高中物理“情境化试题”的有效性教学策略

郑衡武

(福建省古田县第一中学,福建 宁德 352200)

纵观近年来的高考物理试卷,命题组开始以“情境化”试题对物理内容进行考查、综合与创新,而且其占比在不断地增大.但受到诸多因素的影响,情境化试题在教学中还存在诸多不足,所以加强对情境化试题教学的研究非常有必要.

1 情境化试题教学的意义

1.1 促进学生更好地提升与发展

在教学改革的时代下,物理试题也在从纯知识向着以生活或生产为背景的情境化方向发展.情境化试题教学的开展应与现实生活有着紧密的关联,可以促使学生将掌握的知识作用于实践中,所以唤醒了学生的求知欲望.另外,情境化试题还具有崇尚科学的意义,对坚定学生的信心,为他们更高层次的物理学习奠定基础.

1.2 培养高中生的思维能力

高中物理内容复杂且逻辑性很强.学生只有具备一定的逻辑、推理能力,才能在物理学习中游刃有余.情境化试题教学需要学生在充分解读题目的基础上,综合所学知识、自身逻辑思维对其做出合理判断,由此实现情境与物理模型的衔接,经过长期的情境化试题训练可以促进学生逻辑推理能力的提升[1].

1.3 提升学生的综合分析能力

情境化物理试题为学生构建了一个真实、丰富的试题背景,其蕴含的知识和有效的信息等待学生自己挖掘.学生从复杂环境提取关键信息的过程中,需要将大问题化为小问题,并逐一击破.在情境化试题的解决中,鼓励学生将抽象的文字转化为具体的模型,通过模型推理物理规律,可以锻炼学生的综合分析能力.

2 高中物理情境试题的特点

通过对近年来高中物理情境试题的分析,总结了其具备的几个特点:第一,摒弃陈旧理念,突显创新性.新高考制度下的情境试题在原有基础上进行了优化,提升了试题设计的合理性,体现出了试题设计的时代性、创新性.第二,题目展现与物理教材和学生生活紧密结合.无论题型如何改变,都要以物理教材内的知识点为基础,同时又要符合学生的现实生活,这样才能促进学生的主动探究.当下的情境试题多以学生的生活、科技成果、传统文化为背景,这不仅从源头消除了学生的恐惧心理,而且增强了学生的自信心.第三,题目的考查注重学生的认知与思维能力.素质教育理念下的情境化试题难度适中,特别是对学生思维力、认知力的考查也多以学生的视角入手,设计的题目也多是考查学生是否真正掌握了这部分知识、是否具备了相应的能力[2].

3 高中物理“情境化试题”的有效性教学策略

自新高考实施以来,高中物理教学在不断地优化,体现在题目考查上呈现出创新性、综合性与时代性的特点.物理作为自然学科的一个重要分支,以促进学生核心素养发展为目标,以情境为载体的物理知识考查,可以将知识融合在实际情境中,完美体现了物理学科素养的要求.

3.1 设计物理情境,提升学生提炼解题条件的能力

要想提升情境化试题教学的有效性,教师就要教给学生去伪存真的方法,从诸多的信息中提炼出重要的解题条件.例如在鲁科版物理知识点“形变与弹力”习题中,教师便可以从生活的视角设置习题并纳入一些干扰数据:如图1所示,弹簧的劲度系数为k,小球重力为G,平衡时小球在A位置,今用力F将小球向下拉长x至B位置,此时弹簧的弹力为____?关于此道问题的解答,很多学生会被干扰条件“x的长度”(认为x是弹簧变化后的长度与未发生形变时长度的差值)所影响,进而得出错误的答案“kx”.情境化物理题有很多的真假因素,教师只有巧妙设计,指导学生进行分析,才能锻炼学生提炼解题条件的能力,进而让学生把握住解题思路.

图1 弹簧形变量

3.2 顺向迁移,提升学生从情境中对物理现象推理的能力

一般情况下,情境化试题中的物理条件不仅以数值的方式展现,还以文字、图表等形式进行表达.所以,在学生从试题中建构出物理模型后,更要指导学生用符合情境的物理定律的边界条件进行推导,最后做出合理的判断.所以,要想推动物理情境化试题教学的有效开展,教师还要注重学生对物理现象推理能力培养.例如在“平抛运动”的习题课中,教师可以设计“估测农用水泵流量”的情境例题:物理是一门实用性很强的学科,在工农业中有着广泛的应用.请你运用物理学知识帮助农民估测农用水泵的流量(在单位时间内通过流管横截面的流体体积称为流量).已知水泵的出水管是水平的且出水管外径在10 cm左右,提供的实验器材有:一把钢卷尺、游标卡尺、螺旋测微器、一长直细木棒和一重锤线.请写出测量的主要步骤和需要测量物理量,并在图中(如图2所示)标注出相关物理量的符号.用测量的物理量和有关常量,写出计算水泵流量的表达式Q=____.

