湯致　彭明河

摘? ?要：情境對意義建構(gòu)具有重要的作用，科學(xué)探究過程是以問題為情境，巧設(shè)問題情境，不僅要依托于教師的巧妙預(yù)設(shè)，也要依靠學(xué)生的主動參與，問題情境能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動而形象的物理情境，為探究注入動力。文章主要從生活現(xiàn)象、實驗事實、創(chuàng)新實驗和實踐活動四個方面創(chuàng)設(shè)問題情境，促進(jìn)物理素養(yǎng)提升，問題情境可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，體現(xiàn)情境思維的價值。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；思維能力；問題情境；科學(xué)態(tài)度

科學(xué)探究過程是以問題為情境，物理問題情境可以是生活中常見的一個物理現(xiàn)象，或者是一個創(chuàng)新性的物理實驗，也可以是一個科學(xué)的實踐活動。問題是物理教學(xué)的核心，巧妙的物理問題情境，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣[ 1 ]。以創(chuàng)設(shè)問題情境為切入點，筆者結(jié)合教學(xué)實際談?wù)勛约旱囊娊狻?/p>

1? 以生活現(xiàn)象為情境建立物理觀念

情境對意義建構(gòu)具有重要的作用，科學(xué)探究需要學(xué)生的主動參與，生活現(xiàn)象能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動而形象的物理情境。舉杠桿汲水為例：請用所學(xué)的杠桿知識分析汲水存在哪些缺陷？學(xué)生通過交流討論時發(fā)現(xiàn)杠桿汲水存在所占空間大、提升高度有限且汲水時力臂變化等問題?；喪呛唵螜C械的一類，卻是杠桿的變形，認(rèn)識滑輪的特點有一定的難度，同時學(xué)生對這類機械的感性認(rèn)識是比較缺乏的，它是一個變形的杠桿，理解的難度非常大。用杠桿提升重物時，高度是受限。為了解決這一問題，增加了另一根杠桿，發(fā)現(xiàn)兩根杠桿配合使用時可以持續(xù)上升。在此基礎(chǔ)上，再逐漸地增加杠桿，讓學(xué)生直觀感受杠桿到滑輪的直觀變化過程。具體操作如下：利用杠桿接力的方式有效地揭秘，原來定滑輪可以看作是一個由無數(shù)杠桿組成的變形杠桿。學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)它是繞著中間支點轉(zhuǎn)動的。用一個杠桿團(tuán)隊，就可以把重物連續(xù)提高到想要的高度。這就解決了單根杠桿提升重物高度受限的問題。通過這個實驗演示過程，讓學(xué)生畫出杠桿的示意圖，找到五要素，列出杠桿平衡方程，從而揭示定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿。巧妙的物理問題情境可以幫助學(xué)生建立物理模型和概念，讓學(xué)生理解概念的內(nèi)涵和外延。幫助學(xué)生梳理知識建立體系，讓學(xué)生能夠在理解的基礎(chǔ)上，運用物理知識去分析問題和解決問題，進(jìn)而提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

以大氣壓強存在為例：剝?nèi)ネ鈿さ氖祀u蛋置于長頸燒瓶，發(fā)現(xiàn)雞蛋慢慢吞入瓶中，提出問題雞蛋是不是受到重力的作用才落入瓶中？再將裝置倒置過來，學(xué)生驚奇地觀察到雞蛋還是吞入瓶中，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，建立大氣壓強存在的感性認(rèn)識；將一張A4紙折疊成“”對稱的形狀，用大功率的電吹風(fēng)風(fēng)力大的擋位向中間吹氣，驚奇地發(fā)現(xiàn)A4紙原地不動，引入流體壓強與流速的關(guān)系。巧妙的物理問題情境，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和興趣，可以活躍學(xué)生的思維，為探究注入動力，促進(jìn)物理素養(yǎng)和綜合能力得到有效提升。

2? 以實驗事實為情境培養(yǎng)思維能力

再現(xiàn)實驗真實情境，增強對物理探究的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、研究問題，建立起正確的科學(xué)思維方式，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣。例如，測量大氣壓強的值，從覆杯實驗感知大氣壓強存在，提出問題：不用紙板，還有什么辦法不讓杯中的水流出來？進(jìn)一步思考問題：大氣壓強能支撐起多高的水柱？通過猜想、分析、實驗、推理等手段處理問題，層層深入，進(jìn)而提高學(xué)生的思維能力。追問：大氣壓強能支撐起約10.3 m的水柱，測量不方便，有沒有辦法讓管的長度縮短點來測量大氣壓強？引出“托里拆利實驗”，滲透“等效法”物理科學(xué)方法，同時在課堂交互中提高學(xué)生的物理思維能力。

