核心素养视域下的高中物理情境教学实践

李池华

(广东省英德市第一中学,广东 清远 513000)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出:学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力,物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。[1]课堂是落实核心素养培养目标的主阵地,在课堂教学中要重视情境的创设,强化物理知识与生活生产的联系,在真实情境中发现问题,通过分析和建立物理模型的过程,提高学生应用物理知识解决实际问题的能力。

1 情境教学是落实核心素养培养目标的保证

情境教学是指学生在教师的引导下,在情境中发现问题,在体验探究中建构概念、发现规律,在应用中与实际、社会联系起来,这也是物理课程改革对教学提出的要求。情境教学对培养学生的物理学科核心素养具有重要作用,无论是物理概念、物理规律的教学,还是物理问题解决的教学都需要结合具体的情境来实施。

物理情境渗透在核心素养的每一个方面,对培养学生的核心素养有着重要的作用与价值。物理情境是学生获得物理知识、深刻理解基本概念、掌握基本规律的重要途径,可见物理情境对学生建构“物理观念”具有重要的意义。在实际情境中发现问题,经过分析思考后形成问题解决的思路和方法,让学生掌握科学思维方法,促进问题解决能力、批判性思维能力、创造性思维能力等高阶能力的发展,最终提高科学思维能力。学生在情境观察后提出物理问题,设计并确定实验方案，进行实验和收集数据,分析处理实验数据后基于证据得出结论,在实验过程中学生之间进行交流、评估和反思,整个过程就是科学探究中问题、证据、解释、交流等四个要素的具体体现。基于生活中的真实情境提出需要研究的问题,根据所研究的对象和问题特点,抓住主要因素,认清事物的本质,把生活情境进行简化,建构相应的物理模型,运用所学物理知识解决问题。把物理知识进行迁移应用于社会和生活,正是物理学科核心素养中科学态度与责任的具体体现。

2 在情境教学中培养学生的核心素养的途径

2.1 在生活情境中建构物理概念

物理概念的建构需要创设情境,学生在学习物理概念之前,基于生活经验形成了经验性常识,建立学生生活经验和物理知识的联系,使抽象的物理知识形象化、具体化,进而激发学生的学习兴趣,降低新知识点的理解难度,增强学生的学习自信,实现从感性到理性、从经验常识到物理观念的转变。

例1：在学习“运动的描述”时,需要引入描述运动的基本概念,如质点、时间与时刻、路程和位移、速度、加速度等。高中物理与初中物理知识间存在“台阶”,教学中要注意联系生活,帮助学生辨析生活概念与物理概念,明确新旧知识间的联系与区别,通过知识迁移,使学生掌握新知识。设计联系生活的情境,让学生观察老师在教室里走一圈的运动并进行描述,学生很容易说出：“走得快”“走得远”“走得久”“从教室门口走到讲台”等,这些描述和初中物理“速度”“路程”“时间”“位置变化”等物理概念相对应。生活中对运动的定性描述,并不能准确反映物体运动的具体差异,但应用相关物理量可以进行定量描述。物理学中许多物理概念和物理规律都具有定量的含义,通过与生活情境的关联,体现“物理来源于生活”的理念。[2]

评析:创设生活情境展示其与物理学的联系,激发学生思考,帮助学生在已有生活经验基础上建构物理观念,让学生从情境中认清物理概念的内涵,变抽象为形象,变枯燥为生动,提高了学生学习物理的兴趣,使学生更快地适应高中物理学习。

2.2 在练习情境中体验实验

在习题教学中应该注重创设题目所描述的情境,将物理情境直接展示在学生面前,甚至让学生现场体验,通过重现或亲身体验练习中的情境,加强物理知识与真实情境的关联,重视学生的亲身体验和课外延伸,把建模的机会交给学生,从而发现情境中所蕴含的物理本质。

