情境化教學方法在高中物理教學的應用

謝文海　肖立會

【摘? 要】廣東物理教材和高考試題注重構建生產(chǎn)生活情境。情境化教學方法既能滿足核心素養(yǎng)和新課標理念的要求，又能促進學生的全面發(fā)展。本文遵循情境化教學基本原則，簡單探討生活化情境教學、實驗情境教學和物理學史情境教學等策略，輔助高中物理教學。

【關鍵詞】高中物理；情境化教學；策略

高中物理學科核心素養(yǎng)中物理觀念是從物理學視角形成物質、運動與相互作用、能量的基本認識，與生產(chǎn)生活息息相關。科學思維是基于經(jīng)驗事實建構理想模型的抽象概括過程，科學思維的培養(yǎng)要讓學生在生活、實驗或基于某些物理情境中深入領會學習理想模型的構造，總結物理規(guī)律。傳統(tǒng)教學已經(jīng)無法滿足核心素養(yǎng)和新課標理念的要求，情境化教學是教師結合教學內容，在教學過程中構建物理情境，讓學生“身臨其境”，增強學生的主觀能動性，激發(fā)學生探索物理規(guī)律的興趣，提高教學效率。通過情境化教學，可以讓學生自主構建物理模型，探究物理規(guī)律，解決生活中常見的物理問題，獲得適應終身發(fā)展及社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，實現(xiàn)學生的全面發(fā)展。情境化教學方法是核心素養(yǎng)的具體實施，是核心素養(yǎng)的價值體現(xiàn)。

以廣東教材第二冊為例，物理知識的講解絕大部分都是以生活、物理學史等創(chuàng)建情境，例如平拋運動的例題是以無人機配送急救物品創(chuàng)設情境，天體運動是以日心說和地心說相關的物理學史創(chuàng)設學習情境。高考試題是新課標課改理念的具體呈現(xiàn)，以最近兩年廣東省高考試題為例，試題普遍構建物理情境，其中大約70%來源于生產(chǎn)生活，例如2022年廣東高考試題中第一題制作豆腐的石磨、第9題運送防疫物質的無人駕駛小車和第15題空調溫度的傳遞等。學生解決高考試題需要從試題情境中提煉出物理模型，并通過物理知識解決模型中的問題。情境化教學就是從生產(chǎn)生活等物理場景中提煉出物理模型，培養(yǎng)學生分析和解決生活中問題的能力，既符合核心素養(yǎng)的要求，又適應時代的發(fā)展。

一、情境化教學方法簡介

情境化教學是指在教學過程中根據(jù)教學內容設計出有利于教學的教學情境，達到教學過程的整體互動交流目的，使學生更加容易理解相關教學內容的一種教學構建。情境化教學方法遵循目的性、真實性、靈活性和誘導性等原則。情境的創(chuàng)設遵循趣味性、探究性和科學性等原則。教師可以通過故事、物理學史和社會熱點，生活中常見的物理現(xiàn)象、實驗、問題和多媒體等創(chuàng)設教學情境進行有效教學。通過研究發(fā)現(xiàn)情境化教學可以使教學氣氛更加活躍，增強學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生思考和獨自解決問題的能力，有效地提高教學效果和教學效率。與傳統(tǒng)的教學方式相比，情境化教學方法的獨特性和優(yōu)越性有著重要的地位。

本文遵循情境化教學基本原則，以汽車行駛安全、超重、失重和相對論等為例，探討如何利用不同的情境化教學策略輔助高中物理教學。

二、高中物理情境化教學方法的應用

（一）生活化情境教學策略

物理知識來源于生活，并應用在生活中。例如人們從日常生活中發(fā)現(xiàn)靜電現(xiàn)象，并將其用在實際的生產(chǎn)生活中，利用靜電進行除塵、噴涂和復印等。高中生通過對生活經(jīng)驗的積累和在初中物理學習的基礎上對物理知識和概念有一定的理解。但是高中物理的一些概念更加抽象，學生了解的知識并不全面和深刻。高中物理相比于初中物理知識進一步加深，初中課程較多是定性的要求，而高中課程更多的是定量的研究。高中生需要思考一些概念和觀念的轉變，例如初中學的路程和速度與高中的概念有些差別。應用生活化教學場景更能夠幫助學生理解和建立物理模型，思考和解決生活中的常見問題。

在講解汽車行駛安全這一節(jié)時，教師可以將生活中出車禍事故的實例引入新課。假設同學是交警，教師是司機，發(fā)現(xiàn)交通事故剎車車痕為60m，汽車的加速度為7.5m/s2。如果汽車的行駛速度大于100km/h就為超速，如何判斷司機是否超速？通過生活實例引發(fā)學生思考如何用學過的勻變速直線運動的物理知識判斷司機是否超速。學生分組討論，將汽車看成質點模型，通過已學過的勻變速直線運動知識計算出汽車的運行速度為108 km/h。學生通過簡單的計算可以判定司機超速，對超速的教師司機進行罰款。同時教師對安全距離概念和反應時間進行進一步的延伸和擴展，引發(fā)學生進一步思考飲酒為什么容易出交通事故，在學習物理知識的同時，還進一步提高了學生的安全意識。通過生活實例，學生”變身交警”置身在生活情境中，調動學生的學習積極性，促使學生參與思考和解決問題，提高學生的自主學習能力及模型建構能力。

