高中物理情境教學的路徑、方法及案例研究

摘要 情境教學在高中物理課堂教學中具有舉足輕重的作用，高中物理情境教學的實施路徑包括情境創設、情境分離和情境應用三個階段；在每個階段提出具體實施方法，并結合案例進行說明，旨在為高中物理情境教學實施提供參考，促進學生物理學科核心素養發展。

關鍵詞 高中物理 情境教學 核心素養

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，創設情境進行教學，對培養學生的物理學科核心素養具有關鍵作用。在高中物理情境教學中，情境創設是幫助學生建立物理觀念的重要基礎，也是高中物理課堂教學有效開展的前提條件，但如果僅局限于情境創設，學生很難從感性認識上升到理性認識，更無法提升新知的理解與運用能力。因此需要情境創設之后將知識分離出來，引導學生獲得概括性知識；還需要引導學生在情境應用中結合所學解決實際問題。

一、情境創設是高中物理情境教學有效開展的前提條件

（一）情境創設的內涵

情境是為學生提供感性認識的有效途徑。情境創設就是需要任課教師根據一定的教學目標，圍繞教學內容，選取相應的情境素材，創設與學生已有認知產生聯系的情境，從而幫助學生形成感性認識。

與初中物理相比，高中物理內容更為抽象和深奧，學生理解起來較為困難。若要提升高中物理課堂教學的有效性，前提在于將教學內容巧妙地融入具體情境中。通過情境創設，引導學生親身經歷，化陌生為熟悉、化抽象為具體，充分照顧到學生已有的知識儲備和接受能力，讓學生在原有的觀念上更加容易接受新知識[1]。

（二）情境創設的方法

1.聯系生活經驗創設情境

學生的生活經驗涵蓋了日常生活和社會生活兩方面，可以是學生在家庭、學校以及其他日常活動場所中的個人經歷和感受，也可以是參與的社會實踐活動、接觸的不同文化和人群以及社會發生的熱點時事。教師在選擇生活經驗創設情境時，應充分考慮其與教學目標的一致性，確保情境能夠有效地承載和傳遞所要教授的內容，更要以學生的視角去選擇相應的生活經驗作為情境素材。例如，在講述時間間隔和時刻時，可以基于平時用手機照相和錄視頻的生活經驗創設情境，通過分析照片和視頻的本質特點，學生能夠發現照片記錄的是某一瞬間的畫面，視頻則是由一段時間內的無數個畫面組合而成。此情境從學生熟悉的生活經驗出發，學生能夠初步感知時間間隔和時刻概念的異同。

2.開展物理實驗創設情境

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，通過實驗創設情境能夠減少其他因素對學生的干擾，在觀察和實驗過程中有利于培養學生的科學探究能力。在實驗創設情境時，要選擇適合學生認知水平和興趣點的實驗，確保實驗內容能夠緊密圍繞教學目標展開的同時，激發學生的好奇心與求知欲，引導其主動思考和探索實驗背后的物理奧秘。例如，平拋運動教學中，以魯科版高中物理必修二的習題為素材，選取兩個盡量相同的山楂，將山楂B放在彎曲的食指與拇指之間，山楂A放在中指上，盡量使兩個山楂保持在同一高度（見圖1），然后用食指彈擊山楂A，兩個山楂同時開始運動，山楂A做平拋運動，山楂B做自由落體運動，但會發現兩個山楂幾乎同時落地。接下來，可以請幾位同學上臺向大家演示該實驗。在演示過程中會發現，無論初速度如何變化，山楂A幾乎總是與山楂B同時落地。最后提出問題：為什么兩個山楂幾乎總是同時落地呢？在這個實驗中，學生可以直觀地感受到平拋運動的特點和規律，還能提高學生的課堂參與感，引發學生的好奇心和探究欲望，促使他們深入思考平拋運動的影響因素。

3.結合史料故事創設情境

通過史料故事創設情境能夠幫助學生更好地理解物理學科的發展歷程，認識物理學在推動社會進步和科技發展方面的重要作用。史料可以是物理學史上的重要實驗、發現或理論，也可以是著名物理學家的生平事跡和貢獻，其中蘊含科學思想方法和優秀品質，有助于培養學生的科學態度與責任。結合史料創設情境過程中，教師可以運用生動形象的語言進行描繪，還可以結合圖片、視頻等多媒體資源，使故事更加生動直觀。在講述完畢后，可引導學生提出自己的見解和疑問，從而培養學生的批判性思維和創新能力。例如，在牛頓第一定律這一節中，可以充分利用教材所提供的豐富材料，為學生生動地講述這一重要定律的建立過程。通過創設這樣的史料情境，學生不僅能夠初步理解牛頓第一定律所揭示的物體運動規律，更能夠深切地感受到伽利略所采用的理想實驗的獨特魅力，進而增強學生的學習興趣，培養學生的科學態度與探究精神。

二、情境分離是高中物理情境教學有效開展的關鍵環節

（一）情境分離的內涵

學生在情境中已然形成了感性認識，而情境分離就是采用將知識從情境中分離出來的方式，完成感性認識向理性認識的轉化，引導學生獲得抽象概括的一般化知識。

高中物理課堂教學中，情境分離并不是隨意的，要掌握正確的時機。比如將情境分離放在知識的關鍵處，則具有啟迪學生思維的作用；若放在理解的疑難處，則能夠幫助學生建立物理模型、促進學生習得科學方法；如果放在思維轉折處，則會促進學生舊知向新知的遷移建構[2]。這不僅是學生獲得一般化的物理知識的過程，也是掌握科學方法、培養科學思維的過程。因此，情境分離是高中物理情境教學有效開展的關鍵環節。

