基于情境意義建構 打破傳統作業模式*
——“非常規”物理實驗助力線上教學

王宇辰

(深圳市龍崗區華中師范大學龍崗附屬中學 廣東 深圳 518100)

胡正

[深圳市龍崗區外國語學校(集團)星河學校 廣東 深圳 518100]

1 問題的提出

云端啟智，線上賦能．疫情暫緩了師生返校相見的腳步，或者打亂了師生在校正常學習的節奏，因此開展高質量的在線教學意義重大．為了扎實做好在線教學的過程優化、問題解決、質量提升工作，教師首先要明確在校學習與在線學習的區別，具體如表1所示.

表1 在線學習與網課學習的區別

根據以上分析，為了切實提升課堂教學效率，探索在線教學的多元、有效途經迫在眉睫．通過使用釘釘直播、騰訊課堂直播、空中自習課堂、線上班會課、網絡積分寶典等軟件，運用在線教學平臺的數字黑板、音視頻實時直播互動、拍照上傳等技術手段，保障學生的實際參與感，實現融合交互，高效學習與交流．但是如何有效地布置在線教學課后作業呢？

蘇霍姆林斯基指出：“課外作業并不是課堂作業量的追加，而應該是使學生的知識向廣度和深度發展，讓學生在課外去觀察自然界和社會現象，發現個人愛好和多方面的智力需要．”[1]2019年，教育部提出要立足全面發展育人目標，構建包括“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”在內的高考考查內容體系；《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱新課標)提出要培養學生物理學科核心素養，讓學生在物理課程學習中形成適應個人終身學習和社會需求的必備品格和關鍵能力[2]．為了能夠在線上教學中準確施行新評價體系和新課程標準，落實“雙減”要求，培養學生物理學科核心素養，筆者嘗試打破傳統的“做題式”物理作業模式，設計基于新情境、調動必備知識的高質量的作業，探索“非常規”物理實驗在線上教學作業中的有效應用．

2 什么是“非常規”物理實驗

“非常規”物理實驗是直接利用環境中“本來用途不是用來開展實驗”的物質資源，包括生活易得物品、材料、器具、人體自身，還包括交通工具、建筑設施、娛樂器材等，同時包括師生研發創新的實驗器具來實施的物理實驗．著名物理學家麥克斯韋說過：“實驗的教育價值往往與儀器的復雜程度成反比．”“非常規”物理實驗除具有常規實驗的科學性、嚴密性、體驗性、趣味性等特點以外，還具有簡易性、自創性、生活化、發展性等特點[3]．“簡易性”體現在，“非常規”物理實驗的器材基本都是我們日常生活中常見的、易獲得的、易制作的；“自創性”體現在，“非常規”物理實驗是對原來不是用于物理實驗的常見存在物進行創新利用；“生活化”體現在，“非常規”物理實驗將抽象的物理知識呈現在真實的生活情境之中，讓學生深切地感受到生活與物理規律之間的密切關系，從而在較為真實的生活情境中獲取知識；“發展性”體現在，“非常規”物理實驗的開發并不是一次性的，現實生活中的常見物是一個發展的概念，隨著人民生活水平的不斷提升，使用的物品也更加的智能，所以“非常規”物理實驗也在不斷更新變化中．

建構主義認為，學習是情境化的，而情境則是指與某一事件相關聯的情景、背景或環境[4]．學習是學習者運用自己的已有經驗去主動而積極地建構對自己富有意義的內部心理表征的過程[3].學習知識不是通過教師傳授得到，而是學生在一定的情境即社會文化背景下，借助他人(包括教師和學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式不斷地進行反省、概括和抽象而獲得的．“非常規”物理實驗通過這些常見的存在物讓學生體驗物理現象、探索物理規律，發揮學生主體性，幫助學生實現經驗的重構．

情境認知與學習理論認為，知識具有情境性，抽象的知識是在與學習情境的有效融合過程中得以不斷發展和完善．“非常規”物理實驗能有效地創設學生掌握知識的學習環境，親身體驗生動直觀的學習情境，并能夠提供豐富的感性認識，激發學生的學習興趣，讓學生在實踐中感受體驗物理知識的學習，促進知識的建構．

3 “非常規”物理實驗在線上教學作業中的實施

3.1 實施意義

對于線上教學，教師不能直觀地面對學生，沒辦法全面地了解學生的學習狀態，不能很好地監管學生作業，更無法有效評價學生學習情況．隨著學生對這種教學方式新鮮感的逐漸褪去，使網絡教學變成教師的一廂情愿．同時課程本身難度的逐漸凸顯，如何讓學生保持較高的學習興趣，而不因為學業難度大而產生倦怠情緒？結合“非常規”物理實驗的內涵和特點，筆者嘗試在現有的“做題式”物理作業模式下，添加“非常規”物理實驗進行輔助，將抽象化的知識呈現在真實的生活情境中，讓學生在真實的情境中獲取知識，符合學生的認知特點，激發學生的學習熱情．

3.2 實施過程

如圖1所示，教師從教學主題出發，分析重難點、易錯點確定實驗內容；學生分析各種備選生活材料、物品、器具等資源的物理特性，根據實驗需要進行初選，將物理屬性符合或基本符合實驗要求的生活環境材料、物品、器具等列出來，側重以物理學視角對生活環境資源實驗價值進行審視，這是發散思維的過程；然后對產生的多種方案進行比較，分析“初選”出來的各種材料、物品、器具等是否符合教學主題，以及設計的“非常規”物理實驗方案與器具是否可能或便于實施，這是集中思維的過程；最后進行設計和實施實驗，并錄像記錄實驗過程和實驗現象．

圖1 實施過程

3.3 實施案例

3.3.1 “光的折射定律”

本節課選自粵教版高中物理選擇性必修第一冊第四章第1節，新課標對本節課的要求是：“通過實驗，理解光的折射定律．”[2]一位學生的“非常規”物理實驗設計如下.

