向昭輝 唐興華 李鉆鉆

（廈門實(shí)驗(yàn)中學(xué)，福建 廈門 361000）

一、情境創(chuàng)設(shè)的理論依據(jù)

關(guān)于情境教學(xué)，德國(guó)一位學(xué)者有過一句精辟的比喻：將15克鹽放在你的面前，無論如何你難以下咽。而將15g 的鹽加入一碗美味可口的湯中，在享用美食時(shí)，15g 的鹽早已全部吸收。［1］情境在知識(shí)的學(xué)習(xí)中好比是湯之于鹽。鹽溶于湯中，才能被吸收；將知識(shí)溶于情境中，才容易被學(xué)生理解和掌握。情境教學(xué)旨在通過創(chuàng)設(shè)合適情境，營(yíng)造真實(shí)氛圍，以便學(xué)生獲取直接經(jīng)驗(yàn)，獲得充分感知，深刻領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，掌握解決問題的方法。物理課堂實(shí)踐中，教師可通過生活真實(shí)情境、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境、多媒體再現(xiàn)或模擬情境等，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)［2］，讓培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)落到實(shí)處。

二、物理情境的分類

物理情境的創(chuàng)設(shè)可分為生活真實(shí)情境、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境、故事學(xué)史情境、表演展現(xiàn)情境等類型。

1.生活真實(shí)情境

生活真實(shí)情境即根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)取材于真實(shí)生活中，是學(xué)生們可以感知、經(jīng)歷的生活場(chǎng)景。例如，游樂場(chǎng)過山車、摩天輪的運(yùn)動(dòng)，自行車車輪、汽車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，學(xué)生自己利用身邊物品列舉演示一個(gè)軌跡為圓周的運(yùn)動(dòng)等，把這一過程錄下來觀察物體運(yùn)動(dòng)的軌跡特點(diǎn)得出圓周運(yùn)動(dòng)的定義。

2.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，即通過教師或?qū)W生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激活學(xué)生學(xué)習(xí)興趣參與學(xué)習(xí)過程，通過實(shí)驗(yàn)顯化相關(guān)物理知識(shí)，從而進(jìn)行知識(shí)的生成。如只能直線行走的“玩具小豬”在細(xì)繩的拉力作用下做軌跡為圓周的運(yùn)動(dòng)，帶著這樣的問題進(jìn)行思考分析得出做圓周運(yùn)動(dòng)的條件——向心力；做勻速圓周的“玩具小車”突然減小鉤碼的個(gè)數(shù)“玩具小車”做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，通過現(xiàn)象和受力分析得出離心運(yùn)動(dòng)的定義和條件。

3.故事、學(xué)史情境

故事、學(xué)史情境利用發(fā)生在身邊或者在物理發(fā)展進(jìn)程中發(fā)生的故事作為情境。學(xué)生對(duì)故事、物理典故充滿了興趣，可通過故事情境對(duì)事情真相正確的認(rèn)知。

4.表演展現(xiàn)情境

表演展現(xiàn)情境即用形式豐富的表演形式讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行呈現(xiàn)和演繹，在表演中滲透物理知識(shí)。例如，洗衣機(jī)脫水原理，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)將浸濕的衣服放入手拉濕脫水機(jī)中，通過一拉一拉動(dòng)作使脫水桶快速旋轉(zhuǎn)起來，進(jìn)而達(dá)到脫水效果，脫水原理、離心現(xiàn)象等知識(shí)融入其中。

三、物理情境在培育學(xué)生核心素養(yǎng)中的應(yīng)用

1.物理情境中生成物理觀念

在常態(tài)課教學(xué)中，概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)中很多老師直接給出定義或規(guī)律，沒有知識(shí)鋪墊和思維引導(dǎo)，學(xué)生不清楚知識(shí)的由來，學(xué)習(xí)效果差，理解不透徹，在新的情境中不能進(jìn)行類比、遷移，核心素養(yǎng)的培育未落到實(shí)處。在新課標(biāo)的要求下，物理觀念的實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)創(chuàng)設(shè)適宜的情境，讓概念和規(guī)律在情境中自然生產(chǎn)，學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)概念和規(guī)律輕而易舉。情境在物理觀念教學(xué)實(shí)踐中有以下幾個(gè)方面應(yīng)用。

（1）在真實(shí)情境中激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

教學(xué)實(shí)踐中，一個(gè)好的情境能激活課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在多年公開課聽課中，一堂成功的物理公開課共同特點(diǎn)：教師創(chuàng)設(shè)引起學(xué)生興趣的情境進(jìn)行新課引入，可以是出乎意料的演示實(shí)驗(yàn)，可以是具有震撼力的微視頻，可以是像魔術(shù)師一樣的魔術(shù)表演，也可以是能讓人思考的問題等等，激活學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，打開思維，積極主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)。

