提升情境价值优化情境应用的实践探索*——以“探究感应电流的产生条件”的教学为例

□周金中

（镇海中学，浙江宁波 315200）

创设情境进行教学对培养学生物理学科核心素养具有关键作用.越来越多的老师在教学设计和教学实施过程中重视创设情境，力求基于教学情境分析夯实物理学科四个方面的核心素养.学业质量标准视角下审视当前物理课堂教学[1]，也发现几个关于情境应用的新问题：①情境创设游离于基于核心素养的教学目标，其课堂表现是制造低层次热闹课堂、各种素养目标无法落地生根；②情境应用仅限于某教学环节、或仅对应某单一素养点，其课堂表现是情境塞满课堂、四维素养目标离散；③情境生成忽视情境问题空间与素养要素的综合需求，其表现是情境价值浪费、错失四维素养整合提升良机.

研究情境应用中出现的问题，不难发现其问题的根源在于情境价值[2]：缺乏素养目标与情境价值间的一致性研究，情境价值指向不明，陷入为了情境而情境的素养目标缺失状况；缺乏教学活动与情境价值间的整体性研究，情境价值视角狭隘，陷入情境、目标两张皮的隔离状况；缺乏素养动态生成与情境价值开放的协同性研究，情境价值开发不足，陷入情境产能低效而素养目标干瘪的状况.要解决课堂教学中的情境应用问题，须着力明确情境价值指向、开放情境价值空间、提升情境价值能效.下面以“探究感应电流的产生条件”这节标签为“探究课”的教学情境分析为例，阐述基于提升情境价值优化情境应用的策略实践与探索反思.

一、基于情境价值“基点”创设情境任务——教学目标与情境任务分解

情境价值的“基点”应该是教学素养目标.基于情境价值“基点”创设情境任务就是要站在素养目标的全局高度审视情境价值，明确情境价值“基点”，创设与学科素养目标一致的情境任务.对照“学业质量水平2”的素养要求和本课的教学内容，在教学情境设计上我们着重对应各类目标做了相应的情境任务分解，如表1所示.

表1

二、基于情境价值“焦点”引导情境体验——教学环节与情境体验同步

“焦点”是事情的关键所在，情境价值“焦点”对应教学活动的关键节点.基于情境价值“焦点”引导情境体验，就是要充分把握教学环节的特征需求展现情境价值，引导与学业质量水平对应的情境体验.本节课课堂教学有问题引入、方案设计、实验探究、分析论证四个主要探究环节，本课的情境价值“焦点”有四处与之对应.探究过程中基于情境价值“焦点”引导学生经历情境全过程对核心素养的落实举足轻重.

（一）焦点1——学习的动机与问题空间

引入情境1：“开门有电”

课前，用漆包线绕如图1所示的200匝左右线圈（长约2m、宽约1m），固定在教室前门背后，连接G表，并投影显示给教室中已经坐下的学生看.学生上课推门、关门时都可以看到G表摆动.

图1

引入情境2：“摇绳发电”

上课铃响，播放让两位班级学生参与录制的“摇绳发电”视频.如图2所示，选择在学校实验楼外空地，用长约30m的电线串接G表，摇动约15m长的电线，放大摆动的G表.

图2

情境意图：上课前就可以激发学生课堂学习的兴趣，帮助学生回顾初中学过的“切割磁场能产生感应电流”的原知识结构，引入本课探究领域（磁生电的条件）.

（二）焦点2——艰辛的实验方案设计与优化

1.站在巨人的肩膀上设计初步方案

实验引导情境：如图3所示，今天我们拥有新的工具（电流表检测电流、磁体线圈都能产生磁场、变阻器改变电流），有新的视角（描述磁场的概念有磁感应强度、磁通量），重现法拉第的五类磁生电现象，探究产生感应电流的条件.

图3

情境引导说明：器材都放在学生面前，基于法拉第五种产生感应电流的情况，引导学生根据手头的器材“看菜下饭”设计探究方案.

2.实验方案优化

实验演示情境：单线切割磁场（蹄形磁体），电流表几乎不动.

激发讨论：优化方案——基于放大思想，多匝线圈切割放大电流、线圈中加铁芯增强磁场、磁体运动（变化）快增强效果；基于替代思想，通电螺线管代替可变化的磁场，通过改变电流来产生变化磁场.优化方案如表2.

表2

情境引导说明：教师用讲台器材与学生面前器材相同，通过摄像头投影放大.引导重点是激发学生各种优化想法，实施显性思维方法教育[3].

（三）焦点3——困惑的“感应电流产生条件”

1.分组实验情境

情境引导：大家根据优化后的实验方案，分成线框组、线圈组、电流组三组分组实验，实验结束后分组汇报实验成果.

教学活动说明：学生分组实验，汇报实验情况，总结实验结论.

学生实验结论（预设）：切割磁感线和磁场变化都能产生感应电流.

