基于核心素養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)情境教學(xué)策略

王玉卿

“物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)”。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》指出物理課程要培育學(xué)生核心素養(yǎng)、凸顯物理課程的育人功能。標(biāo)準(zhǔn)中不僅指出“物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面，即物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，同時(shí)將核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及相關(guān)要素貫穿于課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、學(xué)業(yè)質(zhì)量、課程實(shí)施等部分”。

基于物理核心素養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)，物理教學(xué)要以育人為導(dǎo)向，情境教學(xué)就是為學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展服務(wù)的。情境教學(xué)以“有情之境”統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)教育教學(xué)過(guò)程，在實(shí)際教育教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了五育并舉，為我們培養(yǎng)新時(shí)代的接班人指明了方向。

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》中將一級(jí)主題由三個(gè)增加為五個(gè)，分別是“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“能量”“探究實(shí)驗(yàn)”“跨學(xué)科實(shí)踐”。這個(gè)課程反映了物理學(xué)科的本質(zhì)特征，將課程內(nèi)容按照本位知識(shí)、活動(dòng)特征和科技聯(lián)系三個(gè)方面進(jìn)行聚類。“物質(zhì)”“運(yùn)動(dòng)和相互作用”“能量”三個(gè)主題是本位知識(shí)，“探究實(shí)驗(yàn)”是活動(dòng)特征，而“跨學(xué)科實(shí)踐”屬于科技聯(lián)系。該課標(biāo)首次將“探究實(shí)驗(yàn)”納入一級(jí)主題，凸顯了物理實(shí)驗(yàn)的育人功能，提升了物理文化教育價(jià)值的可操作性。

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要會(huì)根據(jù)課堂教學(xué)的內(nèi)容和主題靈活地創(chuàng)設(shè)情境，使教學(xué)認(rèn)知活動(dòng)成為一種包括情感體驗(yàn)在內(nèi)的綜合性活動(dòng)。教師要從學(xué)生的心理和情緒出發(fā)增加學(xué)生參與課堂教學(xué)的主動(dòng)性，引導(dǎo)和觸動(dòng)學(xué)生對(duì)課堂物理知識(shí)進(jìn)行思考和探索，讓學(xué)生對(duì)課堂物理知識(shí)有較為清晰的認(rèn)識(shí)。這樣學(xué)習(xí)的情感、思維都伴隨著情境而生，最終使物理課堂教學(xué)提質(zhì)增效。

一、在實(shí)驗(yàn)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境開展課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為了提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)研究我們總結(jié)出了在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境的流程，如圖1所示。

（一）創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入，提出問(wèn)題

1.創(chuàng)設(shè)生活情境引入探究的主題。

一節(jié)好課，離不開情境的創(chuàng)設(shè)。有效的情境創(chuàng)設(shè)能很快將學(xué)生帶入學(xué)習(xí)的場(chǎng)景中，激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)從而愛(ài)學(xué)習(xí)、會(huì)學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，我們?nèi)绻芙Y(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際，充分利用與時(shí)俱進(jìn)的生活話題創(chuàng)設(shè)情境，用潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的方式導(dǎo)入新課，會(huì)激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力。

教師要深入研究教材內(nèi)容，加強(qiáng)物理學(xué)科和實(shí)際生活之間的聯(lián)系，通過(guò)引入具有時(shí)效性、典型性的、真實(shí)的社會(huì)事件創(chuàng)設(shè)情境更利于學(xué)生理解知識(shí)，這種情境是最好的、最自然的，學(xué)生能夠直接投入到現(xiàn)實(shí)生活中，一邊學(xué)習(xí)知識(shí)、一邊應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題，潛移默化地發(fā)展學(xué)生的能力。

以“谷愛(ài)凌滑雪和王濛滑冰奪冠”的視頻讓學(xué)生觀察滑板和滑冰鞋的不同，引入壓力的作用效果與受力面積有關(guān)。學(xué)生不僅學(xué)習(xí)的興致高昂，而且為中國(guó)取得冠軍的驕傲和自豪感；以“挪威留坎小鎮(zhèn)獲得光照”的視頻引入光的反射，感受物理給生活帶來(lái)的改變，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望。由學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪械乃?jiàn)來(lái)結(jié)合物理學(xué)中的知識(shí)引發(fā)學(xué)生們的思考，進(jìn)一步加深對(duì)物理規(guī)律的理解和應(yīng)用，這也是我們情境創(chuàng)設(shè)的主要目的。

