生活情境教学之“一锤定理”

叶丽萍 叶晴莹 苏超 陈智慧 吴志明 陈水源

摘   要：中学物理教学需充分挖掘生活情境，帮助学生理解抽象的物理原理、运用物理知识解释生活现象。基于物理生活情境教学，论文以生活常见的情境——锤子为例，研究锤子在各种情境中所涉及的物理原理，并介绍了融入物理教学的意义。通过情境教学培养学生探究能力、模型构建能力，并提高学生的学习兴趣。

关键词：生活情境；物理教学；锤子

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中“注重课程的时代性，关注科技进步和社会发展需求”的课程理念，说明物理教育要贴近学生的真实生活，并注重与生活实际的联系。新课标在教学建议中指出在教学设计和教学实施中重视情境的创设^{[ 1 ]}。而最直观的情境来源于生活，所以物理教育生活化既是新课改的要求，也是教育实施的具体化。

首先，杜威在实用主义“教育即生活”中指出教育是从个人实际的生活经验出发^{[ 2 ]}，最好的教育就是在生活和经验中学^{[ 3 ]}。他在五步教学法中也指出情境是教学的第一阶段^{[ 4 ]}。其次，陶行知提出“生活即教育”并认为生活含有教育的意义、教育以生活为中心、生活决定教育，教育改造生活^{[ 5 ]}。教育要解决生活中的变化，而生活瞬息万变，因此生活中的每个场景和生活方式均含有教育的意义。最后，建构主义学习理论认为教学是引导学生从原有的知识经验中生长出新的知识经验的过程，要求学生在真实或类似真实的情境中学习^{[ 6 ]}。因此，在物理教学中要充分应用生活情境，结合学生的认知规律、“教育即生活”“生活即教育”、建构主义学习理论的理论依据以及相关物理知识的教育目标，通过教学设计，帮助学生把生活中模糊的经验认知，慢慢转化为严谨的物理学中的概念认知，在生活与物理学中搭建起自己的桥梁^{[ 7 ]}。本文以生活中常见工具——锤子为例，从锤子所涉及的不同生活情境出发，结合教学设计，发现生活情境在物理教学中可以培养学生科学探究、科学建模等能力。并且生活情境教学可以加强生活与教学之间的联系， 缩短知识点与学生之间的距离，让学生在解决实际问题过程中获得创新思维的发展。

1  与锤子相关的物理情境

锤子是敲打物体使其移动或者变形的工具，最常用来敲钉子、拔钉子、敲击物体等等。锤子有各种各样的类型，例如敲击锤、羊角锤、橡胶锤、球头锤、鸭嘴锤等等。人们挥动锤子时会快速带动手柄末端的沉重锤头以获得足够的力量。教师可以合理应用锤子的各种场景让学生感悟生活中的物理，培养学生应用物理的能力。锤子所涉及的生活情境以及物理原理如图1所示。

实际生活情境中使用锤子的场景还有很多，下面举例说明锤子的各种使用情境如何融入中学物理教学，突出生活情境教学的优势。

2  锤子情境下的案例分析

2.1  案例一：生活情境教学，培养学生科学探究能力——以“动量定理”为例

“动量定理”是人教版选择性必修一第一章第二节的内容。它既是对动量的进一步探索又为动量守恒定律奠定基础，具有承上启下的作用。动量定理知识点本身也是牛顿第二定律的另一种表现形式，侧重于力在时间上的累积，既可以用于恒力情况也可以用于变力情况。学生在学习动量定理时难以厘清为何要推导力与动量的关系，以及如何灵活运用动量定理来解释真实生活情境。本案例将从生活情境出发，在真实情境中引导学生进行自主探究得到动量定理的相关要素，进一步得到相关结论，突出科学本质，培养学生探究能力，最后再次回归到生活情境中解决生活问题，形成“生活—物理—生活”的闭环。

