古啟蒙

摘? ?要：新課標頒布以來，高考物理情境化試題明顯增多，如何在日常教學中進行有效情境創(chuàng)設越來越受到重視。以“超重和失重”為例，對新課標頒布后2018—2022年間的文獻進行整理歸納，以情境化教學設計和情境化實驗創(chuàng)新為主要關注點，分三個部分進行綜述，并對超重和失重的情境化教學提出一些想法與思考。

關鍵詞：超重和失重；實驗；情境化；教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）4-0018-3

1? ? 問題的提出

1.1? ? 超重和失重教學情境創(chuàng)設中存在的問題

超重和失重現象的發(fā)生條件以及解釋涉及牛頓運動定律的相關知識，所以該內容的教學往往安排在牛頓運動定律的后面進行。超重和失重在生活和生產中有不少應用，是體現物理與實際生活相聯系的絕佳例子。目前存在的問題是教師在實際教學中創(chuàng)設情境時，容易陷入情境的堆疊中，難以培養(yǎng)學生將實際情境中的問題轉化為物理模型的能力，忽視了知識、認知與核心觀念的融合，缺乏對學生思維和科學素養(yǎng)提升的思考。

1.2? ? 不同教材中對“超重和失重”的處理方式及問題

不同版本的教材對“超重和失重”的處理方式并不一樣。超重和失重現象發(fā)生的條件以及解釋涉及牛頓運動定律的相關知識，人教版教材（2015年）把該教學內容安排在牛頓運動定律的后面進行，并作為牛頓第二定律應用的一個例子來處理［1］。依據新課標編寫的新粵教版、新人教版教材中則是單獨編為一節(jié)［2-3］。為了突顯該內容在育人方面的作用和價值，這樣的安排顯然讓育人的作用地位大為提高。但是，很多老師依然沿用“情境引入—定義講解—分析歸納—練習”的教學模式，很多學生學完本節(jié)內容后還是覺得這就是一個牛頓第二定律的應用而已，領會不到這個教學內容在落實物理核心素養(yǎng)方面的育人價值，也沒辦法很好地提升模型建構、實驗探究等關鍵能力。

因此，在開展“超重和失重”教學時，應注意以下問題：

（1）如何創(chuàng)設超重和失重教學中的有效情境？

（2）如何改進超重和失重相關實驗，使實驗的教學以學生為中心，使其過程、結果更加具象化、準確化，促進學生模型建構、實驗探究等關鍵能力的發(fā)展？

（3）如何實現超重和失重的實驗情境創(chuàng)設由教師演示實驗向學生實驗轉化？

2? ? 研究方法

本研究以CNKI中國學術期刊網絡出版總庫為數據來源，以“超重和失重”為篇名關鍵詞篩選新課標頒布后2018至2022年間的文獻，排除不相關的文獻后，共得文獻108篇。對文獻進行統(tǒng)計分析（表1），發(fā)現超重和失重的研究主題主要分為三個方向，分別是“超重和失重的教學設計”“超重和失重的實驗改進”“超重和失重的理論分析”，反映出超重和失重的教學難點也應當出現在這三個方向。

3? ? 難點問題分析與啟發(fā)

3.1? ? 難點問題1：如何創(chuàng)設“超重和失重”教學中的有效情境

在進行超重和失重的教學設計時，研究者大都會從學生熟悉的生活場景進行情境創(chuàng)設，如關于體重計［4］、升降電梯、用橡皮繩和鉤碼模擬蹦極、紙帶提砝碼［5］、拋水瓶……這樣的情境創(chuàng)設，降低了學生對新知識的恐懼，增加了學生學習的興趣和熱情。

研究者們在真實情境的組織上有三種不同的形式：（1）僅引入課堂時創(chuàng)設情境；（2）在每一環(huán)節(jié)都創(chuàng)設與超重和失重相關的不同情境；（3）創(chuàng)設一個真實情境并貫穿一節(jié)課，在各個教學環(huán)節(jié)中解決對應的問題，最后綜合本節(jié)課的所有知識，總結整理該真實情境的發(fā)生原理。在創(chuàng)設情境中要思考是不是有效情境，如果只是多個情境進行堆疊，為了情境而創(chuàng)設情境，這樣容易分散學生的思維發(fā)展，反而忽視了知識和認知的結構化，缺乏對學生思維和科學素養(yǎng)的提升。如《創(chuàng)設教學情境 激活課堂思維 發(fā)展核心素養(yǎng)——以高中物理“超重與失重”教學為例》［6］一文，通過創(chuàng)設表演展現情境、實驗演示情境、實例演繹情境、媒體重現情境、語言營造情境、實踐體驗情境六種方式把認識活動和情感活動結合在一起，學生不自覺地以運營者、問題解決者的定位要求自己，綜合運用所學知識解決問題，實現以學生為中心的課堂要求，實現課堂“知識為本”向“素養(yǎng)為本”的轉化，很好地進行了有效情境的創(chuàng)設，達到培育學生學科核心素養(yǎng)的目的。

