基于物理情境教学发展学生科学思维研究

    严婕慧

    

    

    摘 ? 要：物理情境教学强调创造不同的学习环境，调动学生的学习积极性，活跃学生的思维，促进学生进入最佳的学习状态。在中学物理教学中通过创设仿真情境，并指导学生进行探索，让学生在探究事件或解决问题的过程中感受知识的产生和发展过程，学会模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新，培养学生的科学思维，提高学生的核心素养。

    关键词：物理情境教学;创设;思维

    引言

    情境教学是中学新物理课程实施的基本理念，要求从生活的真实情境到建立物理新知，在这个过程中，不断激发学生的探索欲，使学生在自然现象的探索中，获得益于终身的知识与能力。这种从自然、生活中形成的教学情境对物理教学发挥重大的作用。在引导学生不断从理想化抽象或简化的模型向类似真实场景的思维方向转变，培养学生主动探索更多具有真实性的物理问题，以培养学生的科学思维，不断提高学生在生活中解决问题的能力。因此在中学物理教学中建立既有真“情”又有实“境”的情境发展学生的科学思维就显得很有必要。下面结合自己的教学实践和初中物理教学中运用情境教学的一些案例分析。

    1 ?在概念课堂中创设物理情境，发展学生模型建构思维

    中学物理有很多的概念课是教师颇为头疼的，因为这些课程相对实验探究课来说趣味性低，难度大，又对学生要求比较高。针对这种情况，在物理概念课上创设合理且有趣的物理情境，可以调动学生们的学习积极性，使学生对物理概念产生兴奋感。在此之后能够积极主动地去探索物理概念的意义，自发地去建构相关的物理模型帮助理解和记忆相关的物理知识点。

    比如在物理沪教版八年级第二章运动的世界第三节速度概念教学中，学生对速度这个物理概念还完全不了解，学生基于生活经验对物体运动快慢是有一定的感性认知的。所以在速度概念课中，我们可以设置以下情境：

    在即将到来的秋季运动会上，激动人心的100米男子决赛上同学们在旁观看，裁判在终点计时，请问同学们和裁判分别如何判断运动员们的谁快谁慢？学生可以自主讨论并得到结论：观众是相同的时间，比较路程的长短;裁判是相同的路程，比较时间的长短[1]。教师再进一步情境加工：如果甲同学8秒钟运动了16米，乙同学9秒钟运动了27米。这时候时间和路程都不同，又该如何比较物体运动的快慢呢？这样层层递进的情境中，学生容易联想到把两位同学的时间或者路程转换成相同的再进行比较他们运动的快慢，最后自己把速度的概念建构出来：每秒钟物体运动路程的多少。这样整个速度的概念课教学中穿插情境的设置，帮助孩子们从已有的生活认知中建构速度概念模型，同时也更容易理解速度的物理意义，对后面解决问题有很大的帮助。

    再如高一物理中“加速度”概念教学中，学生对它生活认知是不够的，往往产生比较大的误解，学习难度较大。学生容易把“加速度”的“加”理解为数量在变大，因而就把“加速度”曲解为“物体增加的速度”[2]。对于加速度这类抽象的概念，带领学生学习理解和建構的时候可以创设如下情境：

    视频展示：几个物体的加速过程。在视频的观看和对照中感受不同物体的加速情况是不一样的，形成“加速有快有慢”的理解。再进一步通过视频展示以下情境及相关数据请同学们判断两个问题哪一个物体加速最快？怎样进行比较？

    ①物块从斜面下滑，经3秒，速度从0增加到5m/s。

    ②一辆普通奥迪汽车启动，经3秒，速度从0增加到20m/s。

    ③一列普快列车从车站出发，经60秒，速度从0增加到20m/s。

    ④某跑车比赛中开始，经40秒，速度从0增加到80m/s。

    通过直观的数据分析，学生很容易对比1、2和2、3发现汽车速度变化更快.但是汽车和跑车所用的加速时间Δt和速度的变化Δ都不一样，又该如何比较呢？此时，我们可以提醒学习速度时如何比较时间不同，路程也不同的物体运动的快慢。学生就可以很快的类比用比值定义的方法来定义“加速度”这个抽象的新概念。经历这样的情境之后学生对自己建构起的加速度概念的理解会更加深刻，在这个引导过程中学生也会在概念模型的建构中发展自己的抽象思维能力。

    2 ?在科学探究实验课中创设物理情境，发展学生推理、论证思维

    科学实验探究课是中学物理课程的重要组成部分，这些课程本身具有很大的趣味性，学生容易被吸引并对此感兴趣。但是这类课程要求学生在科学探究中要有一定推理、论证的思维能力。在这类课程中，教师可以设置一系列自主探索的物理情境，并培养学生在课程的学习中推理和论证的思维能力。

