創(chuàng)設(shè)實境：初中物理“密度”概念教學(xué)的增效嘗試

吳剛 周慧玲

摘要：情境化教學(xué)是物理課堂教學(xué)的重要特征，也是物理課堂教學(xué)效果提升的重要抓手。當(dāng)前，初中物理課堂教學(xué)中存在著創(chuàng)設(shè)物理情境“乏、浮、偏、繁”的現(xiàn)象，影響課堂教學(xué)效果的提升，鑒于此，本文以初中物理“密度”概念教學(xué)為例，以學(xué)生為中心，創(chuàng)設(shè)物理實境；以問題為導(dǎo)引，以實境為抓手，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究的過程中，培養(yǎng)科學(xué)思維，樹立物理觀念，提升課堂教學(xué)效果，落實學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實境 密度 教學(xué) 情境 核心素養(yǎng)

一、問題的提出

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出：初中物理教學(xué)要堅持以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，強調(diào)構(gòu)建真實問題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力，發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

當(dāng)前，初中物理情境化教學(xué)中存在著一些問題。例如，情境創(chuàng)設(shè)“乏”，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；情境創(chuàng)設(shè)“浮”，不能緊密貼合學(xué)生的生活實際；情境創(chuàng)設(shè)“偏”，不能與教學(xué)目標(biāo)有效貼合；情境創(chuàng)設(shè)“繁”，不能有效提煉探究主題等一系列問題，導(dǎo)致課堂教學(xué)效率低下。如何讓物理課堂教學(xué)變得更為高效成為擺在所有物理老師面前的一道亟待解決的問題。

二、增效嘗試——創(chuàng)設(shè)實境

所謂創(chuàng)設(shè)實境是立足情境化教學(xué)基礎(chǔ)之上的一種提升性嘗試，創(chuàng)設(shè)更新奇有趣、更貼近生活實際和工程實踐、更能緊扣教學(xué)目標(biāo)、更加主題鮮明的物理教學(xué)情境。通過創(chuàng)設(shè)實境，讓學(xué)生獲取第一手真實的感性素材，加深學(xué)生對創(chuàng)設(shè)實境的印象，經(jīng)過科學(xué)的組織、合理的使用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)、提升學(xué)習(xí)實效，加速以“教師為中心”的教學(xué)模式向以“學(xué)生為中心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

三、實境化教學(xué)的實施

（一）課標(biāo)指引，通盤考慮，布局謀篇

“密度”一節(jié)隸屬《課程標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容框架一級主題——物質(zhì)，二級主題——物質(zhì)的屬性的學(xué)習(xí)范疇，《課程標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容要求為課堂教學(xué)指明方向，也為學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定提供依據(jù)。本節(jié)要求：通過實驗，理解密度；會測量固體和液體的密度；能解釋生活中與密度有關(guān)的一些物理現(xiàn)象。課程標(biāo)準(zhǔn)是對物理課程學(xué)習(xí)的最基本要求，這些基本要求具體到教學(xué)實踐中可以有對達成目標(biāo)的方式和路徑有多樣化的呈現(xiàn)。對于本節(jié)概念教學(xué)，首先通過對學(xué)情的分析和《課程標(biāo)準(zhǔn)》的解讀明確了教學(xué)目標(biāo)；通過游戲?qū)嵕车慕馕觯l(fā)現(xiàn)要探究的問題，依據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識經(jīng)驗提出猜想和假設(shè)；經(jīng)歷固體的質(zhì)量和體積關(guān)系的探究過程，認(rèn)識物體的一種屬性——密度，同時發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力；通過運用密度概念解釋實際生活中的現(xiàn)象，深化對密度概念的理解，讓學(xué)生感受到物理學(xué)就在我們身邊，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