2.教师证伪情境

情境引导：我们刚才的结论是否就是感应电流产生的条件呢？我用大家的实验来检验看看.教师介绍实验器材如图4，并演示实验.

图4

演示实验情境：“切割、变化”不能产生电流，演示过程如表3.

表3

实验情境引导：从上面的三个实验中，发现刚刚总结的“感应电流的产生条件”不具有普遍性，有必要重新分析产生感应电流的本质原因.

（四）焦点4——“学为中心”[4]视角的分析论证

1.分析情境——模型建构与科学推理

情境意图：引导学生抽象实验模型，帮助学生从物理模型的表象、结构、原理等角度逐层深化分析，保障学生在每个环节都处在学习、探究状态之中，提升科学推理素养.结合PPT图表如表4.

表4

2.论证情境——解释与反思

情境意图：引导学生反思实验中出现的问题，科学论证提出的质疑，进行检验和修正，提升科学论证素养.结合PPT图表如表5.

表5

3.归纳结论——严谨规范

情境引导：根据上面正反两个方面的分析论证，你能否用自己的语言归纳“感应电流的产生条件”.

预设：穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流.

情境引导建议：强调“以上实验及其他事实表明”，注意科学结论必须谨慎、简练，揭示物理现象本质.

三、基于情境价值“奇点”架设情境支架——拓展活动与情境支架协调

天体物理学概念上“奇点”是大爆炸前的“能量汇集之处”，情境价值“奇点”描述该情境融合了多维、多层素养价值.基于情境价值“奇点”架设情境支架，围绕学业质量标准开发情境价值，挖掘情境价值“奇点”，架设与核心素养要素融合的情境支架.

（一）“奇点”1：“磁与电转化的哲学反思”——物理观念与科学探究的深度融合

活动安排：科学探究之问题提出环节（教学引入活动之后）

观念情境：1820年奥斯特发现：“磁针置于南北方向的通电导线下，磁针会偏转”，即“电能稳定地产生磁”.这引起了科学界对称性的思考：“磁能生电吗？”如果你处在那个时代，你的观点是？播放录制的一段科普采访——磁能生电？一个对象是不选考物理的女生，她认为能，理由是既然磁能生电，电就可以生磁，电和磁应该是两种有相似性质的东西.一个对象是学校的工作人员，她认为不一定，理由是“水可以从高到低，但不能从低到高”.

情境意图：渗透基本观念——物质联系观和能量转化观，切入子观念——电磁感应（磁能生电）.

（二）“奇点”2：“产生感应电流的本质特征”——科学思维与科学探究的深度融合

活动安排：评估教师演示实验（教师证伪演示之后）

证伪实验情境引导：在我做的实验中，发现了和预想不一样的结论，是我的实验出了问题还是大家刚才的结论有问题呢？

情境意图：渗透科学思维素养——培养学生使用科学证据判断、推理，以及基于证据大胆质疑的创新意识.

（三）“奇点”3：“探究总结与展望”——四维素养的深度融通

1.应用情境三部曲：回看——应用——展望

情境说明：回看“推门发电”“摇绳发电”，提炼切割模型；应用物理知识分析“推门发电”磁通量变化情况，讨论“摇绳发电”如何站立有更好的发电效果；观察电流表的摆动情况，畅想电流变化的规律.

2.总结情境——基于科学探究线完善四维素养板书

情境说明：科学探究是本节课的活动主线，已经有科学探究过程板书.总结回顾探究过程的主线，重点依次完善物理观念线、科学思维点与科学态度点，呈现丰实、完整的课堂学习成果.总结板书呈现如表6.

表6

四、三“点”型情境优化策略反思——学业质量视角下的情境评价

学业质量是根据物理学科核心素养中的四个方面及其五级水平，结合课程内容的要求，依据不同水平学业成就表现的关键特征而制定的.我们可以选择学业质量水平2的质量描述来评价提升情境价值优化情境应用策略的成效：基于情境价值“基点”创设情境任务，明确了情境应用后学生必备的品格和关键的能力表现，让情境创设指向针对素养目标有的放矢；基于情境价值“焦点”引导情境体验，助力学生在不同教学阶段依托情境真切辨析、探究、品味，情境体验全程都有的积极学科素养表现；基于情境价值“奇点”架设情境支架，拓展了情境的价值空间和能效，让包括科学探究在内的四维素养有机融为一体，于无声处实现了四维素养的综合优势.

更多策略实践中我们也深刻认识到：物理概念的建立需要创设体现概念本质特征的具体情境，才能助力学生抽象事物的本质特征，完成从经验性常识向物理概念的转变；物理规律的探究都需要创设问题情境，学生体验情境的活动中才能真切感受科学探究过程的乐趣和科学思维的奇妙；应用物理知识解决具体问题应该结合实际情境，才能助力学生强化情境与知识相联系的意识和能力.由此可见，三“点”型情境优化策略还有很多实施细节要关注，优化情境应用还要在学习环境[5]变革中深化探索 .