问题情境分明 方能思路清晰*——基于真实情境创设的物理模型教学

曾 晗

(桐乡市凤鸣高级中学　浙江 嘉兴　314500)



问题情境分明 方能思路清晰*
——基于真实情境创设的物理模型教学

曾 晗

(桐乡市凤鸣高级中学浙江 嘉兴314500)

摘 要：认知是学习者与问题情境交互的产物，学生在熟悉的情境中习得的知识会更加牢固与深刻.本文首先阐述了问题情境在学习活动中的重要地位，然后结合具体的教学案例，从“自制教具，还原情境”、“寓教于乐，共同参与”、“以问诱思，以境促思”3个方面归纳总结了物理模型建立过程中情境创设的方法和发挥的作用.

关键词：问题情境物理模型情境创设

捷克教育家夸美纽斯在《大教学论》中写道，“一切知识都是从感官开始的”.这种论述反映了认识规律的一个重要方面：直观可以让抽象的知识形象化、具体化[1].实验心理学家赤瑞特拉也在研究中得出结论：人类获取信息的83%来自于视觉[1]，可见问题情境对获取认知的重要性.通过创设真实情境实施教学，一则使学生身临其境，促使思维由形象到抽象的转变；二则激发学生的学习动力和热情，让学习活动变得主动、自觉.

笔者在教学中经常设法将典型的问题情境以各种直观的形式呈现出来，将枯燥的文字表述转化成可视化的情境演示，使学生理解起来更加轻松、透彻，构建相应物理模型时更加自如、流畅.实践表明，教学效果很好.以下结合3个具体案例展开论述.

1自制教具 还原情境 培养学生的空间想象能力

物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理教学中要注重对学生动手能力、观察能力的培养.演示实验、分组实验和探究性实验等都需要大量的仪器，如果全部依赖成品教具，显然是不够的，这就要求广大教师能够自制一定数量的教具，补充和完善成品教具的不足.普通高中《物理课程标准》也进一步地强化了实验教学的地位和作用，提倡教师要善于利用日常器具设计实验.

(1)当绳子与竖直方向夹角为45°时，该装置转动的角速度是多大？

(2)此时绳子的张力多大？

(3)某时刻绳子突然断裂，HOA=40 cm，求小球的落点到转轴的水平距离?

解析：此题是“圆周”和“平抛”两种运动模型的结合问题，涉及到的考点包括受力分析、向心力来源、平抛运动的位移公式等，有一定的综合性，但难度不大.笔者对学生的答题情况做了大致的认知诊断，正确率不高的原因普遍在于他们不能将小球的空间位置关系和实际运动情景紧密联系，会出现将B点当做圆心的错误判断，这反映出学生空间立体想象力的匮乏.

为了攻克学生在这一点上的认知漏洞，笔者制作了图2所示的装置，将抽象的问题描述转化为直观的教具展示.小球在细线的牵引下做圆周运动，通过课堂演示小球实际运动所在的平面，学生很容易就能找出圆心.再用剪刀将细线的悬点位置剪断，最终很容易地确定了小球的落点与转轴OA的方位关系.

案例评析：空间想象力是学生在高中阶段必须掌握和具备的一种能力，在平时的教学中教师需要有意识地对学生进行空间想象力的培养.美国心理学家布鲁姆说过，“浓厚的兴趣能弥补智能的不足，持久的兴趣会导致发明创造”[2].通过自制教具呈现情境的方式，能有效调动学生学习的主动性，培养学生的创新精神和科学素养，激发学生的学习兴趣，促使学生从“要我学”到“我要学”的转变.

其实，瓷画大多是移植了国画，但瓷画却没有照搬国画，因为瓷画与国画的载体不同，一个是平面的纸绢，一个是千变万化的立体器，因此，瓷画只是将国画的内涵移到了瓷上，而其构图方式和艺术表现形式是不同的。亦因此，这些寓意“连生贵子”、“五子登科”、“百子千孙”的瓷上婴戏图也是引用了国画的内涵。我之所以分别引用国画和瓷画来阐述我的观点，并不是因为它们的内涵是分离的，而是因为它们的内涵太丰富，我只能分别取其中一粟分而述之，然后综合说明我的观点。肤浅之见，不知正确与否，敬请先辈和同仁批评指正。

2寓教于乐 共同参与 强化学生对“左手定则”的应用

物理学中有许多概念、定理、定律，学生在接受时会感到抽象.教师要善于将抽象的问题变得直观，学生在自己熟悉的情境中实现的认知构建才更具意义，相较于单纯的“板演”，印象也更加深刻.

