劉思瑩

(華南師范大學(xué)附屬花都學(xué)校 廣東 廣州 510800)

創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué),對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用[1].《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》[2](以下簡稱“新課標(biāo)2022年版”)倡導(dǎo)情境化教學(xué),要求結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗,以新奇現(xiàn)象激趣,有目的地創(chuàng)設(shè)生動具體的情境,引發(fā)學(xué)生深入思考.近年來,情境創(chuàng)設(shè)在新授課和中考復(fù)習(xí)中被廣泛應(yīng)用.但情境引領(lǐng)的中考復(fù)習(xí)仍存在以下問題:一是情境只用在引入時吸引學(xué)生注意力,未能貫徹始終;二是情境雖豐富多樣,但孤立、碎片化[3],未能很好地引導(dǎo)學(xué)生思維縱深發(fā)展.區(qū)別于以往“知識梳理+典例剖析+強(qiáng)化訓(xùn)練”的枯燥三部曲,在中考復(fù)習(xí)中以一條情境主線貫穿,設(shè)置任務(wù)問題促進(jìn)學(xué)生各層次思維進(jìn)階,能更好地激起學(xué)習(xí)熱情、提高復(fù)習(xí)效率.

1 情境主線引領(lǐng)的進(jìn)階型復(fù)習(xí)實踐路徑

布魯姆把認(rèn)知思維過程從低到高分為6個層次:識記、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評價.在物理學(xué)科核心素養(yǎng)中,科學(xué)思維包括了推理、論證、質(zhì)疑、創(chuàng)新、評價和遷移等更細(xì)化的要素.傳統(tǒng)的中考物理復(fù)習(xí)模式中,學(xué)生思維主要集中在識記、理解和應(yīng)用3個低階層次,要實現(xiàn)思維的進(jìn)階發(fā)展,需要教師創(chuàng)設(shè)合理的情境主線,讓碎片化的知識有效串聯(lián),并在教師提問和學(xué)生任務(wù)的引導(dǎo)下實現(xiàn)思維的縱深發(fā)展:結(jié)論有依據(jù)(推理論證)、解疑有探究(質(zhì)疑創(chuàng)新)、思維有拓展(評價遷移).

情境主線引領(lǐng)下的進(jìn)階型復(fù)習(xí)教學(xué)要從真實的“情境主線”出發(fā),將“情境主線”分解為若干子情境,以子情境為載體串聯(lián)起課堂教學(xué)環(huán)節(jié),在各個子情境下設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}鏈和學(xué)生任務(wù),實現(xiàn)復(fù)習(xí)的“內(nèi)容問題化、問題情境化”.具體的實踐路徑如圖1所示:首先,明確本節(jié)課的復(fù)習(xí)目標(biāo),可以是一輪單元復(fù)習(xí)(從單元整體的視角把握知識間的關(guān)聯(lián)),也可以是二輪綜合復(fù)習(xí)(更注重知識的綜合應(yīng)用和遷移);結(jié)合課標(biāo)要求設(shè)計情境載體,匹配創(chuàng)設(shè)一條能串聯(lián)起復(fù)習(xí)內(nèi)容的情境主線;限于初中學(xué)生的知識和思維水平,優(yōu)化情境、簡化模型;接著對主線進(jìn)行分解,在系列子情境中設(shè)置不同層次的任務(wù)問題,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新和評價遷移的思維過程,驅(qū)動學(xué)生解決系列問題,提升科學(xué)思維;最后,師生共同總結(jié),歸納提煉知識架構(gòu)和思維方法.

圖1 情境主線引領(lǐng)的進(jìn)階型復(fù)習(xí)實踐路徑

2 情境主線引領(lǐng)的進(jìn)階型復(fù)習(xí)教學(xué)案例

下面以一節(jié)中考二輪綜合復(fù)習(xí)課為例,闡述具體實施過程.

2.1 結(jié)合課標(biāo)要求 創(chuàng)設(shè)情境主線

新課標(biāo)2022年版中提出“建議將我國的相關(guān)科技成就引入課堂”“了解我國在載人航天及其他航天科技方面的新成就”[2].選用的情境可以是學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中的熟悉事物、社會和科技發(fā)展的熱點新聞等.結(jié)合課標(biāo)要求,確定以近年我國的科技時事熱點“天舟三號”“天宮課堂”為情境主線,開展一節(jié)二輪綜合性復(fù)習(xí)課,以期讓學(xué)生感受到前沿科技魅力,關(guān)注科技發(fā)展并嘗試為解決航空課題中的小問題進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計.

2.2 結(jié)合初中學(xué)情 優(yōu)化情境 簡化模型

課堂教學(xué)中采用的情境不是真實情境的原版,而是在結(jié)合相關(guān)知識的同時盡可能合理地接近真實.限于學(xué)生知識和思維的發(fā)展水平,應(yīng)從促進(jìn)知識遷移、思維進(jìn)階的角度出發(fā),對情境進(jìn)行合理簡化、截取和提煉.

根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知水平,截取“天舟三號”飛船中“發(fā)射升空→對接環(huán)繞→太空實驗→維護(hù)檢測”4步為本節(jié)課的情境主線.