（二）情境分離的方法

1.對比構建新知法

采用對比的方式構建新知就是將這些有共性和相似之處的物理知識，以直觀、形象的方式呈現出來，即尋找與所教內容相似或相關聯的物理概念或物理現象，然后將其進行比較和分析。通過比較它們的異同點，學生可以更加清晰地認識到不同物理現象之間的內在聯系和規律，從而將物理觀念從情境中分離出來，幫助學生獲得概括性的物理知識。以上文平拋運動的實驗情境為例，在激發學生思考后，從做自由落體運動的山楂B出發對比分析山楂A。通過對比分析，學生們能夠清晰地理解平拋運動可以分為水平和豎直兩個方向的運動，且在水平方向不受力，做勻速直線運動；在豎直方向只受到重力的作用，做自由落體運動。

2.圖像構建新知法

圖像的優勢在于其直觀性和可視化。使用圖像構建新知的重點是能夠結合具體的情境選擇合適的物理圖像，例如速度與時間的關系可以采用函數圖像進行展示；在熱力學定律的學習中則可以提供一幅動態的分子熱運動的模擬圖像。使用物理圖像過程中還要結合教師的引導和學生的討論，以促進學生對物理現象的深入理解，從而提煉出物理圖像中所蘊含的核心內容，達到構建新知的目的。以上文的時間間隔和時刻為例，在以照片和視頻創設情境后，可以畫一段時間軸圖像（見圖2）。例如，時間軸上的第4點可以用來表示第4秒末也可以表示第5秒初，此為時刻；而由第4點到第5點則表示第5秒（內），此為時間間隔。以時間軸上的“點”和“段”來表示時刻與時間間隔，學生能夠從圖像中清晰地了解時刻和時間間隔的概念以及本質特點。

三、情境應用是高中物理情境教學有效開展的重要保障

（一）情境應用的內涵

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，應把物理課程中所形成的物理觀念和科學思維用于分析、解決生活中的問題[3]。情境應用就是需要學生將新建立的物理觀念遷移運用到更具綜合性的情境之中，解決情境中的實際問題或者解釋其中的自然現象，以此達到深入理解所學并熟練運用的目的。

在創設情境的過程中，并不是一味地追求綜合性，還要掌握情境的難度和類型，要將情境落在學生最近發展區，保持前后情境之間的關聯性。從而引導學生在情境應用中通過對問題的分析，學生解決具體問題的經驗和策略日趨豐富，解決實際問題的能力有所提高[4]。

（二）情境應用的方法

1.深化拓展應用原情境

深化拓展原情境可以在原情境的基礎上添加一些附加條件，或者設定具體的數值，衍生出更具挑戰性的問題或任務，從而對學生的科學思維以及科學探究能力都提出更高要求。同樣以平拋運動中的實驗情境為例，在兩個山楂開始運動前，先測量出山楂的初始位置距離地面的豎直高度，然后使兩個山楂同時運動，在保證二者幾乎同時落地后，再測量出山楂A的水平位移，最后請同學們計算出山楂A的初速度。在這個情境中，學生需要運用平拋運動的相關公式和計算方法，先求出山楂A的運動時間，再由水平位移最后計算出山楂A的初速度。這一過程不僅考驗了學生對平拋運動理論知識的掌握程度，還鍛煉了學生的計算能力和問題分析能力。

2.典型元素創設新情境

抓住典型元素就要深度分析原情境，抓住其中具有突出特征或代表性的元素，可以是物理學家堅忍不拔的探索精神，也可以是物理學家設計的探究實驗等，重點是以此為依據創設情境，避免前后情境之間出現較大的跨度。以上文的史料情境為例，人教版高中物理必修一中用了一頁的內容敘述了伽利略的理想實驗，那么教師可以延續這一實驗，即采用相同的實驗器具向學生演示第二個斜面傾角逐漸減小的情況下，小球的運動情況。而在實際演示中，當傾角為0°時，小球并沒有永遠地運動下去，而是逐漸停止了運動。這時，教師可以進行提問：“為什么小球在傾角為0°時沒有永遠運動下去呢？這與牛頓第一定律是否矛盾？請運用你所學的物理知識來解釋。”在這個情境中，通過實際操作和問題引導，將理論知識與實際應用相結合，學生不僅能夠更深入地理解牛頓第一定律的內涵和應用條件，還能夠培養他們運用物理知識解決實際問題的能力。同時，這也是培養學生探索精神的過程。

四、結束語

當前，成為國內外基礎教育研究熱點的核心素養，其在本質上強調的是一種個體應對特定情境時調動心理資源滿足復雜需求的勝任力，情境實現了對學生過去、現在和未來的連接[5]。通過高中物理情境教學的理論研究與實踐探索，學生可以在情境中學習和運用物理知識、發展科學思維、掌握科學方法，還能夠通過情境蘊含的思想獲得精神上的升華，進而提升學生物理學科核心素養、促進學生全面發展。

[參考文獻]

[1]李鑫.促進學生積極情感體驗的化學教學情境設計[J].中小學教學研究，2019（3）：57-63.

[2]羅明江，龍紅利，秦紅霞.中學物理情境教學研究進展述評[J].中學物理，2022，40（19）：9-12.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]吳喆，何善亮.物理教學的“情境化”“去情境化”與“再情境化”[J].物理教師，2017，38（11）：21-25.

[5]郭艷芳.情境的二重性與中介作用——探討促進學生發展的情境教學路徑[J].四川師范大學學報（社會科學版），2021，48（4）：126-131.

（責任編輯：武亮）