    比如在沪教版八年级第四章中的学习中，我们可以设置以下情境：

    用一个羽毛球筒，将底端的盖子加厚到完全不透光的程度，在里面放上一个小玩具，另一端紧贴学生的眼睛请他观察并提出问题球筒中是否有物体，学生是无法在完全黑暗的球筒中看到玩具的。接着打开底盖，再让同一个学生观察会惊喜发现玩具存在。学生经过自己的分析论证就可以知道眼睛要看到物体需要两个条件：①物体上有光射出;②射出的光进入人眼。这样经过一个简单的情境探究学生会很容易推理得到结论。

    再如初二物理声音能否在真空中传播的探究实验，学生对于真空没有很直观的生活经验。教师可以设置直观的实验情境：把真空罩器材直接放到课堂上来。如图1所示，对真空罩器材进行必要解说：打开电铃开关铃响，盖上真空罩后，连接气孔使用抽气泵抽出真空罩内空气，观察真空罩内电铃声音的变化。是否是电铃损坏声音减小？怎样进行检验？能够得到怎样的结论？

    学生很容易从观察中发现随着抽气泵的工作，真空罩中铃声逐渐变小。为了确认铃声的减小不是铃声损坏的原因学生会想到把抽气泵关闭，打开气孔让空气重新进入真空罩中若铃声恢复则不是铃声损坏。在这样的实验情境中去推理如果抽气泵持续把真空罩中的空气抽出来至完全真空，那么铃声就应该完全消失，这个推理的结果又在验证实验中得到论证。在科学实验探究课堂上以真实情境的重现把科学家的思维结晶发掘出来，让学生在亲历这探究活动过程中，不仅收获知识，更能发展学生科学推理、论证的思维能力。

    3 ?在复习课中创设物理情境，发展学生创新思维

    初三复习阶段有众多的复习课，这时候的复习课内容繁多的同时，要对之前的学习知识点进行合理的总结和提升。很多学生会因为对之前学过的知识没有系统的整理和归纳，一遇到综合性问题就根本没有解题思路。所以在初三复习课中如何创设有效的物理情境幫助学生整理知识、发展新思路是非常必要的研究方向。

    比如在测量固体密度方法的复习课中情境可以这样设置：

    在复习完密度基础公式之后可以知道要测量密度要先测量物体的质量和体积两个物理量，然后逐个解决：

    ①测量物体的质量有几种方法？

    ②测量物体的体积有几种方法？

    学生通过讨论很容易得到质量可以用托盘天平、弹簧测力计。在此可以适时的提醒学生物体漂浮时重力与浮力相等，然后学生可以进一步讨论得知质量还可由公式G=mg=F浮=ρ水gV排变化得到m=ρ水（V物-V露）排水法得到。

    对于体积的测量方法学生比较容易想到的是规则物体可以用刻度尺直接测量，不规则的物体可以用排水法测量。这里老师可以展示密度大于和小于水的两种物体提问是否都可以用排水法？学生再思考讨论容易得出密度大于水的可以直接用排水法，密度小于水的可以用针顶下去。进一步设置情境：如果没有量筒，但是提供弹簧测力计、线、烧杯是否也可以测量体积？提醒与浮力知识链接，而且同样要考虑物体密度与水的密度关系。学生通过讨论可得到：①ρ水<ρ物时由于物体浸没F浮=G-F=ρ水gV排，V物=V排=■=■;

    ②ρ水>ρ物时帮助物体浸没如图2所示。由于F浮=F1-F2=ρ水gV排得V物=V排=■=■;。这样的情境设置和引导过程让学生们把密度与浮力的相关知识结合起来找到新的解题思路，这个复习过程中不仅仅把知识点复习到位而且发展了学生的创新性思维。

    中学阶段的学生对生活中的物理现象有一定认知，我们的物理教学可以充分利用这些认知形成的基础进行合理的情境创设，让学生在情境中或引发冲突，或作出合理推理、论证，或在已知系统中总结创新出新的的思维方法。这样在中学物理课堂上合理的创设情境，不仅激发学生的兴趣更帮助他们快速理解建构出新的物理概念模型;在实验探究过程中学会科学推理和论证方法;在整理旧知识中发展创新思维。

    参考文献：

    [1]付强.善用评价语言打造生动物理课堂教学[J].课程教育研究，2019（9）.

    [2]林明华.慢悟理——中学物理重过程教学的探索[M].福州：福建教育出版社，2016.

    [3]黄巧曦.以情境启迪思维 促核心素养发展[J].中学理科园地，2019（1）：7-8.