2.創(chuàng)設(shè)有趣的實(shí)驗(yàn)情境引入探究的主題。

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，學(xué)生在課堂中通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證、探究物理原理和規(guī)律，因此，教師要善于把有趣的實(shí)驗(yàn)與教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)物理概念和原理的認(rèn)識(shí)，以進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)能力。

例如：“拍攝教師隔空吹蠟燭的魔術(shù)”視頻，然后現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)原來(lái)是“玻璃板成像”引起的視覺(jué)效果。創(chuàng)設(shè)富有吸引力的情境，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，將學(xué)生順利帶到“平面鏡成像”的學(xué)習(xí)，并與后面的探究活動(dòng)照應(yīng)。

（二）創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問(wèn)題情境，合理猜想假設(shè)

初中物理學(xué)科教育教學(xué)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力以及創(chuàng)新能力有著一定的要求。在進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中， 培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與創(chuàng)新的精神是提升學(xué)科核心素養(yǎng)和綜合素養(yǎng)的基本要求，在此前提下才能使學(xué)生更加高效地進(jìn)行相關(guān)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解。 因此，在進(jìn)行初中物理學(xué)科教學(xué)的過(guò)程中，教師要善于結(jié)合當(dāng)堂課的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生們主動(dòng)地進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)和探究，幫助他們更加高效地提升自己的核心素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設(shè)類比情境。

運(yùn)用類比法是啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的聯(lián)想與遷移，將所學(xué)的知識(shí)與之前的知識(shí)有效地結(jié)合在一起，用自己容易理解的方法去掌握新知識(shí)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用類比法來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，將新舊知識(shí)、物理與生活實(shí)際相結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要環(huán)節(jié)。在課堂中創(chuàng)設(shè)類比的情境使學(xué)生的思維更靈活、更開闊，更具有獨(dú)立性。在猜想“串聯(lián)、并聯(lián)電路中電流特點(diǎn)”時(shí)，讓學(xué)生觀察沒(méi)有分支的水流和分支的水流，將電流與水流類比來(lái)猜想電流的特點(diǎn)。

2.創(chuàng)設(shè)對(duì)比情境。

學(xué)生在應(yīng)用物理原理、規(guī)律時(shí)，常常會(huì)因?yàn)闆](méi)有理清物理原理、規(guī)律建構(gòu)的過(guò)程，不能靈活應(yīng)用，甚至出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。教師要為學(xué)生改正錯(cuò)誤提供時(shí)間和空間，從反面設(shè)置啟發(fā)情境，引起沖突，讓學(xué)生通過(guò)類比發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，加深對(duì)原理、規(guī)率的理解掌握。經(jīng)過(guò)這樣的情景探究過(guò)程，學(xué)生的印象深刻，較好地解決了矛盾的問(wèn)題。

猜想平面鏡成像的特點(diǎn)時(shí)，選擇水中景物的倒影圖片情境，給學(xué)生美的視覺(jué)感受，讓學(xué)生能直觀地觀察到“像與物對(duì)稱大小相等”；學(xué)生照鏡子觀察鏡中的像又發(fā)現(xiàn)“像的大小好像隨距離的變化而變化”，與上面的觀察形成沖突，對(duì)觀察的結(jié)果提出質(zhì)疑，引發(fā)學(xué)生思考像的大小有可能與距離有關(guān)？

3.創(chuàng)設(shè)學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)可感知的情境。

研究者指出，孩子在入學(xué)前已經(jīng)形成一系列對(duì)物質(zhì)世界、生命世界和社會(huì)世界的觀點(diǎn)，新知識(shí)的學(xué)習(xí)正是以這些前概念為基礎(chǔ)的。在生活經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)提煉認(rèn)知，是人類學(xué)習(xí)的重要途徑。在學(xué)習(xí)物理之前，學(xué)生往往已經(jīng)積累了不少科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，利用好這些已有的生活前認(rèn)知，會(huì)對(duì)教學(xué)的重難點(diǎn)的突破起到事半功倍的作用。

教師通過(guò)一系列的演示生活化實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)探究情境，使學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)在情境中產(chǎn)生矛盾，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，吸引學(xué)生的探究熱情，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，提出質(zhì)疑。