3.2? ? 難點問題2：如何改進“超重和失重”相關實驗

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》［7］對超重和失重現象的內容要求為“通過實驗認識超重和失重現象”，非常明確地強調要通過實驗來認識該知識。實驗是人類獲得知識、檢驗知識的一種實踐形式。本節(jié)課最重要的實驗就是超重和失重產生條件的探究實驗，人教版教材的實驗是在體重計上做下蹲、起立動作，同時觀察體重計示數的變化，儀器簡單。但在實際教學操作中發(fā)現，體重計的指針處于運動狀態(tài)，示數變化太快，讀數非常困難，往往僅能定性觀測，無法進行定量研究。

已有不少研究者對實驗裝置進行了改進，相比于傳統(tǒng)的實驗裝置，大多數改進實驗裝置結合了現代信息技術，讓學生實時、動態(tài)、直觀地觀察到力的變化過程［8-13］。利用數字化實驗的改進儀器可以讓學生直觀認識到下蹲過程是先失重再超重，起立過程是先超重再失重，打破了學生最初“下蹲過程只有超重”的錯誤認知和思維定式。

綜上所述，大多數改進的裝置操作簡單、現象明顯，是適應該階段學生認知發(fā)展水平、適合相應新課標要求開展學生實驗的較好選擇。

3.3? ? 難點問題3：如何實現“超重和失重”的實驗情境創(chuàng)設由教師演示實驗向學生實驗轉化

物理規(guī)律的探究需要創(chuàng)設情境，“觸景生情”。在物理教學中創(chuàng)設一個好的實驗情境，能使學生通過被帶入、參與、提出疑問、解決疑問的過程更好地提升學科核心素養(yǎng)。實驗情境創(chuàng)設由教師演示實驗向學生實驗轉化，可以很好地解決教師演示實驗課堂中學生參與度不高、課堂氣氛不夠活躍等問題，培養(yǎng)學生核心價值，提升關鍵能力。

在“超重和失重”實驗中，裴超［11］、徐曉飛［14］等老師在實驗室現有器材基礎上加入DISLAB系統(tǒng)的改進實驗，裝置取材于實驗室，組裝簡單，現象明顯?？梢岳眠@些實驗裝置以小組合作的方式進行學生實驗，是實現教師演示實驗向學生實驗轉化的一種方法。實現“超重和失重”的實驗情境創(chuàng)設由教師演示實驗向學生實驗轉化的實踐研究還比較欠缺，具備深入研究的價值。

4? ? 總結與啟發(fā)

4.1? ? 創(chuàng)設有效的情境并設置層層遞進的問題鏈

有效情境創(chuàng)設應來源于生活、生產或真實的物理實驗過程，并在每一步情境中都蘊含相應的物理問題，讓學生在問題解決過程中推理論證、建構知識、形成物理學科素養(yǎng)。這就要求教師在備課過程中對教材中的每一個知識進行深入研究，了解教情、學情，從學生角度出發(fā)，將知識問題化，將問題層次化，形成真實情境中層層遞進的問題鏈，培養(yǎng)學生思考、分析和建構模型的關鍵能力和科學探究的學科素養(yǎng)。

4.2? ? 充分發(fā)揮實驗情境教學的作用

實驗情境的觀察、實驗方案的設計、實驗裝置的搭建、實驗過程的探究、實驗數據的記錄、實驗結論的分析、評估和反思，這都是物理實驗培育學生核心素養(yǎng)的地方。在教學中，教師可以根據現有實驗存在的不足，大膽進行實驗改進、創(chuàng)新，使之更有效地利用實驗情境教學培養(yǎng)學生的物理關鍵能力，促進學生“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

4.3? ? 以創(chuàng)設探究性情境為核心進行實驗改進

創(chuàng)設探究性情境，讓學生體驗未知到新知的探索過程，形成對探究對象的判斷以生成新的知識，反思探究過程以發(fā)展學習能力。

新課標重視學生實驗，提倡根據實驗內容和各學校的不同環(huán)境，盡量讓學生自主探究、自己動手做實驗，創(chuàng)設探究性情境，讓學生體驗未知到新知的探索過程，提倡減少演示實驗，變演示實驗為邊講邊實驗或學生小組探究性實驗。因此，教師在對實驗進行改進時，除考慮實驗現象是否明顯之外，還需考慮裝置是否簡易，操作是否簡便，器材是否容易獲得，為學生創(chuàng)設自主探究性實驗情境提供可能，充分發(fā)揮實驗的育人功能。

參考文獻：

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）