

学生的学习活动是一个从简单到复杂的螺旋式上升的过程,因此在教学中要依据学生的已有经验和认知,考虑好物理知识的衔接与过渡,架设有层次、有梯度的阶梯，使学生在已有生活经验基础上建构物理概念和感悟科学方法,引发积极思维,领悟物理知识,感悟物理之美。

4 结语

核心素养视角下的高中物理教学应以学生为主体,以情境为载体,以解决问题为落脚点,注重加强物理知识与生活经验、实际情境的关联。课堂教学把知识情境化、情境问题化、问题层次化,关注学生的认知水平和学习体验。让学生在情境中经历知识的建构过程,自觉地把解决问题的思想和方法迁移到其他领域,解决新问题,形成必备的品质和创新能力,核心素养的培养也就在潜移默化中得到落实。