谷海躍 耿宜宏 周勝林

摘? ? 要：每一節(jié)內(nèi)容的開(kāi)始都提出一個(gè)引發(fā)思考的問(wèn)題是新人教版高中物理教材的特點(diǎn)之一。以必修第三冊(cè)為例，對(duì)教材“問(wèn)題”欄目呈現(xiàn)情境按照實(shí)踐、生活、理論探究、科技與生產(chǎn)、物理學(xué)史五種情境進(jìn)行分類，并在此基礎(chǔ)上嘗試提出本欄目的一些使用建議。

關(guān)鍵詞：情境教學(xué)；課堂引入；科學(xué)思維；教學(xué)建議

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2023）5-0022-4

當(dāng)學(xué)習(xí)主體感受到新知識(shí)與原有認(rèn)知出現(xiàn)不協(xié)調(diào)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)需要和學(xué)習(xí)期待。而不協(xié)調(diào)表現(xiàn)為主體不能清晰解釋問(wèn)題［1］。所以在課堂引入時(shí)，提出一個(gè)好的問(wèn)題就顯得尤為重要。一個(gè)好的問(wèn)題的背后就是一個(gè)好的教學(xué)情境，教師的教與學(xué)生的學(xué)都發(fā)生在教學(xué)情境中。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在教材編寫(xiě)建議中指出，教材內(nèi)容編排皆應(yīng)有利于教師科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)情境、有效組織教學(xué)［2］。依據(jù)新版課標(biāo)編寫(xiě)的新人教版教材在每節(jié)內(nèi)容的開(kāi)始，都提出一個(gè)饒有興趣、聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題［3］。本文從教材入手，初步研究新人教版高中物理必修第三冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱“必修三”）“問(wèn)題”欄目呈現(xiàn)的情境形式，并對(duì)本欄目的使用提出教學(xué)建議。

1? ? 基于必修三“問(wèn)題”欄目情況分析

必修三“問(wèn)題”欄目涉及到豐富的物理情境。有學(xué)者將物理情境分為實(shí)踐情境、生活情境、理論探究情境、科技與生產(chǎn)情境、物理學(xué)史情境五類。情境離學(xué)生越近，越能消除知識(shí)對(duì)于學(xué)生的陌生感。其中，實(shí)踐情境學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，生活情境來(lái)源于學(xué)生平時(shí)對(duì)生活的觀察與體驗(yàn)，這些都是學(xué)生熟悉的情境。物理學(xué)在工業(yè)、科技中的應(yīng)用和物理學(xué)史距離大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知較遠(yuǎn)，是學(xué)生不熟悉的情境。

按照五種情境的分類，本文對(duì)必修三“問(wèn)題”欄目中的情境素材進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)（圖1、表1）。排名前三的分別為生活情境、實(shí)踐情境、理論探究情境。

基于以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)照課標(biāo)中情境素材的具體內(nèi)容，總結(jié)出必修三“問(wèn)題”欄目情境有如下特點(diǎn)。

1.1? ? 基于學(xué)生生活，解決真實(shí)問(wèn)題

真實(shí)性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)與真實(shí)世界實(shí)踐的一致性［4］。在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)可以加強(qiáng)知識(shí)與生活的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的獲得感。在必修三“問(wèn)題”欄目情境中，生活情境占比達(dá)到33%，位列第一。其情境涉及到生活中的方方面面，如摩擦起電、加油前的放電、導(dǎo)線的電阻相關(guān)因素、用電器的能量轉(zhuǎn)化、節(jié)約能源的重要性、生活中的“電磁伴隨”、鐵塊的顏色與對(duì)應(yīng)的溫度等。對(duì)這些情境進(jìn)行研究有利用促使學(xué)生從物理的視角來(lái)認(rèn)識(shí)世界，也可以引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)習(xí)的物理知識(shí)來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

1.2? ? 重視實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)科學(xué)思維

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要載體。在必修三“問(wèn)題”欄目情境中，實(shí)踐情境占比29%，位列第二。教科書(shū)編者精心設(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，如影響庫(kù)侖力的因素、帶電人體頭發(fā)散開(kāi)、觀察電容器的構(gòu)造、觀察小燈泡持續(xù)發(fā)光、電阻串聯(lián)或并聯(lián)后阻值變化、多個(gè)燈泡并聯(lián)后亮度變化等。這些小實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、便于操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。用好這些實(shí)驗(yàn)不僅可以激發(fā)學(xué)生思考，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

1.3? ? 加強(qiáng)新舊聯(lián)系，凸顯知識(shí)建構(gòu)

