基于物理情境創設的習題課教學策略

方文川

摘 要 在物理習題課教學中應通過創設有效的物理情境，激發學生的思考，培養學生建模能力，學會科學思維，正確運用所學的 物理知識解決物理問題。

關 鍵 詞 習題課;物理教學;情境創設

所謂情境教學，是指在教學過程中教師合適地引 入或創設以形象為主體的、具有一定情感色彩的、能 夠提供學習資源的場景，以此為支撐啟動教學，使學 生產生智力和情感的需要和體驗，促使學生實施學習 活動，同時通過情境傳播的信息，引起學生一定的認 知和態度體驗，從而幫助學生建構知識意義，并使學 生心理機能得到發展的一種教學方式。^[1]結合認知結 構學習理論和奧蘇貝爾提出的“有意義學習”的理論， 在物理習題課教學中應通過創設以學生為主體的，具 有再現性的、啟發性的物理情境，有效激發學生在具 體的情境中積極思考，并根據情境的創設主動提出一 些與知識點相關的物理問題，然后再通過有效的思維 活動和實踐活動來獲取必要的物理知識，進而運用這 些知識解決實際問題。

一、物理習題教學中的情境缺失問題

1. 難懂。物理習題課教學，學生感到很難聽懂， 很大原因就是情境缺失造成的。教師講評習題時， “閱讀題目一劃出重點一尋找規律I列方程I解方程 —結果討論”這個流程成為物理習題課的一般思路和 步驟，看似簡單通俗易懂，實則應用難度是相當大。 教師講解習題的過程往往忽視學生的已有認知，想當 然地認為學生聽一下就可以跟著“劃出重點”“尋找規 律”，其實在“劃出重點”和“尋找規律”的過程中有賴 于物理情境的構建。由于物理情境的缺失，導致學生 找不出“重點”和“規律”，這是物理習題課教學的難 點，也是學生感到物理特別難學的原因。物理情境的 構建既需要閱讀能力——對題干的分析，也需要科學 思維（如何構建），更需要學生具備一定的物理觀念 （物理直覺），這些方面是緊密聯系在一起的。

2. 無策。物理習題課教學，學生往往缺乏信心， 剛弄懂一道習題后去解決新情境的類型題，又感到束 手無策，究其原因，主要在于學生對新問題的物理情 境建構缺失造成的。教師在引導學生解題的過程中， 知識和規律講得多，解題的思路和方法也講得不少， 至于物理情境（過程）如何，為什么會這樣呈現，條件 改變又會出現何種變化等等這些方面教師講得少或 者直接給出結論缺乏必要的分析。結果是學生聽懂 了這道題，但還是不會自行解答這道題，更無法解決 新情境題，無法解決生活中的實際物理問題 .學生看 得“懂”聽得“懂”但是不會做題成為很多學生學習物 理的常態。

1. 乏味。習題課教學中學生還感覺到疲憊和乏 味，除了習題課思維量大以外，另一重要原因是習題 課往往缺乏有趣的、直觀的物理情境。習題課容量 大，教師講題時容易陷入就題論題的“簡單”思維，教 師對物理情境的直觀呈現較少，很多情境都是“想象” 出來，學生疲于接受知識和記住教師幫忙想象出來的 結論，而不是學會思考，“吸收”知識。

二、習題課中物理情境創設的重要性 （一）從物理學科能力培養談習題課情境創設 物理學科能力包含學習理解、應用實踐、遷移創 新三個層次。^[2]習題課教學既可以復習鞏固已學過的 物理知識和規律，又可以培養學生解題的能力，從而 為進一步培養學生解決實際物理問題奠定基礎。習 題課教學是培養學生物理學科能力的重要途徑，解決 習題課教學的重點和難點就是如何引導學生根據已 學的物理知識創設情境，遷移應用所學知識解決物理 習題中出現問題。引導學生創設好物理情境，學會科 學思維是培養學生物理核心素養的關鍵。