如圖2所示，他在碗底放一枚硬幣，把碗移到眼睛剛好看不到硬幣的地方，保持眼睛和碗的位置不變，請他的媽媽向碗里緩慢加水后，再次看到了硬幣．針對看到的實驗現象，畫出光路圖，利用折射定律進行解釋．

圖2 “光的折射定律”——學生作業視頻截圖

圖3 習題情境簡化圖

雖然只是一個簡單的小實驗，但是這位同學不僅理論聯系實際，在解釋實驗現象中深化對折射定律的理解，而且很好地利用實驗現象建構習題情境，在知識遷移中實現對折射定律的應用．

3.3.2 “測定介質的折射率”

本節課選自粵教版高中物理選擇性必修第一冊第四章第2節，新課標對本節課的要求是：“會測量材料的折射率．”[2]另外，“測量玻璃的折射率”是新課標所要求的學生必做實驗之一．關于學生必做實驗，新課標指出：“學校應充分利用已有的實驗器材，努力開發適合本校情況的實驗課程資源，盡可能讓學生自己動手多做實驗，提升學生的物理學科核心素養．”[2]而線上課堂只能通過播放視頻方式展示測量玻璃折射率的實驗操作．一位學生的“非常規”物理實驗設計如下.

如圖4所示，他類比“插針法”，用4個筆蓋代替大頭針，粗略估測透明材料的折射率，并畫出了實驗光路圖，詳細講述實驗原理、實驗過程和數據處理．

圖4 “測定介質的折射率”——學生作業視頻截圖

雖然簡陋的器材造成的實驗誤差較大，但是這位學生活學活用，親自動手體驗實驗過程，熟練掌握實驗操作，對實驗過程中的注意點、易錯點都進行了詳細說明，并作出實驗光路圖，完成數據處理．簡簡單單的小實驗再次有效地創設學生掌握知識的學習環境，激發學生學習興趣，實現對知識的建構，這就是“非常規”物理實驗的魅力所在．

3.3.3 “光的全反射與光纖技術”

本節課選自粵教版高中物理選擇性必修第一冊第四章第3節，新課標對本節課的要求是：“知道光的全反射現象及其產生的條件．初步了解光纖的工作原理、光纖技術在生產生活中的應用．”[2]一位學生的“非常規”物理實驗設計如下.

如圖5所示，他在一張白紙上畫上病毒，用透明袋裝上白紙，并在透明袋上畫上自己的手，再將其放入水中，從某個角度觀察到，手上的病毒不見了．然后畫出光路圖，利用光的全反射理論解釋實驗現象．最后，該學生總結道：“時至今日，疫情仍在世界范圍內傳播，而我們只能從自身做起，牢記‘防疫三字經’，勤洗手，好習慣．”

圖5 “光的全反射與光纖技術”——學生作業視頻截圖

上述案例充分說明，“非常規”物理實驗通過設計一種能夠表征復雜知識結構的方式，創設一種與學習有關的社會化、真實的情境，讓學生深切地感受到物理來源于生活并服務于生活．同時，學生用科學的思維去審視生活現象，通過對生活的思考增強對科學知識的理解，拓展學生的科學興趣，提升學生的科學思維．

3.3.4 “光的衍射和偏振”

本節課選自粵教版高中物理選擇性必修第一冊第四章第6節，新課標對本節課的要求是：“觀察光的偏振現象，了解這些現象產生的條件，知道其在生產生活中的應用．”[2]一位學生的“非常規”物理實驗設計如下.

如圖6所示，他將3D眼鏡的一個鏡片取下，疊放在另一個鏡片上，透過疊放的鏡片，并轉動一個鏡片來觀察后面的電腦屏幕，觀察到了光的偏振現象．最后該學生結合教材第119頁“資料活頁”中3D電影播放示意圖(圖7)，講解了實驗現象產生的物理學原理．

圖6 “光的衍射和偏振”——學生作業視頻截圖

圖7 3D電影播放示意圖

小實驗蘊藏大智慧．上述案例中的“非常規”物理實驗促進了教材的靈活應用，豐富了學生的感性認識，而且實現了抽象知識與學習情境的有效融合，激發了學生的探索欲望，從而達到培養學生核心素養的目的．

4 結束語

為提升在線教學品質，將“非常規”物理實驗應用于在線教學作業中，打破傳統的、重復的、機械的作業模式，調動學生學習興趣和積極性，實現以學生為主體的互動式、探究式、體驗式學習方式．學習是情境化的，如何引導學生將情境化的學習發展成適應個人終身學習和社會需求的必備品格和關鍵能力？這是每位一線教師應該深入思考的問題[5]．物理知識、規律蘊藏在生活化、情境化的“非常規”物理實驗之中，“非常規”物理實驗建立起了物理學習與生活的橋梁和紐帶，不僅給學生提供了用科學視角審視生活的路徑，而且促進學生關注當下生活，使得學習更具有實際意義．