巧设情境 引导探究 提升素养

［摘 要］文章介绍江苏省苏州实验中学马朱林老师开设的省级展示课《波的形成》的教学特色和设计策略，该课教学中应用了可视化技术、探究实验、创新实验，开展了趣味游戏活动。该课中创设的情境紧扣课题、突出重点，能有效帮助学生厘清疑点，化解难点，能充分调动学生学习的积极性，从而寓民族自豪感和爱国主义教育于课堂教学之中，激起了学生的学习热情和兴趣，提升了学生学习的原动力。

［关键词］巧设情境；引导探究；提升素养；波的形成；教学设计

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）02-0050-03

最近，江苏省中小学教学研究室举办的“教学新时空·名师课堂”在苏州市教师发展学院举行，江苏省苏州实验中学马朱林老师开设的展示课《波的形成》特色显著：整堂以学为中心，很好地引导学生就物探理，有效提升了学生的物理学科素养，彰显了以学生发展为本的理念。本节课紧扣“波的形成”这一主旨，有机渗透相互作用观、科学探究和科学思维，充分应用了可视化技术、探究实验、创新实验，开展了趣味游戏活动，创设丰富、真实的情境，紧扣机械波的产生条件、特点和规律等知识，突出重点，厘清疑点，化解难点，充分调动了学生学习的积极性，激起了学生的学习热情和兴趣，提升了学生学习的原动力。

本节课的教学设计凸显“知识问题化，问题情境化，情境真实化，细节放大化，模拟精确化，探究多样化，过程亲历化，活动合作化，评价及时化，结论自主化”，注重引导学生体验探究过程。教学情境真实、有趣，精彩纷呈，课堂氛围热烈、融洽、和谐，教学层次错落有致，教学中不断提出问题、分析问题和解决问题，在潜移默化中培养学生的物理学科核心素养，充分发挥物理学科教学在立德树人中的独特作用。接下来与同行们分享马朱林老师这节课的几个亮点。

一、创设趣味性活动情境，引入课题——波的形成

甫一上课，马老师首先请学生观察一个日常生活中的现象：水滴落入平静水面形成一圈圈的波纹（如图1），学生趣味盎然。接着播放体育活动课的甩绳视频（如图2）。利用游戏活动激起学生的好奇心和求知欲，水到渠成地引入课题——波的形成。

二、创设挑战性活动情境，提出问题——波的形成条件

提出问题：绳波是如何形成的呢？

为便于学生观察、讨论和分析，马老师首先请学生搬动课桌和凳子，在教室中央腾出一块空场地；然后把较粗的长绳一端固定在教室中间的课桌腿上，另一端握在手中，拉直长绳；接着在竖直方向上下抖动该绳端，在绳上形成波形，要求学生仔细观察绳波的传播过程（如图3），并借助手机的录像功能将绳波的传播过程投影到黑板屏幕上；最后启发学生小结波形成的两个条件：波源和介质。

三、创设启发性情境，分析波形成的条件——发现问题

马老师引导学生进行定性分析，并渗透科学方法：微元法和理想模型法。首先，设想把绳分成很多小段；然后把每一个小段抽象为一个质点，且质点之间存在相互作用力；最后波源起振后，振动在介质中由近及远向外传播，形成机械波。但同时发现上述绳波的演示中存在3个问题：

1.波源振動的稳定性和规律性不够；

2.粗绳的重力对实验有影响；

3.波形不稳定，且转瞬即逝。

四、创设创新性活动情境，解决问题——演示波的传播过程

为解决上述3个问题，马老师根据匀速圆周运动可分解为简谐运动的原理自制可调频率的稳定振源（如图4）。这是本节课的创新之笔。

为消除重力对波形的影响，采用悬挂平衡法，将所有小球用细线悬挂在同一水平直线上。启动振源，借助Pad将所有小球先后振动形成的波形无线投影到大屏幕上，即可看到如图5所示的波形图，非常清晰，接近完美。马老师趁热打铁，启发学生思考波源的振动由近及远传播的内在原因。

五、创设探究性情境，剖析波的形成机制

马老师在黑板上呈现如图6所示的若干个彼此相连的小球，当小球1作为波源开始做简谐振动后，发现小球2、3、4等随后依次做简谐振动，且每一个小球的起振方向相同，所有小球重复波源1的振动形式。

进一步引导学生发现如下规律：

1.介质质点重复振源的振动；

2.振源振动带动靠近振源的质点振动，靠近振源的质点再带动较远的质点振动，后面的质点都跟着动起来，只是后面的质点总比前面的质点滞后，所有质点都不随波迁移，整体形成波动；

3.机械振动在介质中的传播形成机械波；

4.机械波传递信息与能量。

六、借助GeoGebra软件精确模拟不同时刻的波形

GeoGebra是一款综合几何、代数与微积分的动态可视化软件，具有开源、免费的特点，功能非常强大，人们经常用来演示及探究数学、物理和工程技术方面的现象和知识。

马老师借助GeoGebra软件精确模拟T/4、T/2、3T/4等时刻的波形图（如图7），直观展示介质质点均在各自的平衡位置附近做简谐振动，且各质点不随波迁移，切实帮助学生深刻理解横波传播的规律。马老师接着演示、介绍纵波及其传播的特点，并重点强调横波与纵波的区别。