（二）從習題課教學的有效性談物理情境創設 習題課教學是物理教學的重要環節，為了解決習 題課的低效問題，提高習題課教學的有效性，我們倡 導“深度學習”。“深度學習”是為了從提高學生的“解 題能力”轉向提高“解決問題的能力”，進而轉向提高 “做事的能力”^[3]。習題課教學的設計要改變之前的 “非情境化”，要轉向“情境化”，實現解決問題的教學 和生成問題的教學。^[3]通過習題課掌握物理概念和規 律，必須經過物理情境的創設、學習和加工;生動、有 趣的教學方式需要也需要通過創設有意義的、可以再 現的、富有思維性的物理情境來實現。我們要采用多 樣化的教學方式，創設物理好物理情境，提高習題課 教學的有效性，讓習題課具有活力。

二、物理情境創設的方法

（一）直觀再現物理情境

這是指學生能夠從生產和生活以及實踐當中看 到物理習題所描述的物理情境。學生通過直觀的物 理情境，能夠找到物理學習過程中的典型模型，從而 發現物理現象中的物理規律，解決物理問題。

1.觀察生產和生活中的物理現象

例 1（2018 年福建省質檢 24 題改編）如圖 1，男、 女演員在高空雜技表演中分別用兩根長均為L的輕 繩系著并固定在同一懸點上，他們在同一豎直面內先 擺 到 男 演 員 的 出 發 點 。 已知男、女演員質量分別 為M、m，女演員的出發點 距最低 點的 高 度差 為 L/ 2，重力加速度為g，不計 空 氣阻力 ，男、女 演員 均 視為質點。

（1）求男演員剛擺下時距離最低點的高度差h ;

（2）若男女演員相擁后到再次擺回最低點時 ，男

演員為使女演員恰能回到其最初出發點，求男演員推 開女演員須做的功。

[分析]本題是從福建省二輪質檢考試的一道計 算題改編而來，物理情境并沒有新的變化，學生對于 此題的解題情況并不理想，對于物理情境的分析還不 清晰。比如男女演員各自的擺動過程是什么樣的一 種運動——變速圓周（運動觀念），在不計空氣阻力的 情況下遵循什么規律——動能定理或機械能守恒（物 理規律）。男、女演員在最低點相擁這是什么樣的一 個物理過程——完全非彈性碰撞（這是難點），男、女 演員一起到達最低點時男演員推開女演員的過程又 有什么特點——爆炸或者反沖模型（這也是難點），推 開過程男演員應對女演員做功怎么求——用功能關 系或動能定理求解（考科學思維）。學生在解決本題 時對男女演員“相擁”“推開”等過程不甚了解。因此 在解決本題時可以尋找雜技演員表演的視頻讓學生 直觀再現上述物理情境，也可以通過慢鏡頭播放了解 每個過程的細節特點。這樣通過情境的再現，使學生 學會分析問題、正確建立物理模型，從而培養學生科 學思維，促成核心素養的養成。