建構(gòu)主義知識(shí)觀認(rèn)為，知識(shí)并非一成不變的內(nèi)容或答案，而是發(fā)展變化的，具有動(dòng)態(tài)性［5］。教師應(yīng)該弄清學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)生在其最近發(fā)展區(qū)。編者在《靜電場(chǎng)中的能量》一章精心設(shè)計(jì)了一系列的學(xué)習(xí)探究模型。從靜電力做功到電勢(shì)能，從高度差到電勢(shì)差，從電勢(shì)差到與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（圖2）。利用“問(wèn)題”搭建臺(tái)階幫助學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階，構(gòu)建知識(shí)體系。

1.4? ? 減小認(rèn)知難度，落實(shí)以人為本

問(wèn)題與現(xiàn)有認(rèn)知不平衡時(shí)就會(huì)帶來(lái)認(rèn)知需要，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。不同的問(wèn)題帶來(lái)的認(rèn)知需要的急迫感也不同。生活情境與學(xué)生聯(lián)系緊密，學(xué)生建模更加簡(jiǎn)單，認(rèn)知負(fù)荷較小。而實(shí)踐情境往往會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生多個(gè)感官，帶來(lái)更多的刺激。所以，這兩個(gè)情境往往可以讓學(xué)生產(chǎn)生更大的學(xué)習(xí)動(dòng)力。教材為了減小學(xué)生的認(rèn)知難度，落實(shí)以人為本，盡量提高了這兩種情境的占比。但是，由于必修三中有些章節(jié)離生活較遠(yuǎn)，較難設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，編者也只能利用物理模型設(shè)計(jì)一些學(xué)生探究情境?？萍寂c生產(chǎn)和物理學(xué)史由于離學(xué)生比較遠(yuǎn)，而且需要一些認(rèn)知作為基礎(chǔ)，不利于課堂引入，所以占比較少。它們主要在教材中“STSE”“科學(xué)漫步”欄目中體現(xiàn)。

2? ? 基于必修三“問(wèn)題”欄目的教學(xué)建議

為了用好“問(wèn)題”欄目，結(jié)合上述的情況分析，針對(duì)每一種問(wèn)題情境提供了如下的教學(xué)建議。

2.1? ? 生活情境中要注重模型的建立

生活情境中若將實(shí)際物體作為研究對(duì)象往往比較復(fù)雜。鑒于此，科學(xué)家們提出了建構(gòu)模型的科學(xué)思維方法。模型是物與理之間的“有效橋梁”，它可以有效降低研究難度［6］。我們既可以對(duì)模型進(jìn)行歸類、提煉得到物理概念，又可以通過(guò)對(duì)物理模型進(jìn)行分析得出物理規(guī)律。比如，可以將摩擦過(guò)后的琥珀看成帶有等量異種電荷的小球，靜電釋放器看成與地面連接的細(xì)桿，導(dǎo)電金屬絲看成圓柱體等。既得到了后續(xù)研究的對(duì)象，又讓學(xué)生學(xué)會(huì)了科學(xué)研究方法。

2.2? ? 實(shí)踐情境中要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新精神

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要載體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)與批判精神。下面通過(guò)兩個(gè)例子簡(jiǎn)要說(shuō)明。

例1? 庫(kù)侖定律的引入問(wèn)題

將帶正電的帶電體C置于鐵架臺(tái)旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1，P2，P3位置（圖3），讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，猜想原因。

師：大家看到什么現(xiàn)象？

生：懸掛的點(diǎn)越遠(yuǎn)，懸線的擺角越小。

師：你猜想的結(jié)論是什么？

生：電荷間的距離越大，庫(kù)侖力越小。

師：猜想成立的條件是什么？

生：控制變量，控制帶電體C與小球的電量不變。

師：帶電體C與小球的電量有沒(méi)有發(fā)生變化？請(qǐng)大家將環(huán)境考慮進(jìn)去認(rèn)真思考。

生：帶電體與空氣接觸很有可能放電。

師：很好！實(shí)際器材抽象成模型時(shí)出現(xiàn)放電的不利因素。我們?cè)趺唇鉀Q這個(gè)問(wèn)題？

生：我們可以放在真空的環(huán)境中做。

師：這樣的確解決了放電的問(wèn)題，但是卻不夠簡(jiǎn)潔。

生：我們可以改變一下懸掛次序，將P1-P2-P3的次序改為P3-P2-P1。帶電體出現(xiàn)了微弱的放電，但是庫(kù)侖力還變大了，不是更加證明了“電荷間的距離越大，庫(kù)侖力越小”這個(gè)結(jié)論嗎？

