唐文珠

物理是自然科學(xué)領(lǐng)域中研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用及運動規(guī)律的一門基礎(chǔ)學(xué)科。初中物理的核心素養(yǎng)涵蓋“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度”等四方面內(nèi)容，其中“物理觀念”是在掌握物理知識的基礎(chǔ)上形成的，有知識不一定能形成能力，但是沒有知識一定不會形成能力?！拔锢碛^念”是學(xué)生對“物質(zhì)”“運動”及“相互作用”等知識的基本認(rèn)知，是“物理現(xiàn)象及規(guī)律”在頭腦中的深度提煉與升華，它對學(xué)生運用知識解決物理問題的能力提出更嚴(yán)格的要求。為此，文章以“氣體的壓強”一課為例，探討核心素養(yǎng)下初中生物理觀念培養(yǎng)中物理情境的應(yīng)用策略。

一、概念界定

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生的知識不是通過教師講授習(xí)得的，而是在一定的情境下，利用必要的學(xué)習(xí)資源，以建構(gòu)方式獲得的。在物理教學(xué)中，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)奈锢砬榫呈翘岣呓虒W(xué)有效性的重要手段。合理創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情境，有助于學(xué)生更好地理解物理概念，促進(jìn)知識的內(nèi)化。

物理情境是指在物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)一種能夠讓“教”與“學(xué)”同步進(jìn)行、激發(fā)學(xué)生的情感參與、促進(jìn)思維碰撞的情境。

情境教學(xué)的關(guān)鍵是理清“情”與“境”的關(guān)系，兩者相互關(guān)聯(lián)?！扒椤币颉熬场鄙?，“境”為“情”設(shè)?！熬场卑盐锢憩F(xiàn)象的概貌呈現(xiàn)在學(xué)生面前，把生動有趣的物理環(huán)境帶入教室，活躍課堂，讓學(xué)生不知不覺中走進(jìn)教材。情境教學(xué)自然注重情境的創(chuàng)設(shè)，“情”通過學(xué)生課堂表現(xiàn)生成，“境”由教師挖掘，二者相輔相成，相互促進(jìn)發(fā)展。

二、物理情境中建立物理概念的教學(xué)方式

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對“如何教學(xué)”給出的建議：“物理概念的建立和理解需要在物理情境中實現(xiàn)。”因此，物理教學(xué)中適時立足“生活、生產(chǎn)、自然、科技等方面”創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生從情境中體驗、思考，建立物理概念。教師根據(jù)授課內(nèi)容分析課標(biāo)、學(xué)情及教材內(nèi)容，在授課前搜集與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的素材，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)感悟、實驗的情境。當(dāng)學(xué)生建立物理概念后，教師再引入生活實例來修正概念，讓學(xué)生在大量生活實例的分析中建立正確的概念，最終形成物理觀念。

三、物理情境中形成物理觀念的教學(xué)

“氣體的壓強”教學(xué)思路：從課標(biāo)、學(xué)生學(xué)情和教材分析三個方面提出教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)教學(xué)目標(biāo)確定后，首先，選定情境素材，創(chuàng)設(shè)趣味生活類物理情境，讓學(xué)生從情境中有所感悟，初步形成概念；其次，創(chuàng)設(shè)實踐啟迪類情境，讓學(xué)生從實踐中初步建立概念；再次，創(chuàng)設(shè)升華質(zhì)疑類情境，通過理論學(xué)習(xí)修正概念；最后，創(chuàng)設(shè)觸類旁通類情境，從實踐中應(yīng)用概念。

（一）教材分析

“氣體的壓強”是蘇科版八年級下冊物理第十章第三節(jié)的內(nèi)容。在“氣體的壓強”這節(jié)課中，第一部分講的是“體驗大氣壓強的存在”；第二部分為“估測大氣壓的值”和“影響大氣壓變化的因素”；第三部分內(nèi)容為“探究流速對流體壓強的影響”。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生經(jīng)過近一年的物理學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步具備了物理學(xué)科的思維方法和能力，能嘗試解決物理學(xué)科中的問題，但依然以形象思維為主。八年級的學(xué)生有強烈的求知欲，但他們對事物的認(rèn)識還不夠全面，仍需要借助具體形象材料的支持。教師在教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮生活事例的作用，借助學(xué)生已有的氣壓知識和生活經(jīng)驗，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

（三）教學(xué)目標(biāo)