2.做真實物理實驗

例2（動量和能量專題復習改編）如圖 2，有三個 質量均 為 m 的 物塊 A、B、C 放置于光滑的水平面上，

B、C 之間用輕彈簧相連且 ABC 均處于靜止狀態。現 給物塊 A 一初速度 v0 朝 BC 方向運動， AB 相碰后粘在 一起。

（1）分析A與B相碰后至彈簧壓縮最短過程中AB 及C的運動情況·

（2）求 A 與 B 碰撞過程中損失的機械能及碰撞后 彈簧的最大彈性勢能。

[分析]本題是碰撞模型與彈簧模型的結合。學 生對 AB 碰后 A、B、C 三者的運動情況及每個過程所遵 循的規律不甚了解。究其原因主要在于本題運動過 程的復雜性及碰撞瞬間過程的短暫性以及彈簧過程 變化的復雜性等缺乏了解導致物理過程建模的缺失。 筆者認為 ，可以在實驗室的條件下 ，模擬和再現此情 境，并結合多媒體軟件慢動作播放突破上述問題。光 滑水平面可以用氣墊導軌來實現， AB 兩接觸面可以 粘上雙面膠布，碰撞瞬間及彈簧變化過程可以用多媒 體慢動作播放進行觀察。通過做實驗學生能夠從直 觀再現的物理情境中理解各個過程物體是如何運動 的（運動觀），每個過程物體間是如何相互作用的（相 互作用觀），各部分的能量是如何轉化的——如共速 時彈簧最短（能量觀）。學生可以通過上述分析從建 立的物理模型選擇相應的規律（科學思維）解決上述問題。這樣的習題課教學能夠激發學生的學習興趣， 突破教學難點，培養學生的科學思維。

（二）間接再現物理情境

間接再現物理情境一般用于在現有條件下難以 做實驗或做實驗會帶來很大的風險性的情況下單純 借助多媒體軟件而虛擬物理情境的一種方式。主要 是借助于仿真實驗軟件或借助一些制作多媒體的動 畫軟件如：Flash， PPT等間接實現。將多媒體技術運 用于物理習題課堂教學不僅能改變傳統的習題課教 學只講習題的教學方式，而且能更好地引導學生分析 解決物理問題，提高學習物理的興趣，學會科學思維。

例3如圖4，有一半徑為R的粗糙軌道豎直并固 定放置在水平 地 面 上 ，讓 一 小球從軌道左 側邊緣正上方 H=R 的 地方 靜 止 釋 放 ，小 球 剛好可以到達 軌道的最右端。

1. 小球第一次到達軌道最右端摩擦力做功mgR
2. 小球最終停止在軌道最低點
3. 若將小球從高H=2R的地方釋放，小球將上升 到軌道右側上端高為R處
4. 若將小球從高H=R/2的地方釋放，小球上升的 最大高度為軌道右側高為R/2處

[分析]本題如果從理論上分析，學生很難想象改 變小球釋放的高度和改變動摩擦因素后，小球具體的 運動、受力和能量變化情況。若用金華科仿真物理實 驗室軟件設置小球的大小（如圖5：質量、半徑、大小、 彈性系數）和位置，選擇圓弧軌道設置它的相關物理 屬性（如圖6半圓：起始角度180，終止角360，摩擦系 數0.1，靜摩擦系數0.1），點擊“設”設置實驗的相關參 數（如功能設置：選擇考慮重力作用;重力加速度值 等），點擊運行實驗就可以再現習題所描述的物理情 境，改變小球釋放的高度或軌道的動摩擦因素就可以 改變小球的運動情境，如果軌道光滑，小球就可以運 動到等高的地方，而且可以不斷往復運動;如果動摩 擦因素加大，小球最大高度將不斷下降。這樣的仿真 實驗有助于學生再現物理情境，按已學規律預測事物 的變化發展，實現一題多變，培養科學思維。

此外，在物理習題課教學中我們還也可以借助于 傳統的多媒體教學軟件比如：ppt，flash和幾何畫板等 工具再現物理習題課中的復雜情境。

綜上，創設物理情境進行習題課教學，對培養學 生的建模能力，科學思維能力促進學生核心素養的形 成具有關鍵作用。它能夠有效提升學生的科學思維 和實踐意識，培養學生的科學態度;而物理習題課中 形成的物理觀念和科學思維又能進一步應用于分析、 解決現實生活中的物理問題，從而促進學生物理核心 素養的形成。

參考文獻：

[1]??????? 于志蘇.高中物理情境創設案例分析[D].南京：南京 師范大學，2011：10-11.

[2]??????? 郭玉英，張玉峰，姚建欣.物理學科能力及其表現研究 [J] 教育學報，2016（8）

[3]??????? 劉林.基于物理學科核心素養的創設問題情境教學設計的研究——以“向心加速度”為例[J]物理教學探討，2019 （5）

（責任編輯：周志平）