猜想“杠桿的平衡條件時(shí)”學(xué)生不是很熟悉這個(gè)生活現(xiàn)象，教師通過(guò)生活中“用秤稱不同質(zhì)量的物體”，學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀察要達(dá)到平衡，老師調(diào)節(jié)了哪些量，這一情境的創(chuàng)設(shè)不僅改變了部分學(xué)生認(rèn)為杠桿的平衡只與杠桿所受力的大小有關(guān)的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)，而且證實(shí)了杠桿的平衡可能既與力有關(guān)，也與距離有關(guān)的猜想。

4.創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動(dòng)情境。

猜想“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”時(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)：（1）一個(gè)手指用大小不同的力壓氣球；（2）用大小相等的力用手掌和手指壓氣球。觀察兩次氣球的凹陷程度有什么不同？這樣學(xué)生由所見(jiàn)所做科學(xué)猜想，避免天馬行空的猜想。讓學(xué)生了解科學(xué)探究中的猜想是有依據(jù)的猜想。

（三）創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境突破設(shè)計(jì)難點(diǎn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，于是一部分老師課本實(shí)驗(yàn)過(guò)程講實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)探究變成了“虛假”探究，讓學(xué)生失去了素養(yǎng)培養(yǎng)的一個(gè)有效途徑。

1.創(chuàng)設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)情境。

課堂是學(xué)生的，教師不要包辦代替，要給學(xué)生展示的機(jī)會(huì)，讓他們有真實(shí)、深刻地感受學(xué)習(xí)的過(guò)程。

在“探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”時(shí)，先讓學(xué)生學(xué)習(xí)課本中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法及思路，然后改變實(shí)驗(yàn)器材自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在“探究電功的影響因素”時(shí)，讓學(xué)生從能量轉(zhuǎn)化的角度觀察電能轉(zhuǎn)化為光能的多少設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生用生活中的物品自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。設(shè)計(jì)的成果展示既鍛煉學(xué)生的拓展思維，又讓學(xué)生愛(ài)上物理，主動(dòng)去學(xué)物理，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.創(chuàng)設(shè)課堂生成性情境及時(shí)交流評(píng)估。

在經(jīng)歷探究的過(guò)程中學(xué)生的質(zhì)疑，提出的問(wèn)題都是生成性問(wèn)題情境，很容易引起其他同學(xué)的興趣、共鳴或思考，更有利于學(xué)生積極主動(dòng)的參與。學(xué)生提出質(zhì)疑、問(wèn)題后，教師要及時(shí)地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生去思考和解答其他同學(xué)的問(wèn)題。生成性情境的創(chuàng)設(shè)讓每個(gè)人的思維都活躍起來(lái)，每位學(xué)生都在積極的思考，不會(huì)被動(dòng)地等待接受。

二、創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境主線開展課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)

大單元教學(xué)是時(shí)代的應(yīng)然訴求，單元教學(xué)設(shè)計(jì)突出整體性、相關(guān)性的特征。整體性主要表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的整合，突出大概念和核心概念，關(guān)注教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的整合。相關(guān)性主要表現(xiàn)在課型的選擇與教學(xué)目標(biāo)的相關(guān)；教學(xué)方法與教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的相關(guān)；教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)活動(dòng)之間和教學(xué)目標(biāo)的相關(guān)。

新課標(biāo)要求教學(xué)以實(shí)踐活動(dòng)為主線，以主題為引領(lǐng)，以學(xué)習(xí)任務(wù)為載體，整合目標(biāo)與內(nèi)容，情境與活動(dòng)、過(guò)程與活動(dòng)、過(guò)程與評(píng)價(jià)、資源與技術(shù)支持等相關(guān)要素，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)。

在大單元教學(xué)引領(lǐng)下，我在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中沿著一條任務(wù)情境主線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這個(gè)任務(wù)群在設(shè)計(jì)的大單元中可以是某個(gè)物體為主線，也可以是某個(gè)現(xiàn)象為主線。

在探究“流體的壓強(qiáng)與流速關(guān)系”一節(jié)中，以“乒乓球”這一常見(jiàn)的生活物品為主線，創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)情境來(lái)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