例如，在學(xué)習(xí)向心力之前，教師讓學(xué)生將倒扣玻璃罐中乒乓球穿過障礙物（如圖1），學(xué)生使乒乓球快速在玻璃罐中旋轉(zhuǎn)起來，使乒乓球順利穿過障礙物，但將玻璃罐換成小口徑的玻璃杯卻不能將乒乓球轉(zhuǎn)動(dòng)起來穿越障礙物，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考；離心現(xiàn)象中通過棉花糖制造機(jī)現(xiàn)場(chǎng)制作棉花糖（如圖2），制好的蓬松棉花糖進(jìn)行展示（如圖3），學(xué)生歡呼不止而提問棉花糖的制作原理。

圖1

圖2

圖3

（2）借助物理情境的出物理概念

物理的概念具有抽象性，但學(xué)生思維往往從形象、具象化來想象，喜歡從直觀的現(xiàn)象中入手進(jìn)行思考。物理教學(xué)實(shí)踐中就是使抽象知識(shí)顯性化，學(xué)生經(jīng)歷物理知識(shí)的得出過程，物理概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)就水到渠成。

例如，在向心力概念的學(xué)習(xí)中，教師拿出小孩子憨態(tài)可掬的玩具小豬（如圖4），打開開關(guān)小豬可勻速直線行走，如何讓小豬做圓周運(yùn)動(dòng)？通過投屏直播學(xué)生的做法：細(xì)繩牽引著小豬即做圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)其受力分析得出繩的拉力即小豬所受合外力，拉力始終指向圓心進(jìn)而得出做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要指向圓心的力的作用，這個(gè)力稱為向心力。

圖4

（3）利用實(shí)驗(yàn)情境揭示物理規(guī)律

物理規(guī)律是高中物理學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容。而物理規(guī)律在傳統(tǒng)物理教學(xué)中容易以傳授式顯現(xiàn)或硬塞給學(xué)生，學(xué)生往往知道結(jié)論卻不清楚產(chǎn)生過程，尤其是在規(guī)律應(yīng)用中存在思維障礙。讓學(xué)生參與知識(shí)產(chǎn)生過程中來，實(shí)驗(yàn)情境是絕佳的載體。

例如，在探究皮帶（或齒輪）傳動(dòng)和同軸轉(zhuǎn)動(dòng)線速度、角速度關(guān)系時(shí)，可利用自行車傳動(dòng)裝置來研究（如圖5），通過測(cè)量鏈條連接的大齒輪和小齒輪在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)得出弧長(zhǎng)一樣即皮帶（或齒輪）傳動(dòng)邊緣線速度一樣、角速度于半徑成反比的規(guī)律；通過測(cè)量同一車輪鏈條不同位置在相同時(shí)間轉(zhuǎn)過的角度，得出同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度一樣、線速度與半徑成正比的規(guī)律。

圖5

又例如，探究離心運(yùn)動(dòng)的條件時(shí)，細(xì)繩系住玩具小車通過鉤碼提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，先讓小車按照實(shí)現(xiàn)預(yù)定好的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，突然間斷繩子能直觀看到小車沿直線運(yùn)動(dòng)；減少鉤碼個(gè)數(shù)或提高車速，玩具小車脫離原來軌道做遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動(dòng)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的觀察和條件的分析自然而然得出離心運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

2.情境教學(xué)中啟迪科學(xué)思維

學(xué)生的思維應(yīng)在課堂教學(xué)中得到發(fā)展，因此情境顯得尤為重要，要讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)思維與能力得到提升。在思維與能力培養(yǎng)過程中，物理情境重要作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）利用情境構(gòu)建物理模型

模型思維是學(xué)習(xí)物理的重要方法，也是解決實(shí)際問題的重要能力，問題分析的過程，本質(zhì)上來講就是模型建構(gòu)的過程。［3］

物理情境在模型建構(gòu)的過程中起到重要的作用。例如，創(chuàng)設(shè)鉤碼通過細(xì)繩牽引著玩具小車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)情境（如圖6），受力分析得出細(xì)繩的拉力提供玩具小車勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，從而建立F供=F需時(shí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)模型；減少鉤碼個(gè)數(shù)從而減小提供的向心力或增大小車速度，從而建立F供＜F需時(shí)物體做離心運(yùn)動(dòng)；增加鉤碼個(gè)數(shù)增大提供的向心力或減小玩具小車的速度，從而建立F供＞F需時(shí)物體做近心運(yùn)動(dòng)的模型。因此，圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題形成完整的知識(shí)體系。

圖6

（2）在情境教學(xué)中激活學(xué)生的創(chuàng)新能力

生活中很多創(chuàng)新都是受其他事物的啟發(fā)而觸類旁通，從而激發(fā)創(chuàng)新的靈感。在課堂教學(xué)中，一方面呈現(xiàn)知識(shí)的邏輯過程；一方面也要啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識(shí)后利用課堂所學(xué)解決實(shí)際問題就是一種創(chuàng)新。

