基于情境族的《壓強》專題復習教學策略探討

周辰華

【摘要】在初中物理教學中，通過合理設計“情境族”進行課堂教學的優化，是提升高質量教學質量的重要方法。整合教材插圖創設情境族，通過問題引導建構知識網絡;整合實驗原理創設情境族，提煉實驗應用的設計思想;整合生活物品創設情境族，類比遷移新型實驗的設計。學生在創設的情境族中去體驗、總結、梳理物理知識及本質特征，并通過與他人合作和交流來完善知識的結構，在自主建構的過程中成為知識的發掘者和研究者。

【關鍵詞】整合? 情境族? 自主構建

【基金項目】山西省教育科學“十三五”規劃2020年度“互聯網+教育”和勞動教育研究專項課題——“初中物理情境教學‘雙線融合’策略研究”之階段性研究成果（編號：HLW-20247）。

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）27-0076-03

物理是以實驗為基礎的科學，物理教材提供了大量的直觀、形象的實驗情境，是學生學習必備的感性材料。這些豐富而有趣的學習資源不僅可以有效激發學生的好奇心和求知欲，還可以引導學生積極探索、主動思考。教學中可選用的情境有課本中的實驗情境、課堂中的演示情境、學生課上的操作情境、實驗生成的圖表情境等。這些情境如何整合、有何聯系、滲透的物理思想、整合能達到的效果，如何在學生的腦海中建構網絡化的知識體系、發現實驗的設計思想及形成清晰的問題解決思路。這些都是教學設計要重點考慮的問題，也是當前物理教學改革亟待解決的問題。

“整合情境，自主建構”的教學實踐依據先進的教育教學理論設計出的教學流程和策略，較好地解決了教學中的困惑。比利時教育學者哈維爾·羅杰斯教授引導了“以能力為導向的情境教學法”討論，提出一種“整合教學法”——以能力為導向的情境教學法。羅杰斯認為：“不存在抽象的能力，也不存在從抽象中發展起來的能力。學生的能力，需要在復雜情境中得到發展，并在復雜情境中得到評估。”因此，在課堂教學設計過程中，要把所有的概念、基礎知識和基本能力都設計在具體的、有邏輯聯系的復雜情境當中，并將多個既彼此相關又相對獨立的復雜情境組成“情境族”。讓學生在情境族當中去體驗問題的由來和本質特征，學生根據自身已有的經驗和知識背景來形成并建立新的認知結構。長此以往，學生經常在具有典型性、代表性的系列情境族中，反復應用所學知識，自然形成了比較完善的、穩固的、結構化的學科知識體系，多種能力都得到了真正的發展。

“壓強專題復習”共設置了三大情境族，在創設情境時，將本節知識內容與實驗探究內容都自然嵌入在情境中，讓學生在分析情境，建構模型中反復應用，還將教材實驗與生活物品兩組情境族對比感知、遷移應用。在知識建構的過程中，利用變換條件設計實驗學習內容，并集中呈現實驗現象再創的情境族，經歷了不斷發現問題、分析歸納、解決問題，達到了復習內容的知識梳理、鞏固提升，遷移創新的目的。從而完善認知、發展思維，歸納總結出解決實驗設計類問題的思路和方法。“壓強專題復習”提煉應用的三個教學策略如下：

一、整合教材插圖創設情境族，通過問題引導建構知識網絡

創設問題情境，就是在教學內容和學生求知心理之間設障立疑，讓學生處于“憤”“悱”的狀態，將其引入一種與問題有關的情境。在初中學生基于問題的學習探索中，針對教材的同一幅插圖，設置相應的學習問題，學生通過新經驗與原有知識經驗的相互作用而不斷充實、豐富甚至改造自己已有的知識經驗，由于每一位學生思考角度、理解程度、思維方式、表達水平等方面存在著比較大的差異，會產生不同的答案。這對教師的教育教學是一種寶貴的教育資源，如果教師悉心捕捉這些差異并加以整理，可以生成有價值的資源對比信息，當這些信息呈現在學生面前時，即使教師引而不發，也可以激發出有價值的思想火花。在此過程中實現了學生自主建構、發現新知識、新規律。

針對本章重點知識設置了“情境族一”，由（一）探究固體壓強大小的影響因素、（二）探究液體壓強大小的影響因素、（三）測量大氣壓強的值、（四）流體壓強與流速的關系共四個教材實驗組成情境族。通過觀察比較情境，完成知識的再回憶。學生思考兩個問題并交流討論，問題1.請你回憶這四個實驗情境，說出這些實驗的目的是什么？問題2.分別敘述每個實驗所用到的器材、步驟、現象及相應的結論？學生通過觀察實驗情境對進行知識的再憶，完成了知識回顧的任務，并建立起物理實驗的基本思路;物理實驗中目的十分重要，明確以后設計時才能對實驗做到有的放矢，學生通過口述首先明確了實驗的目的，在器材、步驟、現象及結論的敘述中體會出每個器材的作用，步驟的安排，現象的表述及結論性的知識，并意識到控制變量法的應用;若敘述中出現了一些不合理和不恰當的地方，通過同伴之間或老師對其及時的修正，使其表述更加科學又規范。同時，建構了壓強知識的系統化、結構化的認知體系。

二、整合實驗原理創設情境族，提煉實驗應用的設計思想

情境創設是和協作、會話、意義建構一起成為學習環境的四大要素，它是系統中的一部分，無論是社會情境、認知情境，還是概念情境、問題情境、過程情境、規律情境，它們的設計不能與其它環節脫離，應該是系統中有機的組成部分，構成其他教學環節的基礎。因此，情境創設要考慮到與其它三個環節的銜接，應該有利于其它要素的展開，有助于學生順利完成對新知識的意義建構。