【例2】在宇宙射线中含有大量的高能带电粒子.这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，如图3所示，对地球上的生命起到保护作用.假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是

A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同

B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强

C．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转

D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转

解析：本题考查洛伦兹力方向的判定方法，很多学生知道考点，但经笔者统计，正答率只有35%，这绝不是偶然.错误原因大致可归为两类：(1)忽略粒子运动的方向特点，认为磁场强则阻挡强；(2)对“左手定则”不能熟练应用.

案例评析： 教学追求“寓教于乐”，单调、乏味的物理课堂必然效率低下，学生情绪低迷，久而久之，思维便会僵化，自信便会缺失.教师在课堂中要善于维持学生心态上的“饱满”和思维上的“灵活”，积极创设一些能够抓住学生注意力的充满趣味性的情境，在参与中掌握物理方法，领悟物理思想.

3以问诱思 以境促思 加深学生对“杆球模型”的理解内化

竖直平面内的“杆球模型”是圆周运动中的一个重点和难点，它对于引导学生如何分析向心力来源起到了很好的示范作用.但学生初次接触该模型时，在理解上普遍存在困难，特别是在最高点时对杆球之间作用力(支持力或拉力)的分析.笔者采用的做法是就地取材还原情境，以问题串的形式对学生思维进行徐徐善诱，逐步完成该模型的自主构建.

【例3】图6为竖直平面内“杆球模型”的示意图，当小球到达最高点时，对杆球之间作用力的分析可以通过设置以下探究问题逐步实现.

探究1：小球能过最高点的最小速度是多少？

笔者在教学时，让学生在课堂上现场自制了图7所示的教具：在铅笔的一端插上一块橡皮，使橡皮随杆在竖直平面内做圆周运动(要求学生跟着教师一起演示此情境).

提出问题(师)：要使橡皮能够到达最高点，速度至少为多少？

学生从自己的演示中很容易就会发现，小球到达最高点时的速度可以为零.

通过课堂演示，形象直观地呈现问题情境，促使学生思考，最终得出结论.

探究2：当v=0时，杆对球作用力的大小和方向如何？(如图8)

此问用向心力的知识，很容易得出答案：

Fn=0FN=mg(杆对球的力为支持力)

探究3：现使v从零开始逐渐增大，则杆对球的支持力怎么变？

探究4：随着v的增大，FN减小，总有一刻会减到零，当FN=0时，小球的速度v是多少？

探究5：继续增大v，则杆对球的力还是支持力吗？

此问中，笔者又创设了一个情境：将橡皮迅速摆到最高点，我们发现它飞离铅笔.

提出问题(师)：飞出去的原因是什么呢？

生：因为铅笔没拉住橡皮，所以橡皮才会飞出去.

针对探究问题2～5，笔者还设计了如图9的学生体验环节，力求让学生亲身融入到所创设的情境当中，加深对“杆球模型”的理解：用手水平握住一重物，将手臂摆到最高点，使到达最高点的速度逐渐增大，感受手与重物间作用力的效果.

案例评析：情境教学的核心是让学生主动参与、自主研究，要求学生用科学的思维方式去解决情境中的任务，在研究过程中掌握物理学习的基本方法，主动获取物理知识[3].在学生的最近发展区设置问题串，通过互动问答实现师生间的情感交流不失为一种很好的模式.在创设情境和设置疑问的过程中，要循序渐进，层层深入，步步拓展，同时给学生提供充足的主动参与和自主思考的空间，强烈的好奇心会“逼”着学生去探寻这些问题的答案，学生在付出一定的脑力劳动并获得成功之后，学习物理的兴趣和信心也会大大增强.

4总结

认知学习理论认为，知识存在于我们所生存的环境及我们所从事的活动中，学习者要学习某种知识，必须要进入相应的情境中[3].也就是说，认知是人与情境互动的产物，学习者只有融入实际情境中，才能建构出有意义的知识.而我们的学生普遍缺乏的就是诸如这一类的生活体验，这就需要我们广大教师积极地去创设各种有助于学生理解的问题情境，努力尝试让物理问题从文字描述回归真实，课堂上应尽量多地增加学生的体验，在创设的情境中逐步实现对物理模型的构建.

参 考 文 献

1张振新，吴庆麟.情境学习理论研究综述.心理科学，2005,28(1)：125～127

2张丹彤.从理想回归真实——高考物理题背景真实化倾向对高中物理习题设计的启示.物理教师，2013(6)：77～79

3夏焰.物理课堂教学中的情景教学.中学物理教学参考，2013(4)：21～22

*作者简介：曾晗(1991-),男，中教二级，主要从事高中物理教学和教学研究.

(收稿日期：2015-11-20)

*嘉兴市桐乡市微型课题“基于真实情境创设的物理解题能力培养研究”，课题编号：Tc15029