基于情境認知理論的新授課教學
——以“動量 動量定理”為例

(江蘇省南通市白蒲高級中學，江蘇 南通 226511)

情境認知理論認為：實踐是與學習相關聯的，知識的習得是學習個體在設置的情境中動態構建與組織而得的；教師的課堂教學行為應以學習者為主體，教學內容的選擇和活動的開展要盡可能地與真實的情境相關聯。在新授課的教學中，基于情境認知理論，教師要有意識地將學生身邊的常見場景和事物通過結構化處理后引入課堂，在學習者與情境的交互作用中構建知識體系，培養、發展其關鍵能力。本文以“動量 動量定理”一節課的幾個教學片段為例，談談情境認知理論在實際教學中的應用。

本節教材是選修3-5中第一章的第二節內容，位于第一節“追尋守恒量”之后。從高考背景看，2018年江蘇的考試說明(物理)中明確把“動量定理”作為高考考點，這是近幾年中第一次；從知識體系看，將“動量定理”作為教學內容，有助于學生加深對力學處理方法的掌握，構建完善的力學體系；從培養能力方面看，將這部分內容與“功能觀點”形成對比，通過比較，明確力在“時間”與“位移”上的積累的不同效果，深刻理解教材所涉及的研究方法——從“一般(變的原因研究)”到“特殊(守恒)”。

1 片段1——創設生活情境，引入新量

考慮到本節內容位于選修系列且高考難度不大，考慮到現行高考模式、課時設置等多重因素，本節教學通過一組問題的引入，意在創設一種輕松、愉快的氛圍來盡快抓住學生的思緒，吸引學生的注意力。

演示:請一位學生配合，教師扔出一個粉筆頭，提出3個問題：(1) 一顆粉筆頭，以5m/s的速度向你飛來，你敢不敢接住它？(2) 換成一個10kg的大鉛球，你敢不敢徒手接住它？(3) 你敢站在5m/s的速度運動的火車前面嗎？

設計意圖：通過師生配合，在“扔—接”的情境中，引入本節課內容，同時以粉筆頭這一教室必備的常規物品引入，拉近了學生與物理、物理與生活、學生與課堂的距離，把學生常見的“游離狀態”調整為“高度參與狀態”。以上3個問題的設計，通過“對比”“放大差異”等手法，讓學生明確感知到影響物體對人作用的有兩個參量——速度與質量，教師借此順勢提出動量的概念，并明確提出“動量”也是描述物體運動的一個物理量，而且它比速度包含的意義更豐富，它包含了運動物體的特性——質量，也包含了運動狀態的特征——運動的快慢和方向。

2 片段2——創設嘗試情境，辨析性質

在物理教學中，當我們引入一個新的物理量時，我們總要去辨析它的標、矢量特征，通常的做法是依據動量的表達式P=mv，利用“告訴”的方式說明，因為速度是矢量，故動量也是矢量。這樣的處理方式往往會導致學生不理解，產生負遷移等影響。例如，學生會類比遷移在必修2“功”一節中，會問：“功的表達式為W=Fxcosθ，其中力F和位移x均為矢量，那功為什么不是矢量呢？”從而混淆概念，造成負效應。筆者認為，這部分內容可以設置一個問題情境，讓學生在試錯中發現規律，找出真相。

圖1

問題：如圖1所示，小物塊在水平面上運動，設其x軸方向上的速度為4m/s，y軸方向上的速度為3m/s，物塊質量為1kg。試求：(1) 物塊在x方向上的動量多大？(2)y方向上的動量多大？(3) 物塊的合速度是多少？(4) 物塊的實際動量多大？(5) 物塊的實際動量與兩軸上對應的分動量之間滿足什么關系？

設計意圖：以上5個問題層層遞推，在“分—合”中幫助學生辨析清楚：合動量與分動量遵循的法則是平行四邊形定則，從而確認“動量是矢量”這一特質。通過5個問題，讓學生在嘗試中發現規律，不僅有助于加深對相關知識點的理解，更重要的是培養學生敢于嘗試、創新的科學精神。

3 片段3——創設體驗情境，定性感悟

問題：(1)在本節課開始時，我們提了一個問題：一個10kg的大鉛球以5m/s的速度向你飛來，你敢不敢接住它？很多同學說太重了，接的時候作用力太大了。現在我的問題是：如果允許你增添裝備，你為了接住它且不受傷，會怎樣處理？學生七嘴八舌，有的說找個箱子，墊上厚厚的海綿；有的說可以穿防彈衣……(2) 為什么要墊上厚厚的海綿？學生一般會說“作用力小了”，教師適時引導學生關注作用時間。(3) 生活中還有哪些類似的現象？

體驗情境1：(1) 實驗器材：兩個生雞蛋，透明塑料小桶一個，厚海綿一塊，毛巾；(2) 第一次演示：將一個生雞蛋從某一高度釋放，落入桶中(實驗前，先讓學生預估結果)；(3) 在桶內墊上厚海綿，四周用毛巾圍起，防止碰撞，第二次將雞蛋從同一高度處釋放(實驗前，先讓學生預估結果)。

圖2

體驗情境2：(1) 實驗器材：鐵架臺、兩個小鐵球(分別系有細線和橡皮筋)；(2) 如圖2懸掛小球，先后兩次將小球從同一高度處釋放，觀察現象。注意：為使現象更明顯，釋放高度應大些。

兩次實驗操作后，教師適時追問：(1) 同一個實驗先后兩次操作中，研究對象的初動量和末動量有何關系？(2) 動量改變量有何特點？(3) 如何定性解釋相關現象？此時教師應引導學生關注在相同的動量改變量下，作用時間和作用力的特點。

設計意圖：(1) 問題串的設計意在與本節課開頭的問題形成呼應和延伸，基于生活經驗，通過想象，解決問題；(2) 兩個體驗情境中的小實驗是對問題串的實驗驗證，同時也利用小實驗引出“力在時間上的作用效果”和“相同動量改變量下，延長作用時間，減少作用力”；(3) 體驗情境的創設，進一步點燃學生的學習熱情，對后繼相對枯燥的理論推導起調適作用。

4 片段4——創設探究情境，定量推導

圖3

探究情境：光滑水平面上，一質量為m的物體，在某一水平恒力的作用下，經過一段時間Δt，速度由v變為v′，如圖3所示，請嘗試推導F的表達式。

設計意圖：(1) 本問題與常見設計的區別在于讓學生嘗試推導，在常規課堂中，為了節約時間，相關定理的推導一般都是由教師推導完成的，學生只是位于“看”的位置，印象不深，而本設計讓學生參與推導，讓他們在嘗試中加深理解，拓展思維，提升能力；(2) 通過“定性感知”和“定量推導”的相互匹配和強化，進一步感知“力在時間上的效果”的特征，為后面引出“沖量”和從因果關系、數量關系、矢量關系等角度理解動量定理打下基礎。

5 結語

從本節課的幾個教學片段看，涉及了“生活情境”“嘗試情境”“體驗情境”“探究情境”等設置。通過生活情境的引入，調節課堂氛圍，引起學生的注意，并通過對比、放大差異等方法引導學生思考“是什么原因影響了被測試者的不同反應和行為”；通過嘗試情境和探究情境的創設，引導學生帶著疑問去開展尋找、探究，讓學生的實踐貫穿于整個知識探索的過程，在做中發現規律，在教學中不斷滲透“實踐”的精神；通過體驗情境的創設，讓學生獲得直接的感悟，在“思—辨—找”中發現規律。在整個的教學設計中，精心創設、引入情境，讓學生在知識與情境交融中，不斷加深理解，提升物理核心素養。