基于核心素養的高中物理生活化情境的創設
——以“動量和動量定理”教學為例

宋海峰

(江蘇省天一中學,江蘇 無錫 214101)

1 引言

物理學科核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力,是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質,主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等四個方面。

陶行知先生提出“生活即教育”的思想，認為只有在生活中獲得的教育才是有用的,才是真的。創設真實的生活化情境,讓學生置身其中開展物理學習與探究活動,是發展學生物理學科核心素養的重要方式?，F以“動量和動量定理”的教學為例,通過創設生活化情境,將學生熟悉的、蘊含著物理知識的生活現象、實例搬進課堂,讓學生在具體、真實的情境中自主建構物理概念,探尋物理規律,參與物理實驗設計,親歷物理問題的解決,在潛移默化中落實核心素養的培養目標。

2 教學過程

2.1 創設生活化情境,引發認知沖突

生活化情境可激發學習興趣和啟動思維，運用學生身邊蘊含著物理原理的生活實例作為切入點，是情境創設的重要方式。

情境一:播放湖南衛視《新聞大求真》視頻——高空拋物(圖1、圖2)。

問題1:為什么一個看似一碰就碎的雞蛋在38m(約12層樓高)高處自由落下，能將堅硬的彩鋼瓦砸破?

亞里士多德說過:“思維從疑問和驚奇開始”。上述情境扣人心弦,使學生驚訝于從高處墜下的、看似“弱不禁風”的雞蛋產生的嚴重后果,并在腦海中產生問題,激發學生求知欲望和探索興趣,開啟學生思維之門。

2.2 創設生活化情境,引導學生自主建構概念

物理概念是在大量物理表象的基礎上經過思維活動抽象概括而成，從認知活動角度看,物理概念的準確建立取決于教師的導入過程是否符合學生的認知規律。

情境二:教師邊把玩玩具手槍和子彈邊說：我現在將子彈裝入玩具手槍(裝入時快速將子彈藏于掌內),突然指向某一區域的學生。未等槍響,所在區域的學生就做出躲閃動作、發出尖叫聲。

問題2:老師把玩子彈時,大家不僅不躲不閃,還睜大眼睛盯著看,但老師將子彈裝入玩具手槍后,大家為什么要躲閃,還發出尖叫聲?

問題3:一輛載重卡車向你緩緩駛過來,你會有什么反應?一輛玩具汽車以相同的速度向你緩緩駛過來,你又是什么反應?

師生共同探討，得出結論:物體的運動效果由其質量和速度共同決定,物理學上用動量p=mv來描述。

心理學研究表明:當學生學習的內容與其熟悉的生活情境越接近,其自動接納知識的程度就越高。在教學活動中，通過日常生活中常見的相同質量、不同速度的玩具手槍子彈以及相同速度、不同質量的汽車產生的效果的比較,讓學生歸納抽象出決定物體運動效果的共性,順勢引入動量概念。教師要善于根據學生日常接觸的或已積累的生活經驗來創設生活化情境,讓學生在身臨其境中主動對頭腦中已有的認知結構進行重構,通過分析、對比、歸納等思維過程從生活經驗中抽象出物理事物的共性，最終轉化為物理概念，促進學生物理觀念的形成。

2.3 創設生活化情境,探尋物理規律

情境三:請兩位籃球愛好者上臺給大家展示打籃球的傳接球動作。

問題4:在接球時,為什么要兩手順著球運動方向收縮至胸前?

教師提供了以下器材：兩個完全相同的小鋼球、一個與鋼球體積相同的塑料球、4片瓦、一塊海綿,要求4人一組合作探究。

問題5：瓦片受到的撞擊力的大小可能跟什么因素有關?

