趙洪英 張小琳

摘?要：物理情境教學(xué)是指創(chuàng)設(shè)或引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理情境，使學(xué)生在參與的情境中學(xué)習(xí)，產(chǎn)生情感體驗及思想體驗，促進學(xué)生主動參與物理知識的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng).本文以“超重和失重”為例，從借助技術(shù)參數(shù)及思想體驗的情境和利用自助實驗的情境兩個方面進行闡述.

關(guān)鍵詞：真實情境;核心素養(yǎng);策略

文章編號：1008-4134（2020）05-0022中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

基金項目：北京市海淀區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點關(guān)注課題“基于核心素養(yǎng)的跨學(xué)科案例研究”（課題編號：HDGH20190039）.

作者簡介：趙洪英（1973-），女，黑龍江人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)及跨學(xué)科教學(xué);

張小琳（1989-），女，黑龍江人，中學(xué)二級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)及跨學(xué)科教學(xué).

1?真實情境教學(xué)

真實情境教學(xué)是指在物理教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)或引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知水平的物理情境，使學(xué)生在參與的情境中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，產(chǎn)生情感體驗，促進學(xué)生主動參與物理知識的學(xué)習(xí)，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng).

學(xué)生是學(xué)習(xí)活動的參與者，不是被動的觀察者.情境教學(xué)注重情境的作用，學(xué)生參與情境，在與情境交互作用過程中完成知識的學(xué)習(xí).學(xué)習(xí)者對情境進行的思考，在處理不同情境問題時，能從之前的思考中獲得解決辦法.達(dá)到激發(fā)思維、維持思維、促進思維的目的.情境教學(xué)要求關(guān)注和提升文化與物理背景的認(rèn)知.

情境的參與有兩種方式，一種是實際參與情境之中，如創(chuàng)設(shè)實驗情境，學(xué)生參與其中;另一種是思想?yún)⑴c情境之中，學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)的過程，通過自己的實際活動或思維活動提升學(xué)科核心素養(yǎng).

真實的情境，更加深入地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機;盡可能發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯誤的前概念，促進學(xué)生順利解決真實情境中的問題.

2?基于核心素養(yǎng)的真實情境教學(xué)策略

2.1?策略一：利用技術(shù)參數(shù)及思想體驗的真實情境

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，很多參數(shù)可以為物理教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)所用.結(jié)合一些技術(shù)參數(shù)及物理規(guī)律，能夠推斷一些物理量的數(shù)值.這些技術(shù)參數(shù)、物理規(guī)律及物理量的數(shù)值，構(gòu)成一個有實際意義的情境.這些情境具有真實性，具有很高的教學(xué)價值、學(xué)習(xí)價值和社會價值.這些技術(shù)參數(shù)具有可搜索性，師生可以根據(jù)需要進行搜索，為搭建和創(chuàng)設(shè)情境所用.利用技術(shù)參數(shù)創(chuàng)設(shè)情境，形成珍貴的情境素材，引導(dǎo)學(xué)生進行思想體驗，從而激發(fā)、維持、促進學(xué)生思維.

2.2?策略二：利用實驗的真實情境

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，利用實驗的情境教學(xué)有以下兩個原則.

2.2.1?器材的簡單性

麥克斯韋說過，實驗的教育價值與器材的復(fù)雜程度成反比.實驗設(shè)計簡單，現(xiàn)象明顯，由現(xiàn)象能夠推進對規(guī)律的認(rèn)知，建立現(xiàn)象與規(guī)律之間緊密的、水到渠成的聯(lián)系.

2.2.2?學(xué)生的有效參與性

學(xué)生有機會觀察實驗現(xiàn)象，會對其理解有幫助.如果在觀察的基礎(chǔ)上，增加學(xué)生實驗的參與性，就能夠增強學(xué)生的親身體會，促進學(xué)生物理科學(xué)思維的起點.學(xué)生在思維、參與、體會、思維的線索中循序漸進發(fā)展.在教學(xué)條件可能的情況下，從實驗器材、實驗操作、實驗體會幾個環(huán)節(jié)均要突出增強學(xué)生的參與性.

3?案例——超重和失重

人民教育出版社1979年12月出版的教材中，沒有編排超重和失重的內(nèi)容.1983年11月出版的教材中開始編排超重和失重內(nèi)容.開篇說到：“自從人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來，人們談到超重和失重.”筆者認(rèn)為，之所以之前的教材沒有編排，其中的一個原因可能是，當(dāng)時我國航天發(fā)射數(shù)次較少，超重與失重出現(xiàn)在新聞傳媒上的次數(shù)也少見.幾十年前的日常生活中沒有電梯?，沒有過山車，更沒有載人航天（我們的載人航天2003年第一次成功發(fā)射）.如今電梯分布于各種高度的建筑物中，超重和失重現(xiàn)象變得普遍.載人航天及微重力實驗進展快速，祖國在航天方面取得連續(xù)突破的進展，使得超重和失重的社會價值越來越高.

從教材的編排及近年來生活的變化及航天事業(yè)的發(fā)展兩個角度，進行超重和失重的情境教學(xué)有實際的基礎(chǔ)和價值.

3.1?利用技術(shù)參數(shù)及思想體驗的情境串

情境串由四個情境（流程如圖1）及各自的思想體驗組成.

情境1：火箭發(fā)射時，宇航員要承受超重的考驗.某火箭發(fā)射過程中，有一段時間的加速度達(dá)到3.5g.該宇航員對座椅的壓力為自身體重的幾倍.

思想體驗1：以師生對話的形式進行.

分析計算可知，大約為自身體重的4.5倍.

