随着新课程改革与新版教材的全面实施,高中物理教育正经历着从知识本位向素养导向的深刻转型。情境式教学作为连接理论知识与现实应用的桥梁,其价值在双新背景下得到进一步凸显。这种教学模式通过精心设计的生活场景、实验环境和多媒体呈现,将抽象的物理概念转化为可感知、可探究的具体情境,有效激发了学生的学习内驱力,对培养学生的物理学科核心素养具有重要意义。
物理学科核心素养的培养需要突破传统讲授式教学的局限。情境式教学实现了三个重要转变:从碎片化知识记忆转向系统性思维培养,从被动接受转向主动建构,从解题能力转向问题解决能力。在情境式教学中,教师需把握两个关键维度:一是情境的真实性与典型性,二是问题设计的层次性与开放性。
物理现象渗透在日常生活的各个角落,教师应成为生活与课堂的联结者。以人教版必修二《向心力》教学为例,选取游乐场作为大情境具有多重优势。游乐场中的过山车、旋转木马等设施直观展现了圆周运动特征,能唤起学生的积极情绪体验,将物理原理与生活现象结合有助于形成持久的概念理解。
具体实施时,采用现象观察—问题提出—模型建构—原理应用的四步教学法。例如分析旋转圆盘上的物体受力情况,引导学生从表象认知逐步深入到本质理解。通过对比静态与动态情境下摩擦力的变化,学生能够建立向心力是效果力这一重要概念。这种教学方式既遵循了认知发展规律,又培养了学生的物理建模能力。
实验教学是物理学科的本质特征,也是情境创设的重要载体。以《牛顿第三定律》教学为例,通过系列体验式实验构建多层次探究情境:
1. 基础感知层:学生推桌子,建立作用力与反作用力的初步概念。
2. 现象分析层:遥控汽车与白纸互动,观察力作用的相互性。
3. 定量探究层:弹簧测力计对拉,精确测量力的大小关系。
4. 误差分析层:讨论实验数据偏差的原因,培养科学态度。
这种递进式实验设计不仅验证了物理规律,更重要的是培养了学生的科学探究能力。实验过程中的团队协作、数据记录、误差分析等环节,都是核心素养落地的具体体现。
1. 多媒体情境构建:对于宏观宇宙运动和微观粒子现象等难以直接观察的物理过程,多媒体技术提供了不可替代的教学支持。在《万有引力与宇宙航行》单元中,嫦娥五号任务的视频资料实现了三重教学价值:直观展示卫星变轨等复杂物理过程;激发学生的民族自豪感和科学兴趣;将零散知识点整合到工程实践情境中。动画演示在原子物理教学中同样效果显著,如卢瑟福粒子散射实验的Flash模拟,使学生清晰观察到粒子运动现象,为原子核式结构模型的建立提供直观依据。
2. 情境化评价体系:新教材和高考命题都显著增加了情境化试题的比重,这对教学评价提出了新要求。以2022年广东高考第1题为例,该题以传统石磨为背景考查共点力平衡问题,体现了情境化命题的典型特征:情境真实性,选取传统生产工具作为载体;问题典型性,聚焦物理模型的核心特征;思维层次性,从现象描述到数学建模。教师在平时训练中应注重培养学生提取有效信息、建立物理模型的能力,通过情境识别—要素提取—模型建立—数学处理的解题思维训练,提高学生解决实际问题的能力。
以《杠杆》教学为例,人教版初中物理八年级下册的《杠杆》内容,在教学中可从活动“比赛拔钉子”引入,激发学生动手愿望,认识人类对工具的了解与依赖。然后提供羊角锤、螺丝刀等工具,让学生选择工具参加比赛,引导学生交流讨论哪种方法更方便、省力,从而引出简单机械的使用、杠杆的定义和要素,并通过观察实验了解杠杆的平衡条件。
本节学习任务分为两个板块:一是完成对杠杆的初步认识,认识有关杠杆的五要素;二是实验探究杠杆的平衡条件。学习重点是探究杠杆的平衡条件,难点是实验数据的处理和归纳得出杠杆的平衡条件。