在阿基米德原理的授課中，活動一通過自制微課阿基米德鑒定王冠的故事迅速把學(xué)生的思維帶進(jìn)課堂?；顒佣兄×?，提出猜想；讓學(xué)生自己動手把一個易拉罐緩慢按入水中，讓學(xué)生初步感受越往下按越吃力，建立浮力的概念；該環(huán)節(jié)活動實驗器材簡單，學(xué)生的感知效果明顯，通過活動可以讓學(xué)生建立浮力的大小可能與排開液體的多少有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生從物理量和量綱的角度去分析浮力，那排開液體的哪個物理量才能表示一個力？學(xué)生很容易猜想出是排開液體的重力，浮力和排開液體的重力之間存在什么樣的定量關(guān)系？給學(xué)生提出三個問題（1）浮力的大小要如何測量？（2）排開液體的重力要如何測量？（3）可以選擇什么樣的實驗器材？通過此活動可以讓學(xué)生溫故而知新，在此刻學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情迅速被點燃。通過可以設(shè)置遞進(jìn)性的問題引導(dǎo)，引發(fā)學(xué)生的聯(lián)想，促進(jìn)生生之間的討論交流，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高物理核心素養(yǎng)。彈簧測力計的主要的結(jié)構(gòu)是什么？學(xué)生容易回答是普通彈簧或橡皮筋。繼續(xù)追問，彈簧沒辦法直接讀數(shù)，力的大小應(yīng)該要如何判斷？用彈簧拉著物體進(jìn)入液體中，彈簧的長度怎樣變化？彈簧下面為什么要懸掛一個小桶？怎樣比較液體所受到的重力與物體所受的浮力之間的關(guān)系？升降平臺怎么使用？合理地使用升降平臺對本實驗有何幫助？帶著以上問題讓學(xué)生分組討論，經(jīng)過充分的討論，通過實驗器材的改進(jìn)和實驗方案的創(chuàng)新設(shè)計來提高學(xué)生思維能力。通過此活動，能激發(fā)學(xué)生利用生活物品來設(shè)計物理小實驗，進(jìn)而激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣[ 2 ]。帶著師生共同生成的設(shè)計方案，進(jìn)行學(xué)生分組實驗。巡視指導(dǎo)解決學(xué)生在實踐過程中遇到的小問題。

問題要有引導(dǎo)性，能在實驗過程中提出解決實際問題的方法。在物理實驗的基礎(chǔ)之上，經(jīng)歷質(zhì)疑、糾錯、思辨、反思的過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，從而提高學(xué)生的物理素養(yǎng)。

3? 以創(chuàng)新實驗為情境培養(yǎng)探究精神

冬天天冷時，只要搓一搓手，就能夠讓手暖和起來，你們知道這里蘊含著科學(xué)道理嗎？生活化的問題就啟發(fā)了學(xué)生的思維。學(xué)生猜想，可能是雙手摩擦，手對手做功使手的內(nèi)能增加。再提出問題，外界對物體做功時，是否真的能增大物體的內(nèi)能？那如果物體對外做功，物體的內(nèi)能又將如何改變呢？學(xué)生在原有知識和原有生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上來完成這個猜想。第二個環(huán)節(jié)是小組合作設(shè)計實驗。設(shè)計實驗是實驗探究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生探究精神的重要環(huán)節(jié)。為了降低難度，先規(guī)定所研究的對象為空氣，并且從剛才的研究問題出發(fā)，將大問題分解成若干個小問題，讓學(xué)生小組合作來討論下面幾個問題：

