裴姍姍 包明 袁勇

摘? ?要：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境進(jìn)行教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。教學(xué)圍繞勻變速直線運(yùn)動和汽車行駛安全這兩條主線，創(chuàng)設(shè)多種生活實(shí)際情境，設(shè)置以情境為基礎(chǔ)的問題串，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識安全行駛與物理規(guī)律的對應(yīng)關(guān)系，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)本質(zhì)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生遵守交通法規(guī)的社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：情境；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；勻變速直線運(yùn)動；行駛安全

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）5-0009-6

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實(shí)施過程中要重視情境的創(chuàng)設(shè)，物理概念和物理規(guī)律的獲取需要創(chuàng)設(shè)情境，應(yīng)用物理知識解決具體問題需要結(jié)合實(shí)際情境［1］?！吨袊呖荚u價體系說明》明確提出，要將情境作為實(shí)現(xiàn)“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”的綜合考查載體［2］。

新一輪教學(xué)改革之所以如此強(qiáng)調(diào)情境，是因?yàn)樵趹?yīng)試教育的背景下教師常用的教學(xué)模式是總結(jié)經(jīng)典題型，讓學(xué)生通過刷題強(qiáng)化解題套路來獲取較高分?jǐn)?shù)。但當(dāng)教師詢問某種常見的生活現(xiàn)象所涉及的物理知識時，學(xué)生經(jīng)常搖頭表示不解。這種教學(xué)模式脫離了生活實(shí)際，學(xué)生缺乏觀察、體驗(yàn)生活的敏感度，無法準(zhǔn)確運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題。杜威認(rèn)為，學(xué)習(xí)的本質(zhì)是經(jīng)驗(yàn)的“生長”和“改造”［3］。脫離真實(shí)情境的教學(xué)不僅對學(xué)生的思維發(fā)展不利，更無法有效提高學(xué)生探索事物本質(zhì)的內(nèi)在動力。對物理學(xué)科教學(xué)而言，尤其不能離開情境的創(chuàng)設(shè)。

結(jié)合以上分析，教師有必要創(chuàng)設(shè)與自然、生產(chǎn)生活實(shí)踐、科技前沿等相關(guān)的真實(shí)情境，營造生動有趣的課堂氛圍，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生經(jīng)歷模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維加工過程，經(jīng)歷問題、證據(jù)、解釋、交流等科學(xué)探究過程，將事實(shí)或現(xiàn)象加工轉(zhuǎn)化成為概念、規(guī)律、原理、理論等顯性的物理知識。隨著對情境的理解，學(xué)生腦海中隱性的物理觀念得以提煉和升華，追求科學(xué)本質(zhì)的熱情被激發(fā)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度逐漸養(yǎng)成，強(qiáng)烈的社會責(zé)任感深化于內(nèi)心。對應(yīng)的物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)途徑如圖 1所示。

粵教版高中物理必修一第二章第五節(jié)“勻變速直線運(yùn)動與汽車行駛安全”是一節(jié)利用物理規(guī)律解決實(shí)際問題并形成安全行駛意識的應(yīng)用課。這節(jié)課常被當(dāng)作習(xí)題課處理，教師通過習(xí)題訓(xùn)練增加學(xué)生對規(guī)律的熟練掌握程度。學(xué)生單純地在學(xué)習(xí)探索情境下運(yùn)用物理規(guī)律解題，忽視行車安全的必要條件，理論與實(shí)際脫離。因此，如何有效創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境將規(guī)律與行車安全兩部分有機(jī)結(jié)合是本節(jié)的難點(diǎn)。本文以參加湛江市青年教師教學(xué)能力比賽的教學(xué)實(shí)踐為例進(jìn)行分析和探討。