1.利用生活中的物理情境，讓抽象的問題具體化，讓復(fù)雜的問題簡單化。

2.讓學(xué)生認(rèn)識大氣壓、了解氣壓的影響因素，能用氣壓概念解釋自然現(xiàn)象，掌握氣壓的物理概念。

3.通過情境逐層推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、分析、論證的能力，形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

（四）教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)趣味生活類情境，感悟情境中的物理知識，初識物理概念

體驗物理情境：在空的礦泉水瓶中裝入少許熱水，擰緊瓶蓋，搖晃熱水后將瓶靜置在桌面上，觀察瓶身的變化；播放手壓式水泵工作原理視頻，觀察水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

學(xué)生活動1：觀察礦泉水瓶變癟實驗和手壓式水泵工作視頻，思考：“為什么瓶身變癟？誰對瓶身施力？水在水泵中為什么能從低處流向高處？誰對水施加了向上的力？”

學(xué)生活動2：讓學(xué)生嘗試用塑料片覆蓋住裝滿水的水杯口，將水杯倒置，觀察杯中水是否外流。

學(xué)生活動3：學(xué)生在杯身側(cè)面戳一個孔，觀察水和塑料片。

設(shè)計分析：新課教學(xué)開篇引入生活中的物理情境，學(xué)生對此情境不陌生，躍躍欲試，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，課堂上掀起一段小高潮。通過觀察現(xiàn)象，嘗試實驗、小組討論與分析，試著嘗試用“非正式學(xué)習(xí)”環(huán)境下獲得的知識解釋物理現(xiàn)象的成因，引出現(xiàn)象中關(guān)聯(lián)的知識，初識概念“大氣壓”。在活動2中，學(xué)生共同完成一個難度不大的實驗，他們在學(xué)中做、在做中學(xué)，在利用“大氣壓”初概念解釋現(xiàn)象時，又發(fā)現(xiàn)大氣壓作用方向的問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣?；顒?情境中，學(xué)生觀察到大氣壓把塑料片和水壓在杯中不流出，初步感受大氣壓的大小，隨后在杯身側(cè)面戳完孔后，氣體便可從孔中進(jìn)入杯內(nèi)，將水壓出，為之后分析物體內(nèi)外氣壓不平衡時會發(fā)生的現(xiàn)象做鋪墊。至此，“大氣壓”的初概念已經(jīng)在學(xué)生頭腦中形成。

學(xué)生活動4：模擬“馬德堡”半球?qū)嶒?。教師將兩個透明大吸盤底部對齊，隨后用力擠壓出內(nèi)部空氣，在兩個吸盤連接處涂上凡士林，安排兩名學(xué)生同時向兩側(cè)用力，嘗試將吸盤分離。

設(shè)計分析：學(xué)生利用兩個透明吸盤，排盡其內(nèi)空氣，彼此向兩邊使大力才能勉強把吸盤分開，感受大氣壓的威力。學(xué)生在實驗中毫無疑問確認(rèn)了大氣壓的存在，真切感受到大氣壓的強大，同時也能佐證關(guān)于大氣壓的方向問題。通過這個實驗，學(xué)生確認(rèn)初識概念的準(zhǔn)確性，在這些能找到共性的實驗中初步建立“大氣壓”和“大氣壓”有大小的概念。

在引入環(huán)節(jié)，概念為本的教學(xué)促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，“情”和“境”的二重性在此發(fā)揮了重要作用。

2.創(chuàng)設(shè)實驗啟迪類情境，感知情境中的物理知識，初建物理概念

學(xué)生活動1：將一個透明吸盤貼在金屬板上，用力擠出內(nèi)部空氣，吸盤吸附在金屬板表面，接著不斷向吸盤下掛重物，觀察吸盤的變化（如圖1）。

學(xué)生活動2：利用吸盤、彈簧測力計、細(xì)線粗略估測大氣壓值（如圖2）。

設(shè)計分析：學(xué)生在吸盤下掛重物不掉落的現(xiàn)象中加深對大氣壓大小的認(rèn)知。為了幫助學(xué)生從概念的感知發(fā)展到建立準(zhǔn)確概念，本活動指導(dǎo)學(xué)生利用器材估測大氣壓的值，讓學(xué)生基于觀察去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，觀察與實驗相結(jié)合，建立從現(xiàn)象到概念的發(fā)展，幫助學(xué)生理解新概念。教師在教學(xué)中利用同系列器材引導(dǎo)學(xué)生估測大氣壓，符合邏輯關(guān)系的發(fā)展。