探究1:用體積相同的塑料球和小鋼球,讓它們從同一高度自由下落碰撞瓦片正中心,觀察兩瓦片的破損情況。

探究2:用兩個完全相同的小鋼球從不同高度自由下落碰撞瓦片正中心,觀察兩瓦片的破損情況。

探究3:用兩個完全相同的小鋼球從同一高度自由下落碰撞瓦片正中心(其中一塊瓦片上鋪有海綿),觀察兩瓦片的破損情況。

楊振寧教授指出:“現象是物理學的根源”。筆者通過學生喜聞樂見的籃球運動來引導學生猜想撞擊力F與質量m、速度v、作用時間t的定性關系；然后對生活中司空見慣卻可能沒有注意過的物體撞擊力影響問題來猜測其可能的數量關系，為后續的定量研究(借助力傳感器)和理論探究提供了思維基礎。牛頓說過:“沒有大膽的猜想,就做不出偉大的發現”,物理學史上很多偉大的發現都源于猜想。教師要善于根據教學需要，將抽象的物理知識轉變為形象的生活現象,讓學生從熟悉的生活現象入手,經歷探尋規律的過程,逐步向理性認識轉變,這對培養學生創造性思維、發展學生的科學探究能力等有著不可替代的作用。

2.4 創設生活化情境,解決實際問題

美國教育家斯賓塞說過:“教育是為了完滿的生活”。教育來源于生活,同時服務于生活,教育才變得有意義。

情境四:2011年7月2日下午,在杭州一小區內,兩歲女孩突然從10樓墜落,眼看一出悲劇即將上演。剎那間,剛好路過的吳菊萍毫不猶豫沖過去,用手抱接了女孩,女孩得救了,但吳菊萍的左臂瞬間被巨大的沖擊力撞成粉碎性骨折，網友親切地稱她為“最美媽媽”。

問題6:你能估算出“最美媽媽”手臂受到的沖擊力嗎?

問題7:高空墜物有何危害?

問題8:動量定理在生活中有廣泛的應用,你能解釋安全帶、安全氣囊的保護作用嗎?

問題9:你能舉例說明生活中與動量定理有關的物理現象并做出解釋嗎?

問題10:你能解釋雞蛋為什么能砸破堅硬的彩鋼瓦嗎?

陶行知先生提出“生活即教育”教育理念,啟發我們不僅要讓學生掌握物理知識,更要讓學生掌握用物理知識指導生活、服務社會生產。在學生初步掌握了動量定理后,問題6通過生活案例，讓學生將所學的知識，運用建模估算、科學推理與科學論證等方法來解決實際問題；問題7是承接問題6的德育滲透。問題8讓學生用新學的動量定理解釋安全帶、安全氣囊的作用,讓學生切身體會到物理是有用的,同時強化學生的安全意識;問題9讓學生列舉一些生活實例,開闊學生眼界,活躍思維,提高學生解決實際問題的能力;問題10讓學生解釋課堂引入視頻中的現象,前后呼應,學以致用。

2.5 創設生活化情境,拓展學習空間

“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,只有親身經歷過的事情,印象才是最深刻的。生活化的課外小實驗可以拓展課堂教學,充分發揮其在提升學生核心素養中的作用。

情境五:“雞蛋不碎”小制作比賽。

(1) 比賽規則

利用身邊的材料將生雞蛋包裹起來,要求作品從4樓落地后雞蛋不破。進行實驗的過程中務必注意自身安全以及周圍人員、物品的安全。

(2) 比賽流程和評分

每小組派一名代表與老師組成評委組,每小組再派一名代表參賽,從學?？茖W樓的四樓將自己的參賽作品無初速釋放。

(3) 評分標準

從雞蛋是否破損、落地時間長短、外形美觀程度、作品輕重幾個方面進行打分，具體評分標準為：落地不碎，滿分40分；時間短，滿分30分；外形美觀，滿分20分；分量輕，滿分10分。

“瓶瓶罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”,布置任務以后,各小組成員通力合作,各顯神通，有的上網查資料,有的設計方案,有的準備材料。他們一起探討方案,動手制作,不斷調試,圖3、圖4是部分小組參賽作品。生活化的課外制作比賽給學生提供了合作交流的平臺,改變傳統的學習模式,它能引導學生在實踐中整合知識和經驗，在合作探究中激發學生的學習興趣,提高他們的創新意識、分析與解決問題的能力。

陶行知先生指出:“沒有生活做中心的教育是死教育,沒有生活做中心的學校是死學校,沒有生活做中心的書本是死書本?！苯處熞鶕虒W內容,創設合理的生活化情境,將學生的課堂學習與生產、生活結合起來,真正做到“從生活走向物理,從物理走向社會”，讓“生活化”點亮物理課堂，提升學生的核心素養。