1? ? 基于真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)的教學(xué)設(shè)計

圍繞勻變速直線運(yùn)動和汽車行駛安全這兩條主線，本節(jié)巧妙創(chuàng)設(shè)豐富、真實(shí)的交通情境，緊密結(jié)合情境設(shè)置問題串，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決交通實(shí)際問題的能力，形成安全行駛的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。教學(xué)設(shè)計情境和目的分別如下：播放汽車剎車過程的視頻，提取勻變速直線運(yùn)動的物理模型；分析蘇炳添在奧運(yùn)會比賽時的反應(yīng)時間，認(rèn)識剎車過程應(yīng)分為勻速直線運(yùn)動和勻變速直線運(yùn)動兩個階段；進(jìn)一步分析連續(xù)駕駛時長對反應(yīng)時間的影響，認(rèn)識禁止疲勞駕駛的原因；通過我國交通事故統(tǒng)計報告的分析，認(rèn)識嚴(yán)禁酒后開車的交通法規(guī)；展示微信群的討論和雪天輪胎綁鐵鏈的圖片，了解路面濕滑對加速度的影響，初步認(rèn)識加速度與力的關(guān)系；同桌討論教材中的安全距離示意圖，得出不超速和保持安全距離的行車要求；展示學(xué)校門口的交通標(biāo)志牌和高速公路車距確認(rèn)標(biāo)志牌，明確數(shù)據(jù)確定的方法；觀看交警為本班學(xué)生錄制的視頻，提升遵守交規(guī)的社會責(zé)任。教學(xué)中穿插質(zhì)疑修正、合作討論、學(xué)以致用等環(huán)節(jié)，最后的教學(xué)總結(jié)將規(guī)律和應(yīng)用充分融合，起到點(diǎn)睛的作用。學(xué)生在熟悉的情境中熟練運(yùn)用物理規(guī)律，形成安全行駛的交通理念，教學(xué)流程如圖 2所示。

2? ? 基于真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)的教學(xué)實(shí)踐

2.1? ? 創(chuàng)設(shè)情境，建立模型

教師展示一段汽車剎車過程的視頻，在汽車停下來時剛好沒有撞上前方靜止的車輛。

師：汽車的運(yùn)動過程可以抽象為我們學(xué)過的哪種運(yùn)動模型？請同學(xué)們畫出汽車運(yùn)動模型示意圖，并分析此過程涉及哪些物理量，在示意圖中進(jìn)行標(biāo)注。

生：勻減速直線運(yùn)動，涉及初速度、末速度、時間、位移和加速度。

學(xué)習(xí)本節(jié)前學(xué)生已經(jīng)充分掌握勻變速直線運(yùn)動的特點(diǎn)，但如何從具體的情境中建構(gòu)運(yùn)動模型并利用物理規(guī)律解釋運(yùn)動過程，仍舊是高一學(xué)生比較陌生的內(nèi)容。因此，教學(xué)引入的情境應(yīng)簡潔明了，讓學(xué)生輕松、主動地參與到教學(xué)中，將思維聚焦到研究主題上，并為下一步的深入探討做好鋪墊。教學(xué)中學(xué)生應(yīng)用前面所學(xué)知識建構(gòu)汽車剎車模型，并及時幫助同伴修正示意圖，學(xué)生臉上流露出成功的喜悅，課堂參與感瞬間提升。

2.2? ? 模型分析，規(guī)律應(yīng)用

教師引導(dǎo)學(xué)生將真實(shí)情境轉(zhuǎn)化為物理模型，在解決問題的過程中提高分析能力和實(shí)踐意識。

例1 若汽車行駛的速度為108 km/h，發(fā)現(xiàn)前方靜止的車輛時，馬上緊急剎車，并以7.5 m/s2的恒定加速度減速行駛。那么：

（1）汽車經(jīng)過多久停下來？

（2）若汽車距離前方車輛80 m，汽車是否會與前車相撞？

這是教材例題的改編，目的是讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情境充分認(rèn)識運(yùn)動過程中涉及的初速度、末速度、加速度、時間和位移。從作答過程可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對運(yùn)動規(guī)律的掌握非常牢固，但有個別學(xué)生會忽視正方向的選取，加速度的方向不確定，導(dǎo)致得出的時間出現(xiàn)負(fù)值的情況。學(xué)生在匯報時聽到同學(xué)的一絲質(zhì)疑就能立刻發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行修正，從細(xì)節(jié)上完善對規(guī)律的理解。