物理知识点本身与生活实际情境联系紧密并且物理学科的实践性也强，需要学生灵活运用物理原理解释生活现象以及解决生活实际问题。在图2所示的教学中，从教师教学角度看，从用不同的锤子敲瓷砖产生对比强烈的效果入手，调动学生的原认知并引导学生观察此生活现象提出“为什么不同的锤子敲瓷砖却产生不同的效果”问题。再通过将瓷砖换成钉子进行演示实验，让学生进行经过发现锤子影响钉子钉入深浅这个问题到提出猜想、制定实验方案、动手实验、得出结论整个实验探究的整个流程，培养学生发现问题并提出物理问题、在考虑多因素时利用控制变量法制定实验方案以及学生的证据意识、在交流与讨论中进行科学表诉与解释的能力。接着根据这些因素有目的地进行理论推导，培养学生科学推理、逻辑论证的能力；最终得出动量定理的规律以及意义，丰富学生运动与相互运动的物理观念。最后回归生活情境，引导学生对生活情境进行模型建构，利用动量定理解决实际问题，培养学生物理为生活服务的意识。

从学生学习角度看，学生从常见的生活情境中进入学习状态，学生的思维过程流畅无阻碍。并且学生可以动手参与整个实验探究过程，逐步探究科学本质，学生课堂参与的积极性以及物理学习兴趣都能提高，同时在整个教学流程中，学生始终围绕着真实生活情境，让学生感悟到在生活中学习物理，物理又回归生活。

2.2  案例二：从真实情境中构建物理模型——以“变力做功”为例

变力做功是人教版必修二第八章第一节“功 功率”中的一個拔高知识点，它是对做功的进一步探究，也是更加贴近生活实际情境的物理原理运用。学生在以往的学习中更多的接触到的是恒力以及恒力做功，对于变力以及变力做功这些概念比较陌生，也无法直接套用恒力做功的计算去解决实际生活中的变力问题。本案例将从街边“十元三锤”挑战实际情境出发，引导学生进行物理模型的构建，帮助学生掌握变力做功问题。

物理模型是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的重要手段和方法，物理模型的构建应基于实际的生活情境^{[ 8 ]}。在图3所示的教学中，从教师教学角度看，从实际的生活情境中提出问题，并进行情境复现，给学生更加直观的印象。逐步引导学生对情境进行分析，帮助学生进一步理解变力做功过程，形成能量转化的物理观念。再提炼关键信息、构建物理模型，从数学角度对模型进行分析论证，培养学生严谨思维习惯，并且提供学生进行批判性思考的机会。再利用不同的方法对模型进行一致性分析以及利用模型解决实际问题，培养学生构建物理模型要经历的“情境—构建物理模型—论证物理模型—物理模型分析应用”的完整思维过程。

从学生学习的角度看，从学生感兴趣的“十元三锤”挑战与变力做功的知识出发，这两个认知原来是相互独立的，通过情境的层层剖析，构建物理模型，将这两个认知进行构建重组，这一过程符合建构主义的知识观，在学生原有认知的基础上进行知识的构建。同时也在利用模型解决问题的推导过程中培养了学生的科学推理的科学思维。

3  总结

论文从一个简单的生活工具——锤子入手，对不同情境中的锤子及其涉及的物理原理进行分析描述，并在此基础上进行了“动量定理”“变力做功”2个相关教学流程设计，对其生活情境的教学效果进行了分析。研究说明在物理教学过程中结合学生的生活经验，灵活运用情境，可激发学生原有认知，搭建新旧知识的桥梁，逐步渗透物理观念，提高学生的科学探究能力、论据意识、科学表述能力和应用物理原理解释生活现象的能力。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：2，52.

［2］ 杜威.杜威教育论著选[M].赵祥麟，王承绪，译.上海：华东师范大学出版社，1981：375.

［3］ 杜威.民主主义与教育[M].王承绪，译.北京：人民教育出版社，1990.

［4］ 谭琳.赫尔巴特四步教学法与杜威五步教学法之比较[J].教育实践与研究（小学版），2008，159（11）：4-7.

［5］ 李小静.基于“生活即教育”的发展性任务在初中化学教学中的应用[J].化学教学，2021，413（8）：52-55.

［6］ 陈威.建构主义学习理论综述[J].学术交流，2007（3）：175-177.

［7］ 朱海涛.高中物理：用情境教学培养学生的核心素养[J].人民教育，2022，883（24）：65.

［8］ 秦黎.注重物理模型构建  提升科学思维能力：以“电场线”教学为例[J].物理教学，2022，44（12）：11-14.

*通讯作者