師：試想，在平時生活中，我們對地面的壓力與自身重力大小相當(dāng).如果一個體重與你相當(dāng)?shù)娜苏驹谀愕募缟?，那么你對地面的壓力達(dá)到重力的幾倍.你曾經(jīng)體驗過嗎？

生：2倍.體驗過（這時，學(xué)生興趣很濃，有的學(xué)生在平時體驗過，有的學(xué)生沒能體驗過）.

師：要想達(dá)到你對地面的壓力是自身體重的4.5倍，相當(dāng)于壓在你身上的重物大約是自己體重的3.5倍.試想，什么樣的體驗，你曾經(jīng)試過嗎？

教學(xué)分析：這種情況，學(xué)生均沒有體驗過.在一步一步的追問和深度回憶中，實現(xiàn)了思想體驗.

情境2：上面情況下，平時重力為10N的體內(nèi)臟器，在該超重過程中需要的支持力有多大？

分析計算可知，需要45N的支持力.

思想體驗2：以師生對話的形式進行.

師：如果你是宇航員的內(nèi)臟，此時與平時相比，有何不同體驗.

生：平時，周圍支持我的10N的力就夠了，現(xiàn)在需要45N的力，恐怕周圍臟器一時適應(yīng)不了.

情境3：基于以上分析，火箭升空時，宇航員通常采取什么樣的姿勢？是直立、坐姿，還是相對合適的躺姿？

思想體驗3：與平時相比，宇航員由于需要承受幾倍的力，所以為了減輕這種負(fù)擔(dān)，合適的躺姿，相對舒服一些，一定程度上緩解這種幾倍的壓力，見圖2.

情境4：質(zhì)量為60kg的人，站在電梯內(nèi)的水平地板上，當(dāng)電梯以5m/s2的加速度勻加速上升時，求對電梯的壓力約為自身重力的幾倍？

分析計算可知，為自身重力的1.3倍.

思想體驗4：通過師生對話進行.

師：這個數(shù)字遠(yuǎn)小于火箭發(fā)射時的壓力.相當(dāng)于你在地面上，載著一個0.5倍的自己.你有過這種體驗嗎？

生1：好像有過;

生2：不太確定;

生3：好像沒有那么大吧？

師：老師目前查到的資料電梯最大的加速度為0.2m/s2.但是不確定，不知還有沒有更大的加速度.請同學(xué)們課后查資料，互相交流.

3.2?利用自助實驗的完全失重情境

3.2.1?常規(guī)處理方式

教師準(zhǔn)備實驗器材，教師做實驗，學(xué)生觀察.演示側(cè)壁有小孔的水瓶自由下落時，水不會從小孔流出.

3.2.2?改進后的處理方式

設(shè)計思路：一個人拿瓶靜止時，水從人的頭頂上方噴出.當(dāng)瓶子自由下落時，水能夠噴到另一個人的身上，實驗器材的設(shè)計制作、實驗操作過程、實驗體會，均由學(xué)生完成.

（1）實驗器材——自助實驗

老師提出任務(wù)：要求制作約30cm高的塑料瓶子.直徑不要太大，側(cè)壁靠近底部扎一小孔，使瓶內(nèi)的水能夠噴出.

自助實驗器材：可以利用生活中的礦泉水瓶和輔助工具及材料（透明膠帶、剪刀等），如圖3所示.

（2）實驗操作及體會——自助

課堂中，由學(xué)生小組進行操作.學(xué)生向瓶子里注水，站到高處（講桌）上，見圖4，釋放瓶子前打開小孔，使水從另一學(xué)生頭頂上方噴出，見圖5.學(xué)生從高處釋放瓶子.另一學(xué)生在對完全失重的理解基礎(chǔ)上，理論上知道：不會噴到身上.但實際上，學(xué)生勇敢地站在那里，還是給學(xué)生帶來了刺激和震撼的體驗.

案例小結(jié)：在技術(shù)參數(shù)及思想體驗的情境中，由每組情境及對應(yīng)的思想體驗，組成了一個有機的情境串.從火箭升空過程中，航天員與一個臟器的思想體驗對比;把火箭加速升空和電梯加速上升與人的思想體驗對比.把教師已經(jīng)查到的技術(shù)參數(shù)給出來，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)查技術(shù)參數(shù).重要的不在于技術(shù)參數(shù)的具體值，而在于查找，并且這個值遠(yuǎn)小于宇航員加速過程中的5m/s2.重要的思想體驗和接近生活的情景，給理論與實際有機地搭建橋梁.

在創(chuàng)設(shè)完全失重的情境時，實驗器材、實驗操作、體驗各環(huán)節(jié)均采用自助的形式.利用水瓶自由下落，達(dá)成教師要求的挑戰(zhàn)任務(wù)的實驗情境，深入理解、體會完全失重.通過感性認(rèn)識、親身體驗?zāi)軌蚋惺艿轿锢韺W(xué)科的有趣、有用;通過建模及檢測，感受到物理學(xué)科來源于最基礎(chǔ)的對生活規(guī)律的思考.

通過以上情境，進一步建立運動與相互作用的物理觀念、提升建構(gòu)模型的科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的物理學(xué)核心素養(yǎng).

4?課例推薦

適合基于核心素養(yǎng)的情境教學(xué)的課例，一般有以下兩個方面的共同點.

（1）在內(nèi)容方面，屬于物理學(xué)規(guī)律.

（2）具有特定的、實際的，生產(chǎn)生活和科學(xué)中的應(yīng)用.

比如《萬有引力定律》《回旋加速器》等.

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（收稿日期：2019-10-30）