图2 农用水泵流量

在此道问题的解答中,教师引导学生从平抛运动规律入手,利用相应的工具测出物理量,并根据各个物理量之间的关系列出关系式,最后开展讨论.

3.3 加强理论与情境的融合,提升学生学以致用的能力

情境化试题是编者精心选择并设计的,考查学生对知识掌握程度.因此,要想推动情境化试题教学的有序开展,教师必须把握住知识与情境的结合点.在新课教学中导入环节创设试题情境,让学生在问题的指引下探寻新知识.在知识点的讲述中,还可以通过引导学生回顾情境化试题,运用所学的知识解决实际问题.例如在“共点力的平衡”的学习中,在课堂导入环节,教师便可以利用多媒体为学生展示“门后挂钩与斜挎包”的图片,并告诉学生相邻挂钩距离和斜挎包的宽度,让学生思考什么情况下背带的拉力最小.以生活为背景的物理情境的构建,不仅激活了学生想要持续探究的欲望,而且让学生获得了充分的学习体验,并在实际的体验中了解了物理知识在生活中的具体应用,在遇到此类情境化问题时不会感到茫然无措,能够冷静地对待并解决问题[3].

3.4 追寻科技前沿,提升学生的建模能力

物理是一门研究物质运动规律的学科,而物理的现象、规律却是复杂的,涉及诸多因素.舍弃次要因素,抓住主要因素,从而将事物本质特征展现出来即建构物理模型.物理的发展推动着科学技术的进步,所以物理教学必须加强与当代科技的结合,如此才能在拓宽学生视野范围的同时,让学生认识到物理学习的价值.例如在“圆周运动”一课的学习中,教师便要以前沿科技为背景构建物理情境:2021年4月29日,中国空间站“天和”核心舱发射升空,准确进入预定轨道.根据任务安排,后续将发射“问天”实验舱和“梦天”实验舱,计划在2022年内完成空间站在轨建造,已知核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道,轨道离地面的高度约为地球的半径1/16.下列说法正确的是( ).

A.那么核心舱进入轨道后受到的地球万有引力的大小约为它在地面时的(16/17)2

B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/s

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24 h

D.后续加挂实验舱后,空间站由质量增大,轨道半径将会变小

上述的案例以中国空间站建设为背景,通过创设问题情境,唤醒学生的探究欲望.本道题以“圆周运动与相互作用”这一知识点为基础,重点考查学生的建模、推理能力,在学生对基本概念的分析基础上,推导出“卫星轨道半径和近地卫星轨道”半径间的关系,从而得出“卫星线速度与近地卫星运行速度大小的关系”.此道问题的关键在于学生是否可以在全新的情境下构建相应的物理模型.

3.5 融合实验探究与情境,促进学生物理素养的发展

当下的物理高考注重学生探究能力的培养,所以融入了很多与实验有关的情境试题.因此在情境试题的教学开展中,教师要发挥好实验的作用,让学生在做实验的过程中把握住相关的物理知识,并促进学生物理思维的发展.例如“动量守恒定律”的教学中,教师习惯按照教材开展教学,未能将实验与情境结合起来培养学生的科学思维,虽然这样的教学方法可以提升学生的探究能力,但遇到以新的情境为依托的实验题时,不知道如何入手.因此在这一知识点的教学开展中,教师可以组织学生开展一次“拔河”比赛,从最初的静止状态到双方互相拉动绳子,进而粗略地验证动量守恒定律.让学生在真实情境的感知中提取到相关的信息,而后以小组的方式对整个实验的步骤、产生的数据开展思考,并以报告的方式提交上来.最后,教师组织大家进行成果展示,每个小组都可以对其他小组的方案进行点评,不仅可以让学生们从中学习到优秀的部分,而且完善了自身的思维,同时为学生物理核心素养的发展奠定了坚实的基础[4].

4 结束语

综上所述,自新高考改革正式开展以来,教学理念、模式发生了根本性的改变.在我国教育教学改革深入发展中,物理情境化试题教学的重要性不断突显.通过指导学生对情境化试题开展分析,不仅可以让他们迅速抓住解题的关键,而且有效提升了物理教学效率.以情境为载体开展物理试题讲解,符合新高考的要求,同样是对学生知识综合力、应用力的考查,是日后教育改革的一个重要发展趋势.