在回顧“情境族一”的四個實驗過程的基礎上，再將裝置圖集中呈現后進行分析歸類，創設了實驗設計原理及設計思想的“情境族二”，將以上四個實驗的種類、原理、顯示的變化、顯示變化的物理量以及共同的設計思想（控制變量、轉換法等），分別梳理在表格中。由此可深刻領悟四個實驗設計的區別與聯系，提升學生科學探究能力，更加明確物理實驗設計的思想方法。

學生思考兩個問題并交流討論，問題1.哪些實驗用到了同樣的研究方法？四個實驗中有沒有共性的研究方法？問題2.實驗中哪些物體發生了變化？他們的作用分別是什么？學生能說出前兩個實驗的控制變量法，但說不出轉化法，進一步追問四個實驗共性的研究方法是什么？這時教師可以提示學生通過對海綿、U型管的液柱、水銀柱、紙張的變化分析及相應的作用，讓學生逐步意識到了轉換思想在物理實驗中的應用。

以上利用實驗內容的魅力創設實驗原理和設計思想情境族，可以充分發揮學生的主體性，有利于教師引導學生通過對實驗的觀察、研究和分析去思考問題、探索問題，從而揭示物理現象的本質、探究物理現象的內在規律。

三、整合生活物品創設情境族，類比遷移設計新型實驗方案

“建構主義”認為，世界的存在是客觀的，但對世界的理解和賦予意義都是由每個人自己決定的，是由他們根據自己的經驗來建構和解釋的。由于每個人的經驗是多種多樣的或有差異的，因而人們對客觀世界的解釋和建構也是多樣化的。在教學過程中，教師應該圍繞學習主題，從不同角度、不同方面提供多樣的、豐富的生活物品和實驗器材的情境族，學生在不同甚至是相反的情境中，自己去選擇組合情境進行探究。這就要求學習情境除了要足夠豐富且復雜多樣外，還須提供多個角度、不同層次的針對性的問題，來刺激學生產生不同的思維路徑和多樣化的認知藍圖。讓學生經歷自由選用實驗器材并提取相關信息，按照自己的獨特的方式完成壓強實驗探究的梳理總結。不同的學生有機會產生各自獨特的見解，相同的學生在課堂的不同時空中體現不同層次的認知水平，各自都能體驗到成功的愉悅。

在上述學習的基礎上，再由六個身邊的物品和表格組成“情境族三”，身邊物品有①海綿、②礦泉水瓶、③圖釘、④乒乓球、⑤剪刀、⑥一杯熱水;表格可以將固體壓強、液體壓強、大氣壓強、流體壓強與流速的關系四個實驗中，選擇的器材、實驗的步驟、觀察到的現象、得出的結論等分別梳理在表格中。為降低設計難度，可提示其中一個環節的任務設計，使學生的思路更清晰，方向也更明確。此環節可將學生分成四個大組，每個大組以小組合作進行，學生先自主設計，然后小組討論，完成表格中相應的內容，讓學生通過類比遷移解決新問題，學會解決問題要用最簡單的方法，強化實驗設計時應注意的一些問題。在此過程中，學生需要思考三個問題并交流討論，問題1：請你利用提供的物品，分別設計出一組實驗，并將表格內剩余內容填寫完整;問題2：請同一組的兩名同學，一位口述，一位演示（或者是老師演示）;問題3：請你總結實驗設計類問題應注意的問題有哪些？

學生的思維活躍又開放，設計了多種可行的方案。第一，利用海綿、裝水的礦泉水瓶，根據礦泉水瓶中不同的水量對海綿形變程度的差異，驗證壓強大小跟壓力大小的關系;第二，根據盛有同一水量的礦泉水瓶正放和倒放對海綿形變程度的差異，驗證壓強跟受力面積大小的關系;第三，利用裝水的礦泉水瓶、大頭針，在礦泉水瓶同側不同高度的壁上用大頭針扎四小孔，觀察比較水噴出的水平距離，說明了液體的壓強隨深度增加而增大;利用礦泉水瓶、大頭針和熱水，在空礦泉水瓶中裝入熱水，晃動后迅速倒掉蓋上蓋子，發現瓶變扁了，說明大氣向各個方向都有壓強;第四，將礦泉水瓶切開，將乒乓球放在下端，然后對著瓶口吹氣乒乓球不會掉下來，說明流速越大的位置壓強越小。在此過程中，有各種不足的情況出現，但經過不斷的評價和完?善，最終都找出了最好的做法，這樣學生在設計，實驗? ?和評價中初步建構起解決實驗設計這一類問題的基本思想。學生通過實驗的自主設計，能夠自己根據實驗的目的有意識的選擇器材，并合理地安排步驟，準確地描述實驗的現象，正確的寫出相應的結論。最終將表格填寫完整。在口述和演示過程中其他學生對其進行科學合理的點評和糾錯。通過這一活動，學生認識到如何合理地設計實驗，注意到實驗步驟易操作、變化因素易控制，現象便于直接觀察等相關問題，從而突破了設計類實驗題的難點。

在物理教學中需要貫徹情境教學，因為情境教學能使得我們的物理教育真正促成學生智慧的生成，促進學生具有較強的思辯能力和創新能力。教師應正確理解物理情境的真諦，努力創設適合物理教學的情境族，發揮教師的主導作用，激發學生學習的內在動機，不斷引導學生觀察物理現象，深入分析物理問題，逐步形成正確的物理思維方法和學習習慣。從而提高物理的教學質量，培養出知識能力出眾、科學功底深厚的人才。