2.3? ? 質(zhì)疑推理，修正模型

師：司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方有車時，會立刻踩剎車嗎？

生：不能，從發(fā)現(xiàn)情況到采取動作需要一定的時間。

師：這個時間稱為反應(yīng)時間，每個人的反應(yīng)時間一樣嗎？為什么？

生：不一樣，對于同一個人，精神狀態(tài)不同時反應(yīng)時間不一樣，更何況不同的人呢！

師：是的，反應(yīng)時間是可以變化的。百米飛人蘇炳添經(jīng)過長期訓(xùn)練，在奧運(yùn)會比賽時的反應(yīng)時間是0.167 s。普通人的反應(yīng)時間平均為0.4 s～1.5 s?；乜瓷鲜隼}，在反應(yīng)時間內(nèi)司機(jī)沒有采取任何動作，汽車是如何運(yùn)動的呢？

生：勻速直線運(yùn)動。

師：如果駕駛員的反應(yīng)時間是0.5 s，其他條件不變，汽車是否會與前方車輛相撞？

通過計算，學(xué)生清晰地認(rèn)識到汽車停止過程中的兩個距離——反應(yīng)時間內(nèi)的反應(yīng)距離與剎車過程的剎車距離，對運(yùn)動模型有了更精確的認(rèn)知。教學(xué)設(shè)計抽絲剝繭地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識汽車的實(shí)際剎車過程，從理想狀態(tài)回歸真實(shí)情境，從特殊到一般，這是物理學(xué)研究問題的一般方法，也是學(xué)生今后探索科學(xué)本質(zhì)的基本思路。

2.4? ? 創(chuàng)設(shè)情境，理解規(guī)律

2.4.1? ? 禁止疲勞駕駛，嚴(yán)禁酒后開車，注意防滑

材料1：人的反應(yīng)時間跟注意力集中程度、駕駛經(jīng)驗(yàn)和體力狀態(tài)等有關(guān)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，一定條件下反應(yīng)時間與連續(xù)駕駛時長之間的關(guān)系如圖3所示［４］，同學(xué)們能發(fā)現(xiàn)什么重要信息？請與同桌交流討論。

生：連續(xù)駕駛時長在4 h后反應(yīng)時間會急劇增加。

師：如果司機(jī)駕駛了4.5 h，此時反應(yīng)時間為2 s左右，上述例題中汽車是否會與前車相撞？

學(xué)生計算后發(fā)現(xiàn)兩車肯定相撞。隨著反應(yīng)時間的增加交通事故發(fā)生的可能性更大，所以交通法規(guī)規(guī)定司機(jī)每連續(xù)駕駛4小時，至少停車休息20分鐘，禁止疲勞駕駛。在對材料分析和推導(dǎo)的過程中，學(xué)生從理性、客觀的角度認(rèn)識交通法規(guī)背后的本質(zhì)，形成杜絕疲勞駕駛的安全意識，學(xué)會遵守交通規(guī)則。

材料2：教師展示一段小學(xué)家長微信群中的討論：“好塞車；下雨天老師不會記遲到的；一輛車的司機(jī)睡著了，直接停在馬路上；這是怎么回事？估計喝多了！”

學(xué)生讀完內(nèi)容，哄堂大笑。這種貼近生活的討論帶給學(xué)生極大的熟悉感，而利用物理知識挖掘背后的原因更帶來極大的成就感，大部分學(xué)生已經(jīng)躍躍欲試了。

師：有人說司機(jī)睡著了，有人猜測司機(jī)喝酒喝多了，喝酒會影響什么？

生：酒精會麻痹人的神經(jīng)，司機(jī)的反應(yīng)時間增加，反應(yīng)距離會增加很多，很容易造成交通事故（幾乎是在搶答，而且思路清晰）。

師：據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生的交通事故中，因疲勞駕駛而造成的交通事故占總起數(shù)的20%左右，占特大交通事故的40%以上。因酒駕導(dǎo)致的交通事故占總起數(shù)的30%左右，駕駛員死亡檔案中因酒駕導(dǎo)致的占比為59%。因此，《中華人民共和國道路交通管理?xiàng)l例》明確規(guī)定：嚴(yán)禁酒后開車。

