融境溯源構建促學生發展的高中物理“五環”教學模式

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）17-0044-04

當前，高中物理教學面臨兩大挑戰：一是傳統“知識灌輸\"模式難以契合2017年版普通高中物理課程標準對物理學科核心素養的培育要求；二是情境化、探究性學習與評價體系割裂，致使教學效率低下。

對梧州市兩所中學進行課堂觀察發現，教師平均每節課知識講解時間占比達 82.3%（n=36 課時），涉及知識生成過程的課時僅占 17.6% ，情境創設覆蓋率不足 25% 。課后測試顯示，學生遷移應用類題目的正確率 （43.7%） 顯著低于識記類題目（ 89.2% ），科學探究能力測試平均分僅為61.5分（滿分100），印證了單純知識傳授難以培養學生學科核心素養的現實。

雖有研究提出情境教學、5EX模型等策略，但實證數據顯示，現有模式課堂實施問題較多： 74.3% 的情境創設僅停留在圖片展示，表層化嚴重；僅12% 的課堂嵌入過程性評價，且反饋滯后。鑒于此，本研究以“融境溯源”為理論基點構建高中物理“五環\"教學模式。對比實驗班（ 課時）與對照班（ ln=162 課時）教學發現，新模式下，學生情境問題解決中的高階思維參與時長從8.2分鐘增至19.5分鐘，單元知識結構圖構建完整度提高 37.4% 驗證了教學評一體化設計的有效性。這一探索為應對《中國高考評價體系》“無情境，不命題\"的變革需求提供了可操作方案。

一、理論基礎與研究綜述

（一）研究文獻述評

自2017年版普通高中物理課程標準頒布以來，核心素養導向的教學轉型成為研究焦點。已有研究多維度探索實踐路徑：王明洲提出情境教學策略，以生活化場景促進知識遷移，但未解決學科本質追溯與情境深度融合問題；顏國英等構建5EX模型，強調實驗驅動思維發展，課堂觀察卻顯示其評價環節與教學脫節（僅 12% 的課堂嵌入過程性評價）。

近年研究進一步細化路徑，如胡成等設計問題鏈強化邏輯推理，劉健智等[4]通過STEAM跨學科整合提升創新能力，但 74.3% 的課堂情境停留在素材展示，未觸發學科本源思考（如牛頓定律教學僅 13.5% 涉及概念演化史）。研究缺口顯現：現有模式或重情境形式而輕學科內核，或重知識結構化而輕情境遷移，導致核心素養培育碎片化。這凸顯了重構教學模式的必要性一需在情境驅動與學科溯源間建立雙向聯結機制，這正是本研究“融境溯源”理念的立論基礎。

（二）融境溯源的理論闡釋

“融境溯源\"包含雙重邏輯：一是以情境為載體激活學生認知沖突；二是追溯知識生成過程，強化學生對科學本質的理解。二者有機結合，可突破“情境表面化”局限，實現深度學習目標?！叭诰乘菰础钡睦碚摽蚣苋鐖D1所示。

圖1“融境溯源\"理論框架

具體涵蓋以下三個方面：

1.情境驅動：以情境激活認知鏈條

情境層通過對生活案例、科學實驗、歷史溯源等情境的獨立應用或組合應用，為“問環一探環—析環一用環一評環”五環教學確定認知起點，引導學生開啟學習。其核心是利用情境具象化（如汽車剎車距離分析、法拉第電磁感應日記）引發學生認知沖突，將抽象問題轉化為可探究任務[5]。提出并展開核心問題，構建“現象觀察 $$ 變量識別 $$ 規律推演 $$ 實踐驗證\"的階梯式問題鏈，驅動模型建構思維。在此過程中，“問環\"激活探究動機，“探環”通過探究建立物理模型（如動量守恒方程）實現思維具象化，“析環\"揭示規律的內在邏輯，“用環\"檢驗模型遷移能力，“評環”借助誤差分析與方案優化完成閉環反饋。模型建構貫穿教學全程，既是問題解決的思維載體，又是“五環\"推進的階段成果，最終形成“情境激活 $$ 問題驅動 $$ 模型反哺”的動態教學循環。

2.學科溯源：教師引領顯化思維范式

學科溯源層聚焦“析環\"的本質追問，教師以階梯式問題引導學生穿透現象表層，直抵物理原理內核。如在圓周運動教學中，從過山車轉彎的向心力分析出發，通過“速度方向變化本質 $$ 向心加速度產生條件 $$ 牛頓第二定律表達式重構”的問題鏈，錨定運動和力的因果關系，體現運動與相互作用觀念。引導過程中，教師需把握原理顯化與方法建模（將復雜問題拆解為“受力分析一運動分析一方程聯立\"的思維程序）兩個維度。通過設計“現象 $$ 模型 $$ 方程 $$ 規律”的遞進路徑，使學生自發追溯至牛頓運動定律、能量守恒等學科根基，實現知識結構與思維范式的同步深人[6]。這種引領使“析環”突破單純的解題訓練，轉向科學思維范式的建構，最終實現知識掌握與素養培育的同頻共振。

