(江蘇省太倉市實(shí)驗中學(xué),江蘇 蘇州 215411)

當(dāng)前初中物理課堂教學(xué)依然存在著諸多問題,大量刷題、重復(fù)訓(xùn)練是不少學(xué)生學(xué)習(xí)物理、鞏固知識的主要方式。通過機(jī)械化的訓(xùn)練，面對試題形成條件反射,固然有其短期效應(yīng),應(yīng)試能力可有所提高,但這樣教育出來的學(xué)生靈活解決實(shí)際問題的能力不強(qiáng),不能將所學(xué)的物理知識轉(zhuǎn)化為自身的能力與素養(yǎng),與我們教育的初衷和教育目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，過度且重復(fù)地進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練,對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)際問題解決能力十分不利。物理教學(xué)應(yīng)密切關(guān)注和聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際,從真實(shí)的生活中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,在初中物理教學(xué)中適當(dāng)引入原始物理問題,可培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 原始物理問題簡介

原始物理問題是指自然界及社會生產(chǎn)、生活中客觀存在的,能夠反映物理概念、規(guī)律且未被加工的典型物理現(xiàn)象和物理事實(shí)。[1]原始物理問題是實(shí)際的具體問題,它不同于通常的物理習(xí)題,物理習(xí)題是經(jīng)過一系列人為分解、簡化、加工而成的理想化、簡潔化、模型化的物理問題。從實(shí)際問題到物理習(xí)題之間有一個建立物理模型的思維過程,這一過程恰恰是培育學(xué)生解決實(shí)際問題至關(guān)重要的環(huán)節(jié),可以說是學(xué)生思維發(fā)展中需要跨越的鴻溝。

相較于物理習(xí)題,原始物理問題更具有真實(shí)性、過程性和開放性,在初中物理教學(xué)中引入原始物理問題,對學(xué)生來說具有一定的吸引力和挑戰(zhàn)性，一是它來源于實(shí)際生活之中,真實(shí)場景能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲,引起學(xué)生的思考；二是它無法通過簡單的模仿來解決,這對學(xué)生的能力提出了挑戰(zhàn)；三是問題解決的思路是開放的,不一定有唯一的答案,處于不同水平的學(xué)生都可以參與，并做出相應(yīng)的解答。原始物理問題的上述特點(diǎn)決定了其解決過程必然是逐步探索和不斷發(fā)現(xiàn)的過程，筆者在實(shí)施原始物理問題的教學(xué)中,結(jié)合物理探究性教學(xué),不斷實(shí)踐探索,形成了如圖1所示的教學(xué)思路。

圖1

2 原始物理問題的教學(xué)案例

以下以“奇妙的平衡”為例，呈現(xiàn)筆者的教學(xué)實(shí)踐。

圖2

2.1 呈現(xiàn)物理現(xiàn)象

小明在電視科普欄目中看到一個有關(guān)平衡的物理現(xiàn)象,覺得十分有趣,自己也嘗試做了一下,非常成功。如圖2所示,把一根橡皮筋套在鐵榔頭的手柄上,拿一把長塑料尺穿過橡皮筋,一端放在木板支架邊緣,鐵榔頭竟然神奇地懸在空中,并穩(wěn)穩(wěn)地保持平衡,小明覺得不可思議。

2.2 提出原始物理問題

這其中蘊(yùn)含什么原理呢?小明開始思索起來，鐵榔頭與塑料尺之間僅僅靠一根橡皮筋連接,鐵榔頭的尾端與塑料尺接觸,塑料尺一端僅有很小一部分支在木板支架上。鐵榔頭、塑料尺、橡皮筋和木板這四者之間構(gòu)成怎樣的關(guān)系?相互之間存在什么力?它們是如何達(dá)成平衡的?