師：我們再回看討論，下雨天道路對行車有何影響？

生：雨天路滑，不容易剎車，減速減得慢，也容易發(fā)生交通事故。

師：回答得非常好！在北方的下雪天，如圖4所示，司機(jī)會給車胎綁上鐵鏈，這又是為什么呢？

生：防滑，增大車輪與地面間的摩擦，減速快。

師：這對應(yīng)哪個物理量呢？

學(xué)生回答剎車時間少、剎車距離減小等，卻極少聯(lián)想到加速度。這是由于在最初學(xué)習(xí)加速度時，學(xué)生的認(rèn)知更多地停留在定義上，物理概念與實(shí)際情境脫離，沒有建立起直接的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)教師強(qiáng)調(diào)減速減得快，即速度變化快，描述速度變化快慢的物理量是什么時，學(xué)生才恍然大悟，原來綁鐵鏈增大了輪胎與地面間的摩擦力，加速度增大，力和加速度之間有一定的關(guān)系。真實(shí)情境更容易促進(jìn)學(xué)生對物理概念的理解，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識，初步建立運(yùn)動與相互作用觀，形成安全行駛的社會責(zé)任。通過以上討論，學(xué)生的參與度明顯提升，同桌間的討論交流頻率迅速增多。

2.4.2? ? 不超速，保持車距

師：如果不疲勞駕駛、不酒后駕車、注意防滑，就能保證安全行駛嗎？

材料3：學(xué)生自主分析教材中汽車行駛安全距離示意圖（圖5），隨著汽車初速度的增加，大家發(fā)現(xiàn)了什么信息？請同桌兩人分析后低聲交流，交換意見并說明原因。

生：速度越大，停車距離越長，越危險；不能超速行駛；要跟前方車輛保持車距。

通過對以上材料的分析，學(xué)生從不同角度認(rèn)識了安全行駛需要做到的基本條件：不疲勞駕駛，禁止酒后開車，注意防滑，不超速，保持安全距離。這是我們每一個社會公民安全出行的社會責(zé)任和基本規(guī)范。不同情境的設(shè)問提高了學(xué)生的分析推理、演繹歸納、討論交流能力，更大程度地增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。

2.5? ? 拓展延伸，聯(lián)系實(shí)際

2.5.1? ? 學(xué)校門口道路標(biāo)志

在行駛過程中不能超速，汽車上有車速表用來觀察，那車距如何確定呢？教師展示學(xué)校門口交通標(biāo)志的圖片，路邊為40 km/h的限速牌，如圖6 所示。經(jīng)過教師親自測量，發(fā)現(xiàn)馬路中央的白色虛線長4 m，前后相鄰兩條白色虛線的距離為6 m，如圖7所示。當(dāng)學(xué)生看到這兩幅圖片時，馬上聯(lián)想到圖6中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)汽車以40 km/h的速度行駛時，反應(yīng)距離為10 m，剎車距離為10 m，當(dāng)兩輛汽車間隔兩條白線時距離正好是20 m。原來距離的判斷方法早就已經(jīng)在地面上顯示出來了，此時學(xué)生不得不感嘆交通標(biāo)志的物理魅力。

2.5.2? ? 高速公路車距判斷方法

在高速公路上行駛時，司機(jī)如何判斷車距呢？有少數(shù)學(xué)生回答，曾見到高速公路旁有車距確認(rèn)的標(biāo)志牌，標(biāo)記著0 m，50 m，100 m。但詢問還有其他確認(rèn)方法嗎？有學(xué)生說可以估測。當(dāng)教師對學(xué)生的方法表示肯定后，又介紹了4種車距確認(rèn)的輔助方法，如圖 8所示。