3.素養生成：評價應用驅動發展進階

素養層通過“用環”與“評環\"實現育人價值的自然生成.“用環”促進學生將模型遷移至新情境，完成知識向能力的轉化；“評環”經反思優化，推動批判性思維與元認知能力發展。教師設計工程優化類任務（如改進太陽能小車傳動裝置），引導學生在技術約束與物理規律間進行價值判斷，促進知識應用、科學探究與責任意識協同發展。這種“實踐檢驗 $$ 反饋迭代”的螺旋式進階，體現“五環\"教學“用評互促”的內在邏輯，更彰顯學科核心素養培育從認知建構到行為外化的生態演進。

總之，“融境溯源”通過情境與學科本源的深度交織，重構課堂教學的意義框架：不僅要傳遞知識，更要進行科學思維的重演、科學精神的傳承與核心素養的培養。

二、高中物理\"五環\"教學模式詳解

高中物理“五環\"教學模式由問環、探環、析環、用環、評環構成。該模式以創設情境、提出優質問題為起點，借助“融境溯源\"引導學生探尋物理知識根源，激發其探索欲望。五個環節緊密銜接，從問題提出到探究建模，再到分析、應用與評價，全方位推動學生吸收知識、提升能力與發展思維。

（一）模式設計及運行流程

“五環\"教學模式以“情境一問題一探究一分析一應用一評價\"為邏輯主線（如圖2），依托4人或6人學習小組，聯動情境層、學科本源層與素養層。該模式以真實情境驅動問題生成，引導知識溯源探究學科本質，借助科學史（如光學發展中的波粒之爭）揭示知識生成過程，培育質疑創新精神；通過模型建構與多維分析深化概念理解，于實踐應用中促進遷移創新，最終形成“知識產生一知識建構一知識應用\"閉環評價體系，有效破解知識碎片化困境，實現深度學習與核心素養的融合發展。

圖2“五環\"教學模式流程圖

問環：借助實驗、生活案例等情境，激發學生提出問題的欲望；引導學生分解問題，形成遞進式問題鏈，再開展分析、建模等教學環節（如圖3）。

圖3“問環\"簡圖

探環：強調從物理

問題出發，引導探究者首先搭建基礎模型框架，再融入關鍵影響因素。隨后，通過分析、推演、驗證等科學探究過程，逐步添加并優化相關參數。這一深度探究建模過程，使學生能更清晰地把握物理現象的內在機理，最終構建出既契合實際又便于應用的實用物理模型（如圖4）。

（二）“五環”教學模式的應用實例

在曲線運動教學中，采用“五環\"教學模式，可按以下流程進行

1.問環

課前讓學生做“棍子提重物\"小實驗（如圖5）：將裝有半瓶水的礦泉水瓶與鑰匙通過細繩相連，用一根棍子在靠近礦泉水瓶處快速提起細繩，遠端的鑰匙就會繞棍子一邊轉動一邊上升，最終繞在棍子上，從而把近端的礦泉水瓶提起來。教師先拍攝視頻，再利用視頻慢鏡頭重放。

圖5棍子提重物

學生：鑰匙上升時為何會做曲線運動而繞上桿？

教師：此現象屬于什么問題？應該怎么處理？

圖4探環建模過程示意圖

學生：屬于“運動與力”問題，需對鑰匙進行受力分析與運動分析（如圖6），再判斷其運動情況

圖6運動與力

教師：此前我們僅學習了速度 的關系與力在同一直線上時物體的運動，若速度與力不在同一直線上，物體會如何運動呢？我們該從哪些方面進行研究？

學生：我猜物體會做曲線運動，可從曲線運動方向和軌跡方面進行研究。

學生分組討論，最終形成問題鏈： ① 曲線運動的瞬時速度方向如何？ ② 曲線運動的軌跡與速度方向、受力方向有何關系？ ③ 物體做曲線運動的條件是什么？

2.析環與探環

先讓學生觀看砂輪磨刀視頻，再組織學生分組進行墨水小鋼球曲線運動實驗（用墨跡記錄軌跡、分析各點速度方向），結合極限理論推證曲線運動瞬時速度的方向沿該點切線。接著演示小鋼球從斜面滾下經磁鐵位置時的路徑變化，引導學生歸納曲線運動的條件：合力方向與速度方向不在同一直線。最后依托實驗數據推演探究出物理模型，以簡潔的矢量化圖示（如圖7）呈現軌跡、速度與受力方向的空間關系。