第一、涉及外界對空氣做功時，通過什么方式對空氣做功？第二，設(shè)計空氣對外做功時，又通過什么方式使空氣對外做功？第三，如何體現(xiàn)空氣對外做了功呢？第四，如何判斷空氣內(nèi)能的變化？第五，裝置是否密封？在問題鏈的引導(dǎo)下，為學(xué)生搭建梯子，讓學(xué)生在討論的基礎(chǔ)上，小組合作探究來設(shè)計實驗，培養(yǎng)了學(xué)生的思維。第三個環(huán)節(jié)，質(zhì)疑反思，創(chuàng)新實驗。師生一起討論教材中的空氣壓縮儀實驗（圖1甲裝置）和空氣推動塞子做功實驗（圖1乙裝置），實驗是否存在美中不足之處？對教材的挑戰(zhàn)和質(zhì)疑瞬間點燃了學(xué)生探究的熱情，引導(dǎo)學(xué)生反思質(zhì)疑，能否將教材中設(shè)計的兩套實驗裝置整合成一套裝置呢？展示自制教具（圖1丙裝置）。讓學(xué)生認(rèn)識到教具有他們設(shè)計的成果，體驗學(xué)習(xí)的樂趣。第四個環(huán)節(jié)，觀察實驗，建構(gòu)新知。教材中主要通過壓縮空氣點燃硝化棉和水蒸氣對外做功這兩個活動，從而得到外界對氣體做功使氣體內(nèi)能增加和氣體對外做功使氣體內(nèi)能減少這兩個結(jié)論。但是教材中的這個實驗不安全并且操作技巧高，對這兩個實驗進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，自制了這套教具。這套教具主要由玻璃膠槍、塑料針筒和溫度傳感器組成。整個實驗只要輕輕地按壓玻璃膠槍，學(xué)生就能明顯地觀察到壓縮空氣時，空氣的溫度上升，而氣體彈出活塞時，溫度是下降的。在師生互動和生生互動的環(huán)節(jié)中，學(xué)生建構(gòu)出新知，原來做功是可以改變物體內(nèi)能的，并且知道做功改變物體內(nèi)能的實質(zhì)是機械能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化。第四個環(huán)節(jié)，分析比較、總結(jié)規(guī)律；利用溫度傳感器的示數(shù)，能夠一目了然地體現(xiàn)空氣內(nèi)能的變化，把教材中的兩個實驗組合到一套裝置中，讓整個實驗現(xiàn)象非常的明顯、操作簡單、安全性高、成功率也非常高。此環(huán)節(jié)中再次提出問題，生活中除了通過做功的方式可以讓手暖和起來，還可以通過什么方式也能增加手的內(nèi)能呢？學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上，提出了許多有關(guān)于熱傳遞的方法，比如說用熱水袋捂手、烤火、用取暖機取暖、把手泡在熱水中、曬太陽等等。引導(dǎo)學(xué)生將這些方法進(jìn)行分類歸納，重點從發(fā)生熱傳遞的物質(zhì)種類和物質(zhì)之間是否直接接觸等方面進(jìn)行思考，從而得出熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、對流和熱輻射。在差異中尋找共性，發(fā)現(xiàn)熱傳遞改變物體內(nèi)能的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移。此環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過比較、分析、歸納等環(huán)節(jié)，鞏固并深化知識。以做功改變物體內(nèi)能的實驗探究為載體，運用組合法對教材實驗進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新；在實驗設(shè)計上，自制教具制作簡單、便于使用、直觀性強、實驗效果明顯、成本低、具有較高的推廣價值；以問題為線索，在可視化的實驗中構(gòu)建做功和內(nèi)能變化的關(guān)系，有效突破做功與內(nèi)能之間的定性關(guān)系。

以創(chuàng)新實驗為情境，既達(dá)成了知識目標(biāo)，也達(dá)成了“通過引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)實驗，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，幫助學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)悟科學(xué)方法的實驗?zāi)芰δ繕?biāo)”。學(xué)生在探究的過程中，實驗的設(shè)計能力有了實質(zhì)性的提升，避免了不知所以然的模仿實驗，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神。

4? 以實踐活動為情境培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

筆者認(rèn)為，一個巧妙的問題情境，不僅要依托于教師的巧妙預(yù)設(shè)，也要依靠學(xué)生的主動參與，以實踐活動為情境培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，體現(xiàn)情境思維的價值。

科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)很多來源于生活，讓學(xué)生在學(xué)校探究之余，關(guān)注科學(xué)技術(shù)，精心設(shè)計的問題情境，通過設(shè)置任務(wù)單，讓學(xué)生通過實踐活動、親身體驗實驗的過程、把所學(xué)的物理知識與生活實踐相結(jié)合，懂得用物理的原理和科學(xué)方法去分析并解決實際問題。實踐活動可以讓學(xué)生成為實驗的主人，帶著濃厚的學(xué)習(xí)興趣去發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，設(shè)計實驗，進(jìn)而解決問題。由學(xué)生自己交流討論可行性的實驗方案，設(shè)計科學(xué)合理的實驗操作步驟。懂得巧用身邊的物品來進(jìn)行實踐活動，觀察如實記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多次實驗測量，多角度、多維度和多手段來分析實驗數(shù)據(jù)從而得出實驗結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識，解決問題，尊重科學(xué)，熱心鉆研的科學(xué)態(tài)度，發(fā)揮物理課程的育人功能，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展。

總之，以生活現(xiàn)象為情境巧妙創(chuàng)設(shè)問題情境，形成科學(xué)問題，讓學(xué)生經(jīng)過觀察、操作、質(zhì)疑和創(chuàng)新等認(rèn)知過程來建立物理模型和形成物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生提問意識和質(zhì)疑能力；以實驗事實為情境培養(yǎng)思維能力，注重過程與方法目標(biāo)的落實，教學(xué)中重視學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和體驗，促進(jìn)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)發(fā)展；以創(chuàng)新實驗為情境，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)探究能力；以實踐活動為情境培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，鼓勵學(xué)生在實踐中培養(yǎng)技能，引導(dǎo)學(xué)生在活動中體驗學(xué)習(xí)的樂趣，讓學(xué)生在實踐中學(xué)，在合作中學(xué)，體現(xiàn)“活動、參與、快樂”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

參考文獻(xiàn)

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