七、创设体验性活动情境，强化形成波的力学特征

机械波的本质是介质中的任一质点在邻近质点带动下做受迫振动。为帮助学生理解、体会机械波的特征和规律，教材和大量教学参考资料都介绍了团体操表现的波浪（如图8）。但是，马老师别出心裁、大胆创新，带领学生重温老鹰捉小鸡的游戏（如图9），唤起大家儿时的记忆，课堂气氛非常热烈。从图9中可以十分清晰地看到学生衣服的后襟被明显拉长了，这充分说明彼此间的拉力比较大，前面的同学牵引后面的同学左右运动，让学生深切感受到介质质点做受迫振动，相邻质点之间存在相位差。这一教学设计是本节课特别出彩的地方。

八、创设应用性情境，介绍地震波及其预报和防震减灾

马老师请学生观看一段地震视频。提问：停靠在站台的火车，当发生地震时是如何振动的？为什么？学生踊跃回答问题。接着，马老师讲地震是一种常见的自然灾害，地球上每年约发生500多万次地震，即每天发生上万次地震，但是，少数强烈地震能对人类造成严重危害。

地壳中板块之间相互挤压、碰撞造成的振动在地壳中传播形成地震波，地表下的地震波既有纵波成分，又有横波成分，且纵波的传播速度大于横波的传播速度，如图10所示。地表上还有表面波，表面波的传播速度小于横波的传播速度，强烈地震的表面波对人类造成的危害很大。目前的科学技术水平尚无法预测强烈地震将在何处、何时发生。但是，人类可以借助仪器设备记录地震的发生，马老师见缝插针地介绍我国东汉时期的科学家张衡发明的地动仪，记录地震发生的方位，以增强学生的民族自豪感和爱国热情，加强学生的文化自信。目前，人类可以通过地震记录仪被动监测地震的发生及其强度，马老师进一步补充讲解地震记录仪的工作原理，在复习旧知识的过程中提高学生的学习兴趣。现在，人们正在想方设法提高各类建筑的抗震等级，同时加强对广大民众的防震减灾教育。马老师勉励学生发奋学习，努力攀登科学高峰，为预报强地震、防震减灾、造福人类贡献力量。

九、创设拓展性情境，布置微课题——引导学生研究声波在空气中传播的机理

学习的目的，不仅仅是为了学习知识、掌握方法和培养能力，进而达到了解、认识自然的目的，更重要的是在日常生活和科学技术中学会应用知识、方法解决实际问题，进而推动社会进步和人类发展。本着学以致用的原则，马老师小结本节课的四部分教学内容后，给学生布置微课题——研究声波在空气中传播的机理，并给予研究方法指导，介绍微课题研究的四个主要步骤：文献研究、理论探究、实验探究和形成报告，在潜移默化中提高学生的学科素养。

然而，本节展示课的教学预设过多，课堂容量偏大，学生参与教学活动比较被动，如能精简一点，给学生动脑、动手和动嘴的机会再多一点，教学目标的达成度可能会更高。另外，正式上课之前，不宜把所有的实验器材、设备一股脑儿地放在讲台或黑板附近，某一个实验结束后，要及时把相关的实验器材、设备移到学生的视线之外，以免分散学生的注意力。做绳波演示实验时，除在豎直方向抖动绳端外，还可以在水平地面上左右抖动绳端，虽然地面的摩擦力不能忽略，但实验现象会更显著。还有一点比较遗憾，马老师没有带领学生做教材中的“做一做”实验，其实，该实验是小结本节课的点睛之笔。

纵观本节展示课，马老师对教材结构、教学内容有清晰的认识，对整册教材能够整体性把握，能不拘泥于教材，准确设计教学目标，虽然用教材教，但不仅仅是教教材，勇于质疑创新，修改和完善教学内容；充分利用多种实验、真实情境、趣味游戏、物理学史、可视化技术、网络资源等回归知识产生过程的本源，还原知识应用的实际过程，剖析、解决重点和难点问题，帮助学生扫除盲点、厘清疑点。教学活动井然有序、精彩纷呈、由浅入深，引人入胜，寓教于乐，师生互动频繁，圆满完成了立德树人的教学任务。

［   参   考   文   献   ］

［1］  顾明远.核心素养：课程改革的原动力［J］.人民教育，2015（13）：17-18.

［2］  朱亚军.观物探理 提升素养：《静电现象的应用》展示课评析［J］.中学教学参考，2018（20）：38-40.

［3］  朱亚军.用心看 用心做 用心悟：评何勇军老师的公开课《反冲现象 火箭》［J］.中学教学参考，2022（2）：32-34.

（责任编辑 易志毅）