（二）創(chuàng)設(shè)實境，引入新課，激發(fā)興趣，促進思考

1.針對原有教材設(shè)計的思考

滬科粵教版教材（以下簡稱教材）為激發(fā)學(xué)生求知欲引出探究課題——物體質(zhì)量與體積的關(guān)系，教材設(shè)計了“鐵塊質(zhì)量比木塊質(zhì)量大嗎？”的問題情境。這樣的問題情境通過插圖呈現(xiàn)，直接從問題引入，指向性強、知識性強，在一定程度上能夠激發(fā)學(xué)生思考、促進探究性學(xué)習(xí)，但是插圖呈現(xiàn)和直接從問題引入的設(shè)計缺少足夠的趣味性，對初中學(xué)生好奇心的激發(fā)度不夠，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)的欲望積累度不夠，致使該設(shè)計的目標(biāo)達成度不高，難以使學(xué)生快速進入思考快車道。同時問題的直接提出未能充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，難以實現(xiàn)讓大多數(shù)學(xué)生“學(xué)得更有成效”的目的。

2.基于認(rèn)知，重設(shè)實境，激趣促思

認(rèn)知具有選擇性和指向性，要想讓學(xué)生在間而不斷的學(xué)科教學(xué)中快速轉(zhuǎn)換思維，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望，主動投入新科目學(xué)習(xí)中是較為困難的。為了很好地應(yīng)對這一困境，教師要使出渾身解數(shù)，激發(fā)創(chuàng)造性思維，依據(jù)學(xué)科特點和認(rèn)知規(guī)律來創(chuàng)設(shè)真實、有趣、境深的教學(xué)實境，幫助學(xué)生調(diào)整原有認(rèn)知的選擇和指向，以期迅速抓住學(xué)生內(nèi)心的浮萍，激起學(xué)生求知的漣漪，促進學(xué)生主體性思考，提升活動的有效性。

在教學(xué)中，筆者設(shè)計了一個游戲?qū)嵕场日l力氣大。盡可能降低個體學(xué)習(xí)能力差異的影響來構(gòu)建實境，通過簡單的游戲來提升學(xué)生課堂參與度。為此，從體育組找來兩個不同材料、形狀顏色一樣的杠鈴，一個質(zhì)量較小、一個質(zhì)量較大，以此器材為核心設(shè)計游戲，讓一個強壯的男生和一個瘦弱的女生參與游戲。利用認(rèn)知具有選擇性和指向性的特點，使學(xué)生形成“強壯的男生的力氣一定比瘦弱的女生的力氣大，強壯的男生一定能舉起杠鈴，而瘦弱的女生很難舉起杠鈴”的認(rèn)知。為了制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生積極思考，讓男生舉質(zhì)量大的杠鈴，讓女生舉質(zhì)量小的杠鈴（學(xué)生事先不知道杠鈴的質(zhì)量大小），結(jié)果就會出現(xiàn)與學(xué)生認(rèn)知不同的結(jié)果。這樣有趣的游戲?qū)嵕晨梢匝杆僮プW(xué)生內(nèi)心的浮萍，制造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動性，促使他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)問題，從而建構(gòu)真實、趣值、境深的物理實境，讓全體學(xué)生在游戲?qū)嵕持胁恢挥X地融入實境、發(fā)現(xiàn)問題，促進主體性思考。

3.基于“對話”，解析實境，發(fā)展科學(xué)思維

正如有人所說的那樣“物理是種欲望”，一種看到什么都想理解的欲望。正是這種欲望驅(qū)使著學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問題，在不斷解析問題的過程中鍛煉思維、培養(yǎng)探究能力。在“密度”概念教學(xué)之初，筆者基于“比誰力氣大”的游戲?qū)嵕常圃炝藢W(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)求知欲望，讓學(xué)生同“自身的對話”、同“伙伴的對話”和同“實境的對話”，在對話中觀有所獲、思有所得。通過“對話”和教師的引導(dǎo)，學(xué)生對客觀物理實境進行解析，同時將其與已經(jīng)掌握的物理知識進行深度連接。隨著學(xué)生思考的不斷深入，感性素材不斷地被思維加工，探究課題也被梳理出來。