2.3 分解子情境 設(shè)置任務(wù)問題

根據(jù)確定的情境主線,設(shè)置4個相應(yīng)的子情境,通過系列任務(wù)問題把碎片知識結(jié)構(gòu)化,引導(dǎo)學(xué)生在問題的解決中實現(xiàn)思維進(jìn)階.

子情境1：發(fā)射升空階段.

2021年9月20日,長征七號運載火箭承載著天舟三號貨運飛船在文昌發(fā)射場騰空而起.

任務(wù)問題1：(1)天舟三號貨運飛船加速升空的過程中,飛船的重力勢能、動能和機(jī)械能發(fā)生了什么變化?

(2)若此時飛船所受外力突然消失,飛船將處于什么狀態(tài)/將會如何運動?你判斷的依據(jù)是什么?

設(shè)計意圖：任務(wù)問題1的(1)屬于知識的理解、應(yīng)用范疇,復(fù)習(xí)機(jī)械能相關(guān)概念.任務(wù)問題1的(2)要求分析飛船狀態(tài)并寫出判斷依據(jù),鍛煉學(xué)生推理、論證的科學(xué)思維,做到“結(jié)論有依據(jù)”.

子情境2：對接環(huán)繞階段.

“天舟三號”裝載大量物資與天和核心艙及天舟二號組合體順利對接,轉(zhuǎn)入三艙組合體飛行狀態(tài),與空間站相互輸送補(bǔ)充電能資源.

任務(wù)問題2：(1)對接完成后,天舟三號相對于天和核心艙是運動還是靜止?

(2)若對接后的組合體一起在特定軌道上繞地球做勻速運動,它們受力是否平衡?你判斷的理由?

設(shè)計意圖：借助三艙組合體對接完成后環(huán)繞地球飛行的具體情境,復(fù)習(xí)機(jī)械運動的相對性,屬于簡單的理解、應(yīng)用思維范疇.在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化到任務(wù)問題2的(2)對平衡力的理解、力與運動的關(guān)系分析,需要學(xué)生進(jìn)行綜合的分析推理,并對結(jié)論進(jìn)行論證(說明判斷的理由),實現(xiàn)思維進(jìn)階.

子情境3：“天宮實驗”——浮力.

2021年10月16日,神舟十三號載人飛船搭載“太空出差三人組”成功發(fā)射,并與空間站完成交會對接,完成了系列航天任務(wù).“天宮課堂”再次精彩開講.

任務(wù)問題3：(1)“天宮課堂”精彩開講,老師講課的信號是通過什么方式傳回地球的(“超聲波”“次聲波”或“電磁波”)?

(2)如圖2所示,是水中乒乓球?qū)嶒灥膱鼍?對此現(xiàn)象的解釋,你認(rèn)為合理的是____________.

圖2 “天宮實驗”——水中乒乓球

A.乒乓球靜止是因為所受重力與浮力平衡

B.乒乓球不受浮力

C.乒乓球下表面所受壓力小于上表面壓力

D.若放入的是實心鐵球,鐵球會沉入水中

任務(wù)問題3(拓展)：如果重力突然消失,會發(fā)生哪些現(xiàn)象?為什么?請至少列舉2個例子說明.

設(shè)計意圖：“天宮課堂”信號的傳輸方式問題需要學(xué)生簡單的識記、理解.而水中乒乓球?qū)嶒炛?學(xué)生對“乒乓球不受浮力”的理解會存在困難.微重力條件下“浮力消失”也無法在教室中進(jìn)行演示,需要教師通過啟發(fā)式提問,回顧浮力產(chǎn)生條件,逐步引導(dǎo),提升學(xué)生分析、綜合和遷移的思維能力.任務(wù)問題3(拓展)中假設(shè)了重力消失的條件,設(shè)置開放式問題讓學(xué)生舉例并分析,給學(xué)生提供運用知識的情境,發(fā)展了學(xué)生推理論證和評價遷移的高階思維.

子情境4：“天宮實驗”——透鏡.

小宇對水球光學(xué)實驗產(chǎn)生了極大的興趣.通過一個中間充有氣泡的水球,我們看到了王亞平老師“一正一倒”兩個縮小的像.查詢了相關(guān)資料后,小宇發(fā)現(xiàn)水球的示意圖可解釋如圖3所示.應(yīng)該如何解釋“一正一倒”的神奇現(xiàn)象呢?

圖3 “天宮實驗”——透鏡成像

任務(wù)問題4：(1)透過水球能看到倒立的像,是什么成像原理?像有什么特點?對距離有什么要求?(復(fù)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律)

(2)怎樣使老師倒立的像變大?(復(fù)習(xí)凸透鏡成像的動態(tài)變化規(guī)律)

(3)凸透鏡能成正立縮小的像嗎?水球中間的正立縮小的像可能是什么原因形成的?(提示學(xué)生參考水球示意圖,觀察圖中水透鏡材料的形狀,提出猜想)

任務(wù)問題4(拓展)：請利用桌面上提供的器材(兩個凹透鏡、平行線光源),驗證你的猜想.