方法一：每10公里設(shè)置一組距離確認(rèn)標(biāo)志，0 m，50 m，100 m，200 m的距離標(biāo)志。

方法二：白色斑馬線即車距確認(rèn)標(biāo)線，與路邊車距確認(rèn)標(biāo)志牌配合使用，或利用3秒準(zhǔn)則。

方法三：車道分割線的白色虛線長6 m，間隔9 m，即虛線和間隔總長15 m。

方法四：左邊護(hù)欄上的反光標(biāo)記每間隔20 m安裝一個。

學(xué)生看到老師親自測量的路面標(biāo)志（安全情況下）、學(xué)校門口路牌和高速公路車距標(biāo)志牌時，感嘆到原來物理早已融入生活的各個角落，物理不再是脫離實(shí)際生活而孤立存在的抽象概念，而是學(xué)生在未來世界中解決復(fù)雜問題的重要工具。學(xué)生的切身體會形成了深刻的認(rèn)知，這是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的教學(xué)意義所在，是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑。

2.6? ? 學(xué)以致用

例2 假設(shè)高速公路上汽車的行駛速度為100 km/h，駕駛員的反應(yīng)時間為1 s，剎車時以7.5 m/s2的恒定加速度減速行駛，求汽車的停車距離；若駕駛員反應(yīng)過緩時反應(yīng)時間為3 s，求汽車的停車距離。

學(xué)生在計算時重新回顧了反應(yīng)時間內(nèi)的勻速直線運(yùn)動和剎車過程的勻減速直線運(yùn)動，掌握基本的物理規(guī)律?！吨腥A人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》規(guī)定，車速超過100 km/h時應(yīng)當(dāng)與同車道前車保持100 m以上的距離，學(xué)生的計算結(jié)果與交通法規(guī)基本符合，充分說明了國家在制定交通法規(guī)時嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、科學(xué)把控的態(tài)度。

2.7? ? 歸納總結(jié)

2.7.1? ? 知識總結(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生利用物理規(guī)律和行駛安全的5個注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)（圖9），不僅對規(guī)律有了進(jìn)一步的理解，也更清晰地認(rèn)識兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，形成完整的知識體系。物理規(guī)律、五個注意事項(xiàng)、“安全第一條”分別用黃、綠、紅三種交通信號燈的顏色呈現(xiàn)，進(jìn)一步提醒學(xué)生遵守交通法規(guī)，肩負(fù)社會責(zé)任，安全出行。

2.7.2? ? 交警寄語

教師邀請本地交警為本班學(xué)生錄制視頻，介紹安全行駛的重要性，同時鼓勵大家努力學(xué)習(xí)，用知識保障自身安全，督促家人遵守交通法規(guī)，提升自身安全行駛的社會責(zé)任感，學(xué)會敬畏生命。當(dāng)學(xué)生看到交警出現(xiàn)的瞬間，眼神中充滿了崇拜與激動。

3? ? 結(jié)? 論

情境來源于生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索，可簡單，可復(fù)雜。教學(xué)應(yīng)以情境為基礎(chǔ)，以內(nèi)容為中心，設(shè)置有效問題串，讓物理不脫離實(shí)際而存在。情境與問題相輔相成，實(shí)現(xiàn)形散而神聚、育人于無形的教學(xué)。學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)際問題時，科學(xué)思維能力得以鍛煉，合作能力不斷加強(qiáng)，探索科學(xué)本質(zhì)的興趣更加濃厚，對社會發(fā)展的關(guān)注度增加，科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任也在潛移默化中形成，物理核心素養(yǎng)逐漸提升。

參考文獻(xiàn)：

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

［２］教育部考試中心．中國高考評價體系說明［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１９．

［３］杜威．民主主義與教育［Ｍ］．王承緒，譯．北京：人民教育出版社，１９９０．

［４］段才盛．從“解題”走向“解決問題”式教學(xué)在規(guī)律應(yīng)用課中的實(shí)踐——以“勻變速直線運(yùn)動與汽車行駛安全”為例［Ｊ］．中學(xué)物理教學(xué)參考，２０２１，５０（１６）：７－１２．

（欄目編輯? ? 趙保鋼）