（三）創(chuàng)設(shè)實境，推進新課，科學(xué)探究，培養(yǎng)能力

1.針對原有教材設(shè)計的思考

教材中雖然重點強調(diào)了學(xué)生實施的科學(xué)探究實驗，但是對于學(xué)情未能充分考慮，對在實驗過程中可能遇到的困難預(yù)估稍有不足。例如，在實驗過程中，學(xué)生可能會出現(xiàn)實驗儀器操作不規(guī)范、實驗結(jié)果記錄不準(zhǔn)確、實驗數(shù)據(jù)整理凌亂、數(shù)據(jù)挖掘不到位等一系列問題，這樣會浪費課堂教學(xué)時間，影響實驗探究的推進，更有甚者，為解決實驗過程中出現(xiàn)的特定問題，從而導(dǎo)致教學(xué)重難點偏離、教學(xué)目標(biāo)錯位的后果，這嚴(yán)重制約了實驗育人功能的發(fā)揮。

2.教師主導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)實境，科學(xué)探究

問題、證據(jù)、解釋、交流是科學(xué)探究的核心節(jié)點。通過“對話”，學(xué)生歸納提煉出進一步探究的問題：物體質(zhì)量與體積有什么關(guān)系？筆者為了讓探究思路能夠清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，借助GitMind思維導(dǎo)圖軟件梳理探究思路，利用信息技術(shù)設(shè)計“可視化”思維實境，讓整個探究的流程以思維導(dǎo)圖的形式展示出來，這有利于學(xué)生對整個探究過程和所涉及的操作環(huán)節(jié)的把握，幫助學(xué)生找到探究活動的關(guān)鍵節(jié)點，同時提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

為了獲得更科學(xué)的一般性數(shù)據(jù)，筆者事先將學(xué)生分成4組，每組針對一種材質(zhì)的物體分別進行質(zhì)量和體積的測量，并適時借助希沃系統(tǒng)進行個別實驗操作演示，利用視頻演示天平測量物體的質(zhì)量，利用量筒測量物體體積，這樣做可以兼顧不同層次的學(xué)生，及時對他們進行指導(dǎo)，讓學(xué)生通過視頻演示及時發(fā)現(xiàn)、修正、反思自己的不足，規(guī)范實驗操作，提升實驗操作的教學(xué)效果；為了更方便直觀地收集、梳理、分析、歸納數(shù)據(jù)，筆者借助Excel表格和PPT進行數(shù)據(jù)收集，讓所有組的學(xué)生將自己所測量的數(shù)據(jù)上報，通過Excel表格進行記錄，讓所有學(xué)生成為活動的實施者，都有活動的參與感，讓每位學(xué)生都成為課堂的主人，在穩(wěn)步推進課堂教學(xué)的同時，促進合作探究式學(xué)習(xí)。利用Excel表格在數(shù)據(jù)處理、分析上的便捷性繪制出相應(yīng)的質(zhì)量體積（mv）圖像，最后教師引導(dǎo)同學(xué)們討論分析、交流與合作，順利得出“同種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積成正比，不同物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積之比一般是不同的”這一結(jié)論，借此引出比值定義法，提出密度的概念，并給出定義式（ρ=m/v）。

基于教師為主導(dǎo)這一教學(xué)思想，筆者讓全班學(xué)生分組合作，通過對科學(xué)探究過程中核心節(jié)點和困難實驗環(huán)節(jié)的把握，將信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合，利用信息技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面的便捷性，以及圖像顯示方面的直觀性來創(chuàng)設(shè)突破教學(xué)重難點的實境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗探究過程，同時讓學(xué)生討論交流，順利得出結(jié)論。整個科學(xué)探究過程中，教師要有效地引導(dǎo)學(xué)生充分參與，使學(xué)生體會到探究成功的滿足和收獲的喜悅，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自信心，并通過科學(xué)探究的過程復(fù)盤，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度，落實物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.學(xué)生主體，融入實境，科學(xué)探究

讓學(xué)生親自動手操作，參與實驗過程本身就屬于情境化教學(xué)，且教學(xué)效果極好。針對傳統(tǒng)物理教學(xué)中學(xué)生參與實驗動手操作較少的現(xiàn)象，教學(xué)中學(xué)生的主體地位沒有得到充分發(fā)揮，這樣不僅嚴(yán)重影響實驗的質(zhì)量，還制約了學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)造力。因此，筆者在進行本節(jié)課的教學(xué)時，以學(xué)生為主體，更多地讓學(xué)生自己動手實踐，在進行實驗過程中，適當(dāng)?shù)貙€別學(xué)生給予指點和幫助，促使他們有效地完成整個測量過程。結(jié)合學(xué)生的實際情況以及目前存在的一些問題做出及時調(diào)整，提高了學(xué)生對課題的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力和物理思維能力，從而有效提升課堂教學(xué)效果。

