基于核心素養的真實情境教學策略

趙洪英 張小琳

摘?要：物理情境教學是指創設或引導學生創設物理情境，使學生在參與的情境中學習，產生情感體驗及思想體驗，促進學生主動參與物理知識的學習，提升學生物理學科核心素養.本文以“超重和失重”為例，從借助技術參數及思想體驗的情境和利用自助實驗的情境兩個方面進行闡述.

關鍵詞：真實情境;核心素養;策略

文章編號：1008-4134（2020）05-0022中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

基金項目：北京市海淀區教育科學“十三五”規劃重點關注課題“基于核心素養的跨學科案例研究”（課題編號：HDGH20190039）.

作者簡介：趙洪英（1973-），女，黑龍江人，碩士，中學高級教師，研究方向：中學物理教學及跨學科教學;

張小琳（1989-），女，黑龍江人，中學二級教師，研究方向：中學物理教學及跨學科教學.

1?真實情境教學

真實情境教學是指在物理教學中，教師根據教學內容創設或引導學生創設符合學生認知水平的物理情境，使學生在參與的情境中完成學習任務，產生情感體驗，促進學生主動參與物理知識的學習，提升物理學科核心素養.

學生是學習活動的參與者，不是被動的觀察者.情境教學注重情境的作用，學生參與情境，在與情境交互作用過程中完成知識的學習.學習者對情境進行的思考，在處理不同情境問題時，能從之前的思考中獲得解決辦法.達到激發思維、維持思維、促進思維的目的.情境教學要求關注和提升文化與物理背景的認知.

情境的參與有兩種方式，一種是實際參與情境之中，如創設實驗情境，學生參與其中;另一種是思想參與情境之中，學生在情境中學習的過程，通過自己的實際活動或思維活動提升學科核心素養.

真實的情境，更加深入地激發學生的學習動機;盡可能發現學生錯誤的前概念，促進學生順利解決真實情境中的問題.

2?基于核心素養的真實情境教學策略

2.1?策略一：利用技術參數及思想體驗的真實情境

物理學是一門基礎學科，很多參數可以為物理教學和學生學習所用.結合一些技術參數及物理規律，能夠推斷一些物理量的數值.這些技術參數、物理規律及物理量的數值，構成一個有實際意義的情境.這些情境具有真實性，具有很高的教學價值、學習價值和社會價值.這些技術參數具有可搜索性，師生可以根據需要進行搜索，為搭建和創設情境所用.利用技術參數創設情境，形成珍貴的情境素材，引導學生進行思想體驗，從而激發、維持、促進學生思維.

2.2?策略二：利用實驗的真實情境

物理學是一門以實驗為基礎的學科，利用實驗的情境教學有以下兩個原則.

2.2.1?器材的簡單性

麥克斯韋說過，實驗的教育價值與器材的復雜程度成反比.實驗設計簡單，現象明顯，由現象能夠推進對規律的認知，建立現象與規律之間緊密的、水到渠成的聯系.

2.2.2?學生的有效參與性

學生有機會觀察實驗現象，會對其理解有幫助.如果在觀察的基礎上，增加學生實驗的參與性，就能夠增強學生的親身體會，促進學生物理科學思維的起點.學生在思維、參與、體會、思維的線索中循序漸進發展.在教學條件可能的情況下，從實驗器材、實驗操作、實驗體會幾個環節均要突出增強學生的參與性.

3?案例——超重和失重

人民教育出版社1979年12月出版的教材中，沒有編排超重和失重的內容.1983年11月出版的教材中開始編排超重和失重內容.開篇說到：“自從人造地球衛星和宇宙飛船發射成功以來，人們談到超重和失重.”筆者認為，之所以之前的教材沒有編排，其中的一個原因可能是，當時我國航天發射數次較少，超重與失重出現在新聞傳媒上的次數也少見.幾十年前的日常生活中沒有電梯?，沒有過山車，更沒有載人航天（我們的載人航天2003年第一次成功發射）.如今電梯分布于各種高度的建筑物中，超重和失重現象變得普遍.載人航天及微重力實驗進展快速，祖國在航天方面取得連續突破的進展，使得超重和失重的社會價值越來越高.

從教材的編排及近年來生活的變化及航天事業的發展兩個角度，進行超重和失重的情境教學有實際的基礎和價值.

3.1?利用技術參數及思想體驗的情境串

情境串由四個情境（流程如圖1）及各自的思想體驗組成.

情境1：火箭發射時，宇航員要承受超重的考驗.某火箭發射過程中，有一段時間的加速度達到3.5g.該宇航員對座椅的壓力為自身體重的幾倍.

思想體驗1：以師生對話的形式進行.