例2：如图1所示,甲、乙两位同学做“拔河”游戏,两人分别用伸平的手掌托起一长凳的一端,在乙端的凳面上放4块砖,保持凳子水平,然后各自向两侧拖拉。若凳子下表面各处的粗糙程度相同,甲、乙同学手掌粗糙程度也相同,则下列判断正确的是( )。

图1

A. 凳子向甲方移动

B. 凳子向乙方移动

C. 凳子向两位同学中体力较大的一侧移动

D. 凳子向两位同学中体重较大的一侧移动

教学设计:学生对摩擦力的理解难度较大,可以转换问题的解决方式,课堂上让学生按照练习情境进行模拟实验,用书本代替凳子,用字典代替砖块进行模拟实验,根据实验的结果就可以得到正确答案：B。

又如,在“失重和超重”教学中,可以让学生利用课前安装好的手机软件“手机物理作坊”(Phyphox)，展示自己站在体重计上蹲下和站起两个过程的a-t图像,然后分析截屏图像中与运动过程相应的加速度变化情况。图像记录下来的过程是学生亲身经历过的,所以学生能深刻理解这个过程的加速度与运动之间的关系。最后介绍Phyphox软件的其他功能,鼓励学生打破实验的时空限制,在课后进行自主探究,激发学生的实验兴趣和创新潜能。

评析:在日常生活中可以用来做实验的物品有很多,将生活物品搬到课堂上,让学生模拟题目的情境进行实验。让学生在面对物理语言、文字和符号时,能自觉地联想相应的物理情境，面对实践情境,会自然联想到与此相关的物理概念和规律。

2.3 在实验情境中渗透思想方法

科学方法是人们认识客观规律和解决实际问题的手段,是连接知识与能力的桥梁。在物理实验教学中,要引导学生重视物理问题研究的思路和方法,为探究未知知识提供基本的方法和必要的帮助,为学生的终身发展奠定基础。

例3：在探究通电直导线在磁场中受力时,应采用控制变量法和比较法进行探究,如图2所示，先保持导线在磁场中,对导线通电与不通电的情景进行比较；然后保持导线通电,对导线处存在磁场与不存在磁场的情景进行比较,从而得出结论:安培力是通电导线在磁场中受到的作用力。同理,在探究安培力的方向时,先保持电流不变,改变磁场方向比较安培力的方向；然后保持磁场不变,改变电流方向比较安培力的方向。

图2

评析:高中物理实验往往会涉及一个或多个研究方法,实验教学中要注重在实验情境中渗透思想方法,让学生在循序渐进的过程中领悟,不能把思想方法当作知识灌输给学生。

2.4 在历史情境中培养科学态度

物理学史描述的是物理学的发生和发展过程,在高中物理教学中渗透物理学史,不仅是物理学科的本质要求,也是培养学生核心素养的有效途径。

例如,在“牛顿第一定律”的教学中,创设教学情境,让学生通过角色扮演的方式再现前人探究的场景,了解“牛顿第一定律”建立的历史过程(表1)。

表1

从亚里士多德到伽利略、笛卡尔、牛顿,牛顿第一定律的建立经历了漫长的过程。通过角色扮演，学生从科学家的视角思考问题,同时引发其他学生进行沉浸式思考,重现科学家建立物理规律的历史过程,体会他们在研究中所运用的科学研究方法。

评析:以教材中的物理知识和历史背景为基础,重现物理学家的思维活动和探究历程,把学生带到历史上真实探究的事件中去,经历探索的主要过程,丰富学生的情感体验,能够让学生对物理学有更深刻的认识。

3 结语

核心素养导向的物理教学要不断优化课堂教学设计,从不同的角度、不同的层面在各个教学环节培养学生的物理学科核心素养。课堂教学以学生为主体,以情境为载体,以问题为支架,以实验为抓手,以思维为目标,注重加强物理知识与生活经验、实际情境的关联,[3]充分体现教学改革的价值追求和与时俱进的精神,使教学更具活力,符合时代的发展要求。