2.3 建構(gòu)物理模型

當(dāng)忽略輕質(zhì)塑料尺的重力時,可以構(gòu)建如圖3所示的塑料尺的杠桿模型,若F1的力臂為L1,F2的力臂為L2,根據(jù)杠桿平衡條件,可知：F1L1=F2L2。

圖3

圖4

再構(gòu)建如圖4所示的鐵榔頭的杠桿模型,若F3的力臂為L3,G的力臂為LG,根據(jù)杠桿平衡條件,可知：F3L3=GLG。

圖5

如圖5所示，鐵榔頭、塑料尺、橡皮筋和支架構(gòu)成一個完整的平衡系統(tǒng),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),即得F4=G。

2.4 解決原始物理問題

2.5 獲取知識，提升能力

通過分析原始物理問題,學(xué)生經(jīng)過了一系列思維活動,將原始問題抽象成理想模型,建立起物理模型,同時運(yùn)用物理原理與數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問題,使學(xué)生了解現(xiàn)象的本質(zhì),培養(yǎng)了學(xué)生將生活中的實(shí)際物體轉(zhuǎn)化為物理模型的能力,有助于提升學(xué)生解決生活中實(shí)際問題的能力。

3 原始物理問題的教學(xué)啟示

3.1 有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

在通常的物理習(xí)題教學(xué)中,“灌輸式”的講解模式比較盛行,物理習(xí)題和物理現(xiàn)象之間相脫節(jié)的情況比較普遍,學(xué)生長期處于被分解的、簡約的模型包圍之中,思維較為固定,容易形成思維定勢,無法感受到豐富的物理現(xiàn)象中鮮活和真實(shí)的一面,不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。而原始物理問題密切聯(lián)系生活實(shí)際,具有較強(qiáng)的情境性、開放性與原生性,面對真實(shí)的原始問題,學(xué)生難以找到可以直接模仿、依樣畫葫蘆的解決方法,需要通過自己獨(dú)立思考,不斷摸索嘗試,經(jīng)歷原始物理問題的發(fā)現(xiàn)、提出、分析、探索和解決的過程,在這一過程中需要提出多種可能的問題解決方案,可能會經(jīng)歷多次失敗與挫折,這對于學(xué)生思維能力的提升具有重要意義。

3.2 有利于促進(jìn)科學(xué)方法教育

科學(xué)方法不是可以直接教授的,是以較為隱性的方式存在,并且支配著物理知識的獲取與運(yùn)用。[2]在物理教學(xué)中,科學(xué)方法學(xué)習(xí)起來比較困難,往往難以掌握,原始物理問題來源于真實(shí)的生活,貼近學(xué)生的生活世界,學(xué)生在原始物理問題的解決過程中,在教師的引導(dǎo)下,運(yùn)用概括、抽象、綜合、分析等科學(xué)方法,理解和把握原始物理問題的解決思路與方法,然后運(yùn)用等效模型、類比、假設(shè)等科學(xué)方法從更深層次解決物理問題,從而提升自身的核心素養(yǎng)。

3.3 要科學(xué)地實(shí)施原始物理問題的課堂教學(xué)

原始物理問題是物理教學(xué)的寶貴課程資源,有其特定的真實(shí)情境,其中必然蘊(yùn)含許多非相關(guān)因素、次要因素或者是干擾因素。教師在實(shí)施原始物理問題的教學(xué)過程中,需要引導(dǎo)學(xué)生抓住主要因素,忽略次要因素,在解決問題的過程中運(yùn)用科學(xué)思維方法,對原始物理問題進(jìn)行深度剖析,適當(dāng)理想化、抽象化,建立物理模型。[3]由于原始物理問題涉及的因素是多方面、多層次的,答案也可能不是唯一的,甚至是不確定的,所以教師在教學(xué)中要鼓勵學(xué)生大膽思考,充分發(fā)揮想象,找出問題背后的各種可能原因。同時適當(dāng)為學(xué)生設(shè)置解決問題的臺階與支架,由淺入深,層層推進(jìn),幫助學(xué)生自主探究問題,自主建構(gòu)知識,從中提升能力,培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

總之,原始物理問題教學(xué)使初中物理教育從單純的知識傳授模式中走出來,走上更關(guān)注能力培養(yǎng)與核心素養(yǎng)提升的道路,使物理知識的學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用緊密結(jié)合起來,更符合當(dāng)今物理課程的改革方向,從而有助于真正實(shí)現(xiàn)物理教育的根本目標(biāo)。