師：是的，只要大家對(duì)結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑，就有可能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并能夠解決問(wèn)題。

例2? 閉合電路歐姆定律引入問(wèn)題

將元件按照?qǐng)D4裝置連接，燈泡規(guī)格相同，電池也相同。多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗。讓學(xué)生觀察并且猜想原因。

這是一個(gè)非常好的引入實(shí)驗(yàn)，根據(jù)右邊的燈泡與左邊的燈泡的亮度不同這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，此時(shí)學(xué)生可能會(huì)猜想出電池有內(nèi)阻。但是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也有一點(diǎn)問(wèn)題。首先，要想本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，需要比較大的電池內(nèi)阻，肯定是用過(guò)一段時(shí)間的電池，所以很難保證左右兩邊的電池電阻相同。其次，如果都用相同的新電池，兩邊燈泡的亮度差異就不會(huì)太大。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)可以這樣改進(jìn)。將圖4中四個(gè)燈泡均串聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)（圖5）。將開(kāi)關(guān)逐個(gè)閉合時(shí)觀察小燈泡亮度的變化。這樣改進(jìn)后，不僅可以保證電源相同，而且發(fā)現(xiàn)閉合的燈泡數(shù)目越多，燈泡的亮度越暗。在動(dòng)態(tài)的比較中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

2.3? ? 理論探究情境中要注重科學(xué)方法的引導(dǎo)

理論探究情境中往往蘊(yùn)含著多種科學(xué)方法的使用，比如抽象概括、演繹、類比、等效等。抽象概括是對(duì)一類事物某種屬性進(jìn)行凸顯，演繹是以舊的概念為基礎(chǔ)通過(guò)邏輯得到新概念的過(guò)程，類比是通過(guò)某些方面的類似用特殊推導(dǎo)特殊的過(guò)程，等效就是從本質(zhì)出發(fā)將復(fù)雜對(duì)象轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單對(duì)象的過(guò)程。如表2所示，在必修三《靜電場(chǎng)中的能量》一章，點(diǎn)電荷的抽象概括，電場(chǎng)力做功—電勢(shì)能—電勢(shì)—電勢(shì)差的逐步演繹，電場(chǎng)與重力場(chǎng)的類比，這些都將科學(xué)方法的應(yīng)用體現(xiàn)得淋漓盡致。

2.4? ? 科技與生產(chǎn)、物理學(xué)史情境中要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科技與生產(chǎn)、物理學(xué)史的教學(xué)中，不能只讓學(xué)生簡(jiǎn)單地閱讀課本，淺層了解物理定律是何人、何時(shí)、何地發(fā)現(xiàn)。學(xué)生并不能體會(huì)到發(fā)現(xiàn)過(guò)程的崎嶇與艱難。學(xué)生仰望科學(xué)“神壇”，將科學(xué)家的成功簡(jiǎn)單地歸結(jié)于運(yùn)氣與“聰明”，這樣就拉大了科學(xué)家與學(xué)生之間的距離，反而讓學(xué)生對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生畏難情緒，產(chǎn)生不利的影響。

在科技與生產(chǎn)、物理學(xué)史的教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生重走科學(xué)家之路。學(xué)生以科學(xué)的視角審視當(dāng)時(shí)科學(xué)家所面臨的困難與解決方法，從而讓學(xué)生知道，科學(xué)家不是神明，只是他們善于總結(jié)已經(jīng)研究出的成果，并且意志力很頑強(qiáng)。這樣學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)，只要有扎實(shí)的理論知識(shí)，大膽猜想，小心驗(yàn)證，每個(gè)人都可能成為科學(xué)家。即使不做科學(xué)研究，物理也可以給我們帶來(lái)一個(gè)了解世界并且與世界相處的方法。

3? ? 結(jié)? 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)人教版高中物理必修第三冊(cè)“問(wèn)題”欄目的分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐情境與生活情境占比較大，編者嘗試?yán)们榫忱鼘?shí)際生活與物理知識(shí)的距離，以此減小學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，并促使教師在課堂上滲透科學(xué)方法的教學(xué)與STSE教育。

此外，教師在使用“問(wèn)題”欄目時(shí)，還應(yīng)結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和實(shí)際情況，適當(dāng)對(duì)問(wèn)題情境進(jìn)一步優(yōu)化，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，更新信息內(nèi)容，注重思維引導(dǎo)等，以此更好地發(fā)揮教科書(shū)對(duì)教學(xué)的引領(lǐng)作用，從而更有效地落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）