任務(wù)1：讓學(xué)生用吹風(fēng)機(jī)向上吹乒乓球，乒乓球不會(huì)向上飛起，而是懸浮于空中，再讓套上一紙桶后，乒乓球就向上飛起。以此作為導(dǎo)入情境，給學(xué)生設(shè)置疑問(wèn)，為什么乒乓球懸浮于空中？套上紙筒后為什么飛起？激起學(xué)生探究的欲望。

任務(wù)2：將乒乓球輕放于漏斗口，用嘴向下吹氣，觀察吹氣的過(guò)程中，乒乓球是否下落？停止吹氣時(shí)乒乓球是否下落？以此作為探究活動(dòng)，通過(guò)學(xué)生體驗(yàn)——觀察——分析歸納——總結(jié)規(guī)律（空氣流速加快，壓強(qiáng)減小）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力。

任務(wù)3：將兩個(gè)乒乓球漂浮在水面上，注射器內(nèi)充滿水，沿水面在兩個(gè)乒乓球中間噴水，觀察兩個(gè)乒乓球的運(yùn)動(dòng)情況。進(jìn)一步探究得出液體流速加快，壓強(qiáng)減小。培養(yǎng)學(xué)生全面、綜合的科學(xué)思維能力。

任務(wù)4：解釋任務(wù)1的問(wèn)題，在問(wèn)題解決中感受學(xué)習(xí)的快樂(lè)。并有效地培養(yǎng)了學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)的能力。

在“光現(xiàn)象”一章中以“光的傳播現(xiàn)象”為主線展開教學(xué)。

任務(wù)1：演示光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

任務(wù)2：演示光射到物體表面時(shí)的反射現(xiàn)象。

任務(wù)3：演示光在遇到透明介質(zhì)時(shí)的反射、折射現(xiàn)象。

任務(wù)4：演示光經(jīng)過(guò)三棱鏡時(shí)的色散現(xiàn)象。

三、創(chuàng)設(shè)小制作、小實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)情境促進(jìn)課后實(shí)驗(yàn)教學(xué)

小制作、小實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)情境教學(xué)是從生活走向物理，再?gòu)奈锢碜呦蛏畹模鼘⒄n堂的學(xué)習(xí)與未來(lái)的應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生的整個(gè)身心都投入其中。學(xué)生不僅體驗(yàn)到了知識(shí)運(yùn)用價(jià)值，而且在運(yùn)用中有效地培養(yǎng)了學(xué)習(xí)能力，并產(chǎn)生成就感。

為了讓全體學(xué)生能參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我從學(xué)生的發(fā)展考慮，在研究初期就讓學(xué)生在課后開展小實(shí)驗(yàn)、小制作活動(dòng)，并錄制成微視頻與學(xué)生共享。開展的小實(shí)驗(yàn)有“小孔成像、紙鍋燒水、瓶吞雞蛋、覆杯實(shí)驗(yàn)、測(cè)量步行速度、測(cè)量蘋果的密度、測(cè)量引體向上做的功”等；小制作有“自制照相機(jī)、自制望遠(yuǎn)鏡、自制指南針、自制電動(dòng)機(jī)、自制簡(jiǎn)易噴霧器、自制潛水艇”等。

學(xué)生錄制視頻的過(guò)程中，角色開始發(fā)生改變，由被動(dòng)的學(xué)習(xí)者變成知識(shí)的傳授者，他們用自己的體驗(yàn)學(xué)習(xí)知識(shí)，更好地展示了學(xué)生的思考過(guò)程，凸顯了學(xué)生的主體地位。拍攝視頻讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容，推進(jìn)了學(xué)習(xí)方式的改革，為學(xué)生進(jìn)行多種方式的學(xué)習(xí)提供了廣闊的空間，能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。拍攝成的微視頻便捷靈活，方便共享，豐富學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的整體認(rèn)識(shí)，提升了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，“好學(xué)”比“學(xué)好”更重要！“育人”比“育才”更根本。只要能讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)，讓學(xué)生變成課堂的主角，就不失為好的辦法。在實(shí)驗(yàn)情境教學(xué)的過(guò)程中只要我們本著“立德樹人”的總目標(biāo)，靈活運(yùn)用多種方式創(chuàng)設(shè)情境，將學(xué)生核心素養(yǎng)的形成貫穿課堂，就一定會(huì)取得很好的效果。

注：本文系山西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題研究“基于核心素養(yǎng)的初中物理情境教學(xué)策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GH-21080）。