例如，在學(xué)習(xí)了“科學(xué)探究：向心力”這節(jié)后，回到為什么小口徑玻璃杯不能使乒乓球轉(zhuǎn)起來，學(xué)生對(duì)其受力分析和運(yùn)動(dòng)分析得出旋轉(zhuǎn)半徑太小、杯壁的支持小使的重力大于摩擦力而掉下來，有什么增大摩擦力？學(xué)生想到增大向心力，利用課堂所學(xué)可以增大旋轉(zhuǎn)半徑，學(xué)生勇敢的舉手在課堂上表演以身體為旋轉(zhuǎn)中心、伸直手臂為杯子的旋轉(zhuǎn)半徑快速旋轉(zhuǎn)起來（如圖7），當(dāng)緩慢將正向拖住的杯子翻轉(zhuǎn)過來乒乓球與玻璃杯一起做圓周運(yùn)動(dòng)而不掉下來時(shí)，學(xué)生的掌聲和歡呼聲在這一創(chuàng)新應(yīng)用情境將課堂推向新的高點(diǎn)。

圖7

3.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境培養(yǎng)科學(xué)探究能力

在科學(xué)探究之前，學(xué)生要弄清楚探究的要素可能有哪些，哪些要素會(huì)影響物理量的變化并合理對(duì)其進(jìn)行猜想。在情境中對(duì)合理的猜想進(jìn)行正確的指引。

例如，在“科學(xué)探究：向心力”之前，學(xué)生需猜想向心力的大小與哪些因素有關(guān)。為了讓學(xué)生合理進(jìn)行猜想，先讓學(xué)生直觀體驗(yàn)向心力。同桌2 人為一組，用一細(xì)繩系住的小球穿過塑料細(xì)管，一位同學(xué)使小球做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩的另一端系一個(gè)繩套勾在一學(xué)生手指上，感受繩套給手指力的作用（如圖8）。更換質(zhì)量更大的小球、增大小球運(yùn)動(dòng)的角速度和增大旋轉(zhuǎn)半徑，通過手指直觀感受力的大小變化。于是，影響向心力大小的三個(gè)因素——質(zhì)量、半徑和角速度，學(xué)生很容易就猜想出來了。接下來學(xué)生通過向心力演示儀半定量研究，得出向心力與質(zhì)量、半徑成正比，與角速度的平方成正比。但在與角速度的關(guān)系探究時(shí)，由于僅有一組數(shù)據(jù)，不足以形成定量關(guān)系，教師在輔以DIS 實(shí)驗(yàn)（如圖9）進(jìn)行多組數(shù)據(jù)的一次關(guān)系和二次關(guān)系擬合，得出向心力與角速度的平方成正比（如圖10）［4］，進(jìn)而形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究。

圖8

圖9

圖10

4.借助情境滲透科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任

在核心素養(yǎng)四個(gè)要素中，科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任是必備品格。所謂科學(xué)態(tài)度，既包括勇于戰(zhàn)勝困難的決心和毅力，也包括事實(shí)就是的科學(xué)態(tài)度。例如，飛行員需要承受很重的負(fù)荷，在電影《無問西東》王力宏飾演的沈光耀，在祖國(guó)需要時(shí)，克服一切困難挑戰(zhàn)身體極限，成功選上飛行員，報(bào)效祖國(guó)。

物理來源生活，最終要服務(wù)于生活，即將所學(xué)知識(shí)服務(wù)于社會(huì)的意識(shí)和責(zé)任感。例如，在學(xué)習(xí)車輛轉(zhuǎn)彎、過橋時(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問題，并在現(xiàn)實(shí)生活中提出建議：在父母駕駛時(shí)，提醒父母過橋或轉(zhuǎn)彎時(shí)不要超速行駛。

在物理教學(xué)過程中，通過生活情境培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、勇攀科學(xué)高峰的精神。［1］例如，新冠肺炎肆虐全球，中國(guó)疫情控制得好，保障了人民的生命安全，這離不開中國(guó)科研人員的攻堅(jiān)克難。中國(guó)能快速地對(duì)新冠病毒基因進(jìn)行測(cè)序，這其中離心機(jī)起到了非常關(guān)鍵的作用。未來世界，傳染病是影響人類生活的一個(gè)重要因素，希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，為人類的生命健康作出貢獻(xiàn)。

四、結(jié)語

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是課堂教學(xué)的落腳點(diǎn)，提升學(xué)生核心素養(yǎng)應(yīng)是課堂教學(xué)的目標(biāo)。情境教學(xué)是物理教學(xué)和物理學(xué)習(xí)的必由之路。課堂教學(xué)過程中，教師要注意觀察生活，引導(dǎo)學(xué)生把生活經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為物理知識(shí)；巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)、感知、思考，喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)欲望；創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生合理猜想、實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力；知識(shí)回歸生產(chǎn)、生活，讓學(xué)生感受知識(shí)在科技、生活中的應(yīng)用，感受社會(huì)的發(fā)展，從而培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。