八年级学生正处于感性认识向理性思维发展的阶段,具有一定观察、思考分析能力,形象思维和抽象思维都有不同程度发展,分析问题和解决问题的能力有所进步。他们对物理实验充满好奇心和兴奋感,能利用已有知识积极主动交流、讨论,对新事物有强烈探索欲望,乐于参与活动,许多学生能熟练应用研究方法解决实际问题,且积累了一定探究经验,注重小组成员间合作,利于本节学习任务驱动。
1. 知识与技能:认识杠杆和有关杠杆的概念;能从常见工具和简单机器中识别出杠杆,绘制杠杆示意图,知道杠杆的平衡条件。
2. 过程与方法:经历绘制杠杆示意图和探究杠杆平衡条件的过程,学习科学抽象、分析实验现象、寻找数据规律并归纳结论的方法。
3. 情感态度与价值观:关心生活、生产、自然现象中杠杆的使用,具有利用杠杆为自己提供方便的强烈意识,认识探究活动中生生合作、师生合作的重要性。
1. 学生篇:在这个充满创意与探索的课堂上,每位学生都是小小工程师。他们带着精心准备的工具包走进教室——羊角锤敲击出实践的节奏,开瓶器开启科学的大门,螺丝刀拧紧知识的螺丝,老虎钳夹住问题的核心,剪刀裁剪出思维的形状,核桃夹破解难题的硬壳。这些看似普通的工具,在年轻的手中化作探索世界的钥匙,让抽象的理论在实操中变得生动可感。
2. 教师篇:讲台上,教师如同魔术师般将平凡教具点化为神奇教具。课件投射出知识的星河,黑板记录着思维的轨迹;自制的简易杠杆撬动学生的好奇心,弹簧测力计丈量着成长的力度。那块钉满钉子与螺丝的木板,是抽象力学原理的立体教科书;精心设计的数据分析记录表,将实验现象转化为可量化的科学语言;三维目标评价表则像导航仪,指引着学生在知识、能力与素养的维度上稳步前行。在这里,每个教具都是点燃智慧火花的燧石,见证着教育最本真的模样。
1. 活动引入:将学生分配为几个学习小组,给每组同学发一块木板,钉上九个普通钉子和一个螺丝钉,并准备羊角锤等工具,让同学们参加拔钉子比赛,考察同学们对简单工具的使用情况并引入杠杆教学,激发求知欲和探索欲。
2. 概念学习:用讲授方式指导学生学习杠杆的概念、五要素和示意图,在“认识生活中的杠杆”活动中培养学生对生活的观察和分析能力。
3. 实验探究:用教师提供的带刻度尺的简易杠杆以及弹簧测力计等工具探究杠杆的平衡条件。设计实验让杠杆在水平位置平衡,在杠杆左右加挂钩码充当动力与阻力,读出大小并记录,从杠杆上直接读出动力臂与阻力臂并记录。改变钩码个数与力臂大小,多次进行实验,交流讨论处理数据得出结论,评估交流各小组实验过程,选出代表展示成果,体会合作重要性和成功感。
4. 课堂小结:了解学生知识收获和研究问题的方法收获,让学生从知识、方法、情感态度价值观各方面汇报,教师及时捕捉信息加深学生理解和认识。
情境式教学在实践过程中面临一些挑战,如情境设计质量参差不齐、多媒体应用流于形式、实验探究时间不足等。未来发展中需重点关注三个方向:
1. 情境库建设:精心开发一系列贴合教学实际的典型教学情境案例,涵盖多学科多领域。搭建资源共享平台构建长效机制,让教师能便捷获取,以此充实教学素材,切实提升情境式教学的质量与教学效率。
2. 技术深度融合:借助虚拟现实、增强现实等前沿科技手段,精心构建高度逼真的沉浸式学习场景,使学生仿若置身真实物理世界,亲身体验物理过程,从而极大提升学习趣味,切实增强学习成效。
3. 评价体系完善:精心构建一套贴合实际教学场景的情境化教学效果评估工具,从知识掌握、技能运用、情感态度等多维度全面且客观地衡量学生学习成果,精准评估教师教学效果,为后续教学优化提供有力依据。
物理教育工作者应以核心素养培养为目标,不断创新情境教学模式,使物理课堂真正成为思维发展的场域、科学探究的乐园。通过持续优化情境设计、完善实施策略、创新评价方式,推动物理教育质量不断提升。