3.創(chuàng)設(shè)升華質(zhì)疑類情境，掌握情境中的物理知識，修正物理概念

學(xué)生活動1：觀察家用壓力鍋煮飯；用注射器向肌肉注射藥液；熱水壺瓶塞被頂起。

設(shè)計分析：學(xué)生在初步建立“大氣壓”概念之后，讓他們回歸生活，觀察上述三個生活中的場景，利用情境引發(fā)學(xué)生思考，上述幾個現(xiàn)象的產(chǎn)生是否都與“大氣壓”有關(guān)。在加強對大氣壓認(rèn)識與理解的過程中，教師組織學(xué)生熱烈討論，得出的不同答案又掀起本節(jié)課的高潮。大部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)：并不是所有與氣體壓強有關(guān)的現(xiàn)象都與“大氣壓”有關(guān)，理由是大氣壓不等同于氣壓。本環(huán)節(jié)的設(shè)計充分考慮到要讓學(xué)生經(jīng)歷通過現(xiàn)象建立的初概念是需要用事實佐證的過程，修正對“大氣壓”的理解。氣體壓強和大氣壓概念的認(rèn)知偏差，此番探討修正了學(xué)生的物理概念，認(rèn)知的邏輯系統(tǒng)和概念的準(zhǔn)確建立，這種層次關(guān)系通過一定的系統(tǒng)思維有序、有結(jié)構(gòu)的整合，形成完整的認(rèn)知體系。

4.創(chuàng)設(shè)觸類旁通類情境，內(nèi)化情境中的物理知識，應(yīng)用物理概念

學(xué)生活動1：觀察大風(fēng)大雨中，路人的雨傘變成了“喇叭傘”（如圖3）。

學(xué)生活動2：拼搭竹蜻蜓，雙手輕輕一搓，竹蜻蜓便“扶搖直上”。

學(xué)生活動3：利用吹風(fēng)機從乒乓球一側(cè)向上吹，觀察乒乓球的狀態(tài)（如圖4）。

設(shè)計分析：這部分知識與氣壓緊密聯(lián)系，流體氣壓與流速的關(guān)系緊密銜接氣壓的概念，又作為進(jìn)階的物理概念，學(xué)生修正氣壓和大氣壓概念之后，通過這些活動充分了解氣壓的大小可以通過改變其流速實現(xiàn)，進(jìn)一步完善物理概念。這些情境的引入來源于生活，在自然銜接中突破本節(jié)課的難點，重構(gòu)學(xué)生物理認(rèn)知。

（五）教學(xué)成效

通過創(chuàng)設(shè)不同類別的物理情境，學(xué)生先后感知物理知識、感悟概念知識、掌握物理知識和應(yīng)用物理知識，由初步形成物理概念、初建物理概念、修正物理概念到應(yīng)用物理概念，最終在自己的頭腦中形成了物理觀念，實現(xiàn)了對物理知識的重新建構(gòu)。

學(xué)生活動1：中國農(nóng)村有一種原始的煙囪，在其上部用磚塊砌成一個橫向的風(fēng)道，能說說設(shè)計上的作用嗎？

學(xué)生活動2：賽車的車尾都會安裝尾翼，你知道其中的奧秘嗎？

學(xué)生活動3：動手實踐——利用三個塑料瓶蓋、一塊橡皮膜、膠帶、塑料注射器一個、一根塑料管，制作一個手壓式壓水器（如圖5）。

設(shè)計分析：通過應(yīng)用和實踐類情境，把物理概念關(guān)聯(lián)生活，形成完善的物理觀念，學(xué)生分析問題、解決問題，在實踐探究過程中鍛煉物理思維，這些環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供多樣化的途徑，著眼于學(xué)生的發(fā)展。

四、總結(jié)

基于教學(xué)情境的物理教學(xué)，能讓學(xué)生從情境中觀察、思考、分析、論證，在應(yīng)用過程中形成物理觀念。當(dāng)教師創(chuàng)設(shè)真實情境后，學(xué)生可以在探究和實踐中對物理知識進(jìn)行深度加工，建立物理概念。并且，教師還需要借鑒生活情境，引導(dǎo)學(xué)生利用所形成的物理觀念解釋生活中的實際問題。

（作者單位：蘇州市第十六中學(xué)校）

編輯：溫雪蓮