（四）基于實境，運用知識，深化理解

1.照應(yīng)引入，解決沖突，樹立物理觀念

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過探究發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律，必須要在實踐中進行檢驗，才有可能讓“物理有用”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔锢頌槲宜谩薄９P者針對新課引入時設(shè)計的游戲?qū)嵕常寣W(xué)生針對此實境進行分析、建模，提煉出關(guān)鍵點：相同體積下，鐵塊和橡膠塊的質(zhì)量大小不同的關(guān)鍵在于密度不同。通過簡單計算即可發(fā)現(xiàn)相同體積下鐵塊的質(zhì)量與橡膠塊的質(zhì)量之比接近8∶1。至此，學(xué)生明白了：體積一樣的杠鈴，物體密度的不同導(dǎo)致了男同學(xué)舉的杠鈴的質(zhì)量比女同學(xué)舉的杠鈴的質(zhì)量大得多，于是出現(xiàn)了情理之中意料之外的現(xiàn)象。通過對實境的解析，運用結(jié)論解決認(rèn)知沖突，形成思維閉環(huán)，加深知識鏈接，樹立物質(zhì)觀的同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

2.基于遷移，加深理解，內(nèi)化物理觀念

孤立的知識就像沙礫，只有關(guān)聯(lián)才能將其聚沙成塔，形成穩(wěn)固的知識晶體。從“密度概念提出”到“密度概念形成”仍有很長的路要走。在深化、建構(gòu)密度概念的時候，為了讓學(xué)生更好地理解“密度是對相同體積內(nèi)的物質(zhì)多少的度量”。筆者設(shè)計“類比實境”，基于“貼近生活實踐”的理念，列舉了多個生活中學(xué)生熟悉的實境進行類比，拓展延伸知識，促進密度概念的正向遷移。在列舉的過程中，借助信息技術(shù)，讓實境更生動、更真實、更容易，讓學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想，從而更好地理解物理概念，建立知識范式。例如，通過多媒體生動地呈現(xiàn)：池塘里密密麻麻的錦鯉——池塘里一定空間內(nèi)的魚越多，魚群密度越大；停車場里擁擠的車輛——相同空間里停放的車輛越多，車輛密度越大。通過多媒體技術(shù)真實地呈現(xiàn)生活場景，學(xué)生一目了然，可以直觀了解“密度是對相同體積內(nèi)的物質(zhì)多少的度量”，高效地理解“密度”的概念。正所謂一“圖”勝千言，既節(jié)省了教學(xué)時間，又便于教學(xué)節(jié)奏的把控，提升教學(xué)實踐成效。讓學(xué)生思考、討論之后，并用自己的語言說出更多生活中關(guān)于“密度”的場景，并解釋這種密度差異該如何定量地表述出來的。

“密度”概念在生活中的體現(xiàn)，讓學(xué)生了解并深度理解了密度的差異反映的是不同物體“體積相同時所含物質(zhì)多少”的差異。

結(jié)語

課堂是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的主陣地，高效的物理課堂教學(xué)就要緊扣物理學(xué)科的特點，靈活運用各種條件，充分結(jié)合學(xué)生的知識經(jīng)驗，針對教學(xué)內(nèi)容來構(gòu)建物理實境，通過物理實境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生主動思考；以問題為線索創(chuàng)設(shè)實境，實施科學(xué)探究，發(fā)展科學(xué)思維；在實境中運用知識解決問題，培養(yǎng)能力，樹立物理觀念；在高效實施課堂教學(xué)的同時滲透科學(xué)態(tài)度和責(zé)任；達成情境化教學(xué)增效的目標(biāo)，期望能夠以“實境”教學(xué)之風(fēng)，激教學(xué)增效之漣漪，起素養(yǎng)培養(yǎng)之大勢。

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責(zé)任編輯：唐丹丹