圖7軌跡、速度與受力方向的空間關系

3.用環與評環

各小組討論 v 與 F 的夾角為銳角、直角、鈍角時（如圖8）物體會做什么運動。

學生：當力與速度方向成銳角時，力使物體做加速曲線運動；當力與速度方向成直角時，力不改變物體速度大小；當力與速度方向成鈍角時，力使物體做減速曲線運動。

教師：在生活中你們見過這三種情況嗎？

學生：見過。打羽毛球時，羽毛球上升、到達最高點、下降過程分別對應這三種情況

[評價反思]引導學生回顧“棍子提重物”實驗，思考鑰匙在上升時為何脫離直線軌跡，以及沿曲線

繞上桿的本質。

圖8 σ_v 與 F 的夾角情況

圖9放重物

[應用遷移]按運動與力的關系，若將礦泉水瓶放下（如圖9），鑰匙會繞上桿嗎？讓學生操作、觀察，再重復分析整個過程。

以上實例是借助曲線運動溯源物理觀念中運動與相互作用觀的可視化過程。“五環”教學以情境引入、“問環”激發思考，借助小組討論促進合作探究，“評環\"中反饋提升。這一閉環流程助力學生理解曲線運動瞬時速度方向與條件，全方位培養科學思維、科學探究及科學態度與責任等核心素養，為其全面發展筑牢根基

三、“五環”教學模式的實踐成效與反思

在高中物理教學中，基于“融境溯源”的五環教學模式漸顯獨特價值。該模式以創設多元情境為起點，經“問環、探環、析環、用環、評環\"五環，引導學生追溯物理事實的本源，系統培養學生的科學思維與科學探究能力。此創新模式既契合課程標準要求，又經教學實踐驗證有效。

（一）教學實踐與數據分析

選取梧州市兩所高中（實驗班 n=60 課時，對照班 n=60 課時）進行一學期的實驗研究，數據詳見表1。

結果表明，實驗班在核心素養維度均顯著優于對照班（ Φ_plt;0.05 ，驗證模式有效性。

對采用“五環\"教學模式的80節課中的學生參與行為展開研究，觀察數據詳見表2。

表2各環節學生行為觀察數據

注：傳統教學中學生未分組，課堂參與度約 40%

結果表明，該模式顯著提升學生課堂參與度（實驗班較對照班提升 32% ）、科學探究能力（測試成績平均提高 21.5% 及批判性思維水平（自評得分增長 18% ）。組建小組后，合作探究與展示交流環節凸顯“以學生為主體”的教學理念，驗證了模式的可操作性。不過，實踐仍需引導學生深度思考，以進一步提升學習效果。

（二）實踐成效與挑戰

“五環\"教學模式突破傳統“環節孤立\"的局限，達成“情境一知識一素養”螺旋式上升。

情境融合與追溯本質：以“電磁感應\"教學為例，重現法拉第實驗，學生既掌握規律，又理解科學探索的曲折性。

教學評動態閉環：評價貫穿各環節（如“用環”中的方案互評），確保目標達成度可監測。

當前高考評價多借助情境考查知識來源，對學生素養要求高，教師需從講授者轉變為引導者，但部分教師存在適應性障礙。同時，教學情境設計難度大，需平衡生活化、實驗化與學科深度，避免形式化。

四、結束語

高中物理“五環\"教學模式深度契合新課標與高考評價體系，緊扣物理學本源，秉持教學評一體化理念，通過創設多元活動全方位促進學生核心素養提升，是契合現代教學需求、促進學生發展的先進育人模式。該模式在梧州市兩所中學深度實踐后，孕育出以學程為主線的教學資源體系，涵蓋新課、復習課、講評課等多種課程類型，成效顯著，有力推動學生全面發展。

[參考文獻]

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[2」顏國英，閆立雯，陳海深.中學物理學習活動5EX模型的構建與案例研究[J].物理教學，2024，46（11）：48-52，43.

[3]胡成，何迪倩，石美玲.課前學習診斷支持下的物理問題鏈教學設計：以“波長、頻率和波速”教學為例[J]物理教學，2024，46（1）：7-11.

[4]劉健智，胡惠琪.物理教學融入STEAM教育：物理一STEAM課程教學模式的構建[J].物理教學，2022，44（6）：15-19.

[5」祥卿，步進.情境認知與學習理論下的語文教學模式[J].文學教育（下），2023（4）：155-157.

[6]陽洪超.滲透科學本質觀的高中物理教學策略探析：以“能量守恒定律與能源”為例[J].數理化解題研究，2022（24）：59-61.

（責任編輯 黃春香）