設(shè)計意圖：學(xué)生原有的認(rèn)知是水球相當(dāng)于一個凸透鏡,能形成倒立的像或正立放大的像,但實際情境中出現(xiàn)的卻是正立縮小的像,且同時出現(xiàn)“一正一倒”兩個像,形成認(rèn)知沖突.教師需要設(shè)計層層遞進(jìn)的問題鏈,為學(xué)生的理解提供“腳手架”,引導(dǎo)思維深入.任務(wù)問題4的(1)、(2)復(fù)習(xí)凸透鏡成像原理和動態(tài)變化規(guī)律,調(diào)動學(xué)生理解、應(yīng)用的科學(xué)思維.任務(wù)問題4的(3)則在教師問題的引導(dǎo)下,幫助學(xué)生逐步深入探討、提出猜想并利用提供的器材動手驗證猜想,實現(xiàn)推理、創(chuàng)新、評價遷移的思維進(jìn)階.

子情境5：飛船維護(hù)檢測.

小航查閱資料了解到,科研人員通常要采用一些方法檢驗飛船艙體的氣密性.結(jié)合所學(xué)物理知識,小航設(shè)計了如圖4所示電路.

圖4 飛船艙體氣密性檢驗電路

假設(shè)電路中所用的電流表和電壓表量程足夠大,其中R0的阻值為100 Ω,Rx和Ry是兩個相同的壓敏電阻,其電阻值隨環(huán)境氣壓的變化如表1所示.

表1 壓敏電阻阻值隨氣壓的變化情況

將壓敏電阻Rx和Ry分別置于艙體X和真空室Y中,并將艙體X置于真空室中.艙體X中的氣體壓強(qiáng)約為1.0×105Pa.若艙體X不漏氣, 則X與Y中氣壓不變;若艙體X漏氣,會有氣體從X泄漏進(jìn)入Y中,則X的氣壓將減小,Y中的氣壓將增大.

任務(wù)問題5：(1)若艙體X不漏氣,當(dāng)開關(guān)S接a時,電流表的示數(shù)為多少?(寫出計算過程)

(2)若艙體X漏氣,當(dāng)開關(guān)S接b時,電壓表的示數(shù)將如何變化?電路的總功率比未漏氣時電路的總功率大還是小?

設(shè)計意圖：結(jié)合學(xué)情合理簡化飛船艙體漏氣檢測的電路設(shè)計,設(shè)置任務(wù)問題5的(1)復(fù)習(xí)歐姆定律的應(yīng)用,提升學(xué)生對歐姆定律的理解和應(yīng)用能力.任務(wù)問題5的(2)則結(jié)合電路的動態(tài)分析,進(jìn)一步調(diào)用推理論證的思維能力,實現(xiàn)動態(tài)電路與歐姆定律、電功率的知識鏈接.

2.4 師生總結(jié) 歸納提煉

最后,師生共同總結(jié)以上子情境中涉及的知識架構(gòu),歸納提煉解決問題的思維方法.

以“天舟三號”“天宮課堂”為情境主線的復(fù)習(xí)是一種基于實踐的進(jìn)階式學(xué)習(xí),將情境主線分解為系列子情境,通過設(shè)置進(jìn)階式任務(wù)問題,整合重要概念,促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階,如圖5所示.設(shè)計具體任務(wù)情境承載相應(yīng)的概念和知識,實現(xiàn)碎片化知識的有效串聯(lián),并在教師提問和學(xué)生任務(wù)的引導(dǎo)下使結(jié)論有依據(jù)[如任務(wù)問題1(2)、2(2)的判斷依據(jù)部分]、解疑有探究[如任務(wù)問題4(拓展)的動手實驗部分]、思維有拓展[如任務(wù)問題3(拓展)的“假如重力消失”部分],實現(xiàn)思維的縱深發(fā)展.

圖5 情境分解下的進(jìn)階式復(fù)習(xí)

3 總結(jié)與反思

在物理學(xué)科核心素養(yǎng)理念下,中考物理復(fù)習(xí)不能讓思維僅停留在識記、理解和應(yīng)用3個低階層次,更應(yīng)該在科學(xué)思維層面上促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展.結(jié)合真實情境創(chuàng)設(shè)情境主線,讓學(xué)生在系列任務(wù)問題的解決中經(jīng)歷推理、論證、質(zhì)疑、創(chuàng)新和評價、遷移的思維過程,能有效滿足不同思維層次發(fā)展的要求,提升物理復(fù)習(xí)課的吸引力.

結(jié)合真實情境的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的必由之路,其合理性與必要性不言而喻.基于情境主線引領(lǐng)的進(jìn)階型中考物理復(fù)習(xí)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要教學(xué)形式之一,其教學(xué)設(shè)計需要教師花費更多的心思和精力進(jìn)行情境的匹配、優(yōu)化和整合,任務(wù)問題的設(shè)置也需要教師在教學(xué)實踐中不斷打磨改進(jìn),才能促進(jìn)中考物理復(fù)習(xí)由“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的形成.