分析計算可知，大約為自身體重的4.5倍.

師：試想，在平時生活中，我們對地面的壓力與自身重力大小相當.如果一個體重與你相當的人站在你的肩上，那么你對地面的壓力達到重力的幾倍.你曾經體驗過嗎？

生：2倍.體驗過（這時，學生興趣很濃，有的學生在平時體驗過，有的學生沒能體驗過）.

師：要想達到你對地面的壓力是自身體重的4.5倍，相當于壓在你身上的重物大約是自己體重的3.5倍.試想，什么樣的體驗，你曾經試過嗎？

教學分析：這種情況，學生均沒有體驗過.在一步一步的追問和深度回憶中，實現了思想體驗.

情境2：上面情況下，平時重力為10N的體內臟器，在該超重過程中需要的支持力有多大？

分析計算可知，需要45N的支持力.

思想體驗2：以師生對話的形式進行.

師：如果你是宇航員的內臟，此時與平時相比，有何不同體驗.

生：平時，周圍支持我的10N的力就夠了，現在需要45N的力，恐怕周圍臟器一時適應不了.

情境3：基于以上分析，火箭升空時，宇航員通常采取什么樣的姿勢？是直立、坐姿，還是相對合適的躺姿？

思想體驗3：與平時相比，宇航員由于需要承受幾倍的力，所以為了減輕這種負擔，合適的躺姿，相對舒服一些，一定程度上緩解這種幾倍的壓力，見圖2.

情境4：質量為60kg的人，站在電梯內的水平地板上，當電梯以5m/s2的加速度勻加速上升時，求對電梯的壓力約為自身重力的幾倍？

分析計算可知，為自身重力的1.3倍.

思想體驗4：通過師生對話進行.

師：這個數字遠小于火箭發射時的壓力.相當于你在地面上，載著一個0.5倍的自己.你有過這種體驗嗎？

生1：好像有過;

生2：不太確定;

生3：好像沒有那么大吧？

師：老師目前查到的資料電梯最大的加速度為0.2m/s2.但是不確定，不知還有沒有更大的加速度.請同學們課后查資料，互相交流.

3.2?利用自助實驗的完全失重情境

3.2.1?常規處理方式

教師準備實驗器材，教師做實驗，學生觀察.演示側壁有小孔的水瓶自由下落時，水不會從小孔流出.

3.2.2?改進后的處理方式

設計思路：一個人拿瓶靜止時，水從人的頭頂上方噴出.當瓶子自由下落時，水能夠噴到另一個人的身上，實驗器材的設計制作、實驗操作過程、實驗體會，均由學生完成.

（1）實驗器材——自助實驗

老師提出任務：要求制作約30cm高的塑料瓶子.直徑不要太大，側壁靠近底部扎一小孔，使瓶內的水能夠噴出.

自助實驗器材：可以利用生活中的礦泉水瓶和輔助工具及材料（透明膠帶、剪刀等），如圖3所示.

（2）實驗操作及體會——自助

課堂中，由學生小組進行操作.學生向瓶子里注水，站到高處（講桌）上，見圖4，釋放瓶子前打開小孔，使水從另一學生頭頂上方噴出，見圖5.學生從高處釋放瓶子.另一學生在對完全失重的理解基礎上，理論上知道：不會噴到身上.但實際上，學生勇敢地站在那里，還是給學生帶來了刺激和震撼的體驗.

案例小結：在技術參數及思想體驗的情境中，由每組情境及對應的思想體驗，組成了一個有機的情境串.從火箭升空過程中，航天員與一個臟器的思想體驗對比;把火箭加速升空和電梯加速上升與人的思想體驗對比.把教師已經查到的技術參數給出來，引導學生繼續查技術參數.重要的不在于技術參數的具體值，而在于查找，并且這個值遠小于宇航員加速過程中的5m/s2.重要的思想體驗和接近生活的情景，給理論與實際有機地搭建橋梁.

在創設完全失重的情境時，實驗器材、實驗操作、體驗各環節均采用自助的形式.利用水瓶自由下落，達成教師要求的挑戰任務的實驗情境，深入理解、體會完全失重.通過感性認識、親身體驗能夠感受到物理學科的有趣、有用;通過建模及檢測，感受到物理學科來源于最基礎的對生活規律的思考.

通過以上情境，進一步建立運動與相互作用的物理觀念、提升建構模型的科學思維、科學態度與責任的物理學核心素養.

4?課例推薦

適合基于核心素養的情境教學的課例，一般有以下兩個方面的共同點.

（1）在內容方面，屬于物理學規律.

（2）具有特定的、實際的，生產生活和科學中的應用.

比如《萬有引力定律》《回旋加速器》等.

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（收稿日期：2019-10-30）