（二）實驗情境教學策略

實驗是高中物理的重要內容和重要組成部分。實驗能激發(fā)學生的好奇心和學生學習物理的興趣。同時實驗也能幫助學生探究現(xiàn)象背后的物理規(guī)律。“填鴨式”教學模式中，由于學校實驗儀器的短缺或教師為了節(jié)約時間，將實驗操作與探究略去，直接將實驗的原理和注意事項告訴學生。此種教學導致學生無法充分理解相關知識點，缺乏動手能力，核心素養(yǎng)難以培養(yǎng)。新時代物理教育要徹底摒棄填鴨式教學，要高度重視實驗的物理情境的建構。在新課標指引下，以廣東卷近兩年高考試題為例，實驗的題目是綜合性、創(chuàng)新性和探究性的。這些題目充分考查了學生的物理學科核心素養(yǎng)。高中物理核心素養(yǎng)中的科學思維和科學探究要求學生提出問題、設計實驗與方案等，培養(yǎng)學生的動手實踐能力和綜合能力。因此，教師通過引入物理實驗教學情境，讓學生參與其中，一方面提升學生的動手實踐能力，另一方面充分培養(yǎng)學生的核心

素養(yǎng)。

在講解超重和失重這一節(jié)時，教師可以將學生分成幾組，在課余時間提前在電梯中做實驗。筆者所在的班級學生分為四組，每組需要在電梯中記錄體重計的變化和彈簧測力計拉力的變化。學生可以發(fā)現(xiàn)體重計和彈簧測力計的變化，教師可以引導學生嘗試解釋體重計和彈簧測力計的變化的原因。通過構造實驗情境，讓學生親自操作實驗，培養(yǎng)學生的動手能力。其次學生會深度思考物理現(xiàn)象的原因，利用牛頓定律解釋實驗現(xiàn)象。經(jīng)過和傳統(tǒng)的教學方法測試對比，發(fā)現(xiàn)學生既對超重和失重現(xiàn)象理解得更加深入，又能通過物理規(guī)律解釋這種現(xiàn)象。同時在實驗中學生還會發(fā)現(xiàn)一些問題，比如彈簧測力計讀數(shù)需要估讀，在電梯上升和下降過程中，體重計和彈簧測力計變化的不是很靈敏等。教師還可以進一步延伸、解釋在體重計上起立和下蹲時體重計的變化，坐飛機時上升和下降過程中人頭暈等生活現(xiàn)象。通過實驗情境引入課堂教學，不僅增加了學生的動手實踐能力，而且提高了學生從物理實驗現(xiàn)象中提出問題和解決問題的能力。

（三）物理學史情境教學策略

物理學史展現(xiàn)出物理學波瀾壯闊、精彩紛呈的發(fā)生和發(fā)展過程。物理學史可以呈現(xiàn)科學家如何通過現(xiàn)象——猜想——實驗——歸納等科學探究環(huán)節(jié)完成物理學定律的構建，鍛煉學生的科學思維。高中物理教師將物理學史引入課程，能讓學生了解到在當時的歷史背景下科學家探究物理規(guī)律的曲折歷程，體會物理探究的艱辛。此外，物理學史還能讓學生理解物理規(guī)律知識的來源，體會科學的嚴謹性，培養(yǎng)學生正確的科學態(tài)度及責任感。

例如在講解相對論時空觀這一節(jié)時，教師應該將當年的歷史背景“兩朵烏云”通過故事生動形象地講出來，讓學生理解牛頓力學與實驗事實之間的矛盾。教師應當讓學生“身臨其境”，假設自己生活在這個年代，如何解釋這些物理矛盾？以教科書中火車的例子，讓學生思考如果按照愛因斯坦的假設光速不變，能得到什么樣的時空觀，與牛頓的時空觀有何不同？通過這一系列問題，引發(fā)學生思考，增強學生學習的主動性，達到事半功倍的效果。同理在講解近代物理初步這一章時，也可以生動形象地介紹在當年的歷史背景下，黑體輻射無法用當時的理論來解釋，普朗克是如何通過能量量子化解釋黑體輻射的？在介紹物理學史時可以向學生延伸，例如講解光的波粒二象性這一節(jié)時，教師可以讓學生提前了解科學家對光是波還是粒子波瀾壯闊的百年之爭，并在課堂上用物理故事講給其他學生聽，增強了學生的互動性，有效地提高了學生對課堂的參與度。此外精彩的物理故事不僅增加了課堂的趣味性，而且加深了學生對光的波粒二象性的理解，同時又為德布羅意波做了鋪墊。通過物理學史引入教學，不僅使物理課堂更加豐富多彩，而且激發(fā)學生探究物理的熱情，培養(yǎng)學生的學習興趣，提高學生的學習效率。

（四）多媒體情境教學策略

多媒體技術在教學過程中應用廣泛。多媒體技術可以展現(xiàn)圖片、動畫和視頻，將一些物理現(xiàn)象、物理實驗和物理規(guī)律生動形象地表達出來。使用多媒體技術可以將實驗無法呈現(xiàn)的現(xiàn)象和觀察不到的微觀粒子規(guī)律直觀地展現(xiàn)出來，化抽象為具體，使課程更加生動有趣。教師利用電腦軟件，例如Mathematica，flash動態(tài)直觀地展現(xiàn)一些物理規(guī)律。

例如講解電場和電勢這一節(jié)時，利用Mathematica繪制點電荷電場和電勢的曲線，讓學生親自動手動態(tài)修改點電荷的電量，電場和電勢隨著點電荷電量的變化而變化，直觀地展現(xiàn)出物理規(guī)律。使用多媒體技術，讓學生親自動手調節(jié)物理參數(shù)參與其中，可以加深了學生對物理規(guī)律的理解，使課堂更加有趣和高效。

此外，還可以通過故事、社會熱點和多彩的物理圖形等創(chuàng)設教學情境進行有效教學，這里不再討論。

三、結束語

培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)是當代教師的重中之重。根據(jù)學生的基礎和教學知識體系內容，使用情境化教學，可以激發(fā)學生的好奇心和探索欲望，提高學生建構物理模型和解決物理問題的能力，高效培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)。

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