基于“沉浸式体验”教学，培养物理高阶思维

◇ 山东 李 刚

所谓“沉浸式体验”教学,就是依托各种情境促使学生亲历其中,目的是更有效地促使学生展开更深层面的思考,并就此形成有意义的学习过程．在高中物理教学中,开展“沉浸式体验”教学对于培养学生的物理高阶思维具有重要意义．“沉浸式体验”教学强调问题情境的生动性,以及学生在其中所形成的交互性体验,同时还特别强调学生对知识的自主整合,在此过程中树立批判性的自我反思,最终实现对问题的自主解决．

1 创设体验式问题情境

认知心理学理论认为,不管是认知的内容、过程还是具体的认知方式,都和主体身体之间具备紧密关联,同时身体又处于具体的环境中,这就意味着,问题情境越生动、越真实,就能够越有效地激发个体的身体感知和体验．在“沉浸式体验”教学模式中,问题情境是必不可少的关键要件,教师要善于根据教学内容为学生创设体验式问题情境．

1.1 链接新旧知识,创设问题情境

新旧知识之间的链接是以旧知识学习新知识的关键缓冲带,链接新旧知识创设问题情境,既能够使学生顺利完成对旧知识的巩固,也能够以此为基础展开对新知识的高效学习,进而实现教学目标．

例如,在教学“牛顿第三定律”时,一部分学生会自主联想到初中阶段的旧知“作用力与反作用力”,就此展开学习．教师可以结合旧知识创设生活情境，展开教学．如在拔河比赛中,两队作用力情况与作用力和反作用力相似，二者大小相等,方向相反,也就是说拔河比赛并无胜负．可现实中必然有一方会获得最终胜利,由此产生矛盾．那么能够获胜的关键因素是什么呢?教学中,教师可针对学生的质疑进一步创设问题情境:如果对抗双方一个是较弱的女生,而另一个是健硕的男生,但是男生的脚上穿了一双旱冰鞋,其结果会怎样呢?

通过这样的问题情境引入新知识,能够有效地激发学生参与探究的热情,产生强烈的渴求新知的欲望．

1.2 结合物理实验,创设问题情境

物理实验能够为学生提供极为丰富且直观的感性材料,在物理实验情境中,学生会被强烈的好奇心所驱使,从而在教师的引导下主动探索新知识,感受物理实验所具有的创造性、挑战性以及思维性．教师在这个过程中要不断鼓励学生展开自主探究,要针对问题展开全方位、深层次的研究,触及物理知识的本质特征,把握其内在规律．

例如,在教学“动量”时,可以引入“落蛋”实验创设问题情境:在第一次实验中,将一个生鸡蛋裹在气球内,吊离地面大约1.5 m,以无保护的方式自然坠落;在第二次实验中,在鸡蛋落地处放置一个海绵垫，然后进行类似第一次实验的操作．完成上述实验之后,向学生提问:上述两个实验涉及哪些物理知识?经过落蛋结果的对比,立足于物理的视角,如何解释其间存在的差异?在创设问题情境之后,可以组织学生自主分组交流,自主推导结论．这样,学生的参与热情得到强烈激发,并在整个课堂学习过程中,保持高昂积极的情绪,更有效地理解和掌握知识．

2 开展交互式具身体验

具身认知学习理论强调,不同的体验方式以及体验内容,必然会对具体的认知形成显著影响,其中不仅包括认知方式,也会涉及认知内容以及认知结果,简言之,就是主体的认知结果与主体及其具身体验密切相关．在传统灌输式教学模式下,教师的过度讲解代替了学生的自主思考、感悟以及体验等过程,学生的学习体验是不深刻的．在高中物理教学中,教师要根据教学内容引导学生开展交互式具身体验学习活动．

2.1 在情境模拟中丰富认知体验

在高中物理教学中,情境模拟教学是落实体验式学习的主要举措,情境模拟能够使学生完全融入所模拟的具体情境中,和物理知识进行亲密接触,能够对物理知识产生一定的了解．通过这一举措,能够显著深化认知、强化记忆,更有助于激发学生的主观能动性,全身心地投入到对物理知识的探索和学习中,全面提升学生的自主学习、创新以及应用能力．

例如,在教学“电磁感应”时,为了帮助学生理解磁感线在磁体内外不同的分布情况,可以邀请学生以角色扮演的方式,分别演绎磁体的S极、N极以及磁感线,扮演磁感线的学生需要随机改变方向,而剩下两名同学则需要根据改变作出迅速反应．这样的模拟方式既可以成功地聚焦学生的注意力,也能够为其提供更直观的了解方式,使教学活动更为有效丰富．

2.2 在实验探究中推进体验深度

基于实验探究活动,能够将需要学习的知识以及理论等融入具体的实验活动中,通过学生自主完成实验的过程感悟知识、体悟原理．这一过程会始终伴随学生的积极思维,再加上亲历其中的动手操作,实现了理论与实践的相互碰撞,激发强烈的灵感,这样所获得的知识必然更真实、更高效．

例如,在教学“单摆的周期”时,可以先给出相关知识、理论以及公式,然后设计“猜想—实验验证—归纳”一系列活动,就此展开探究式学习．实验1:准备摆球和摆长完全相同的两个单摆,选择不同的偏角进行释放,就此观察两球通过最低点时的顺序(结论是同时到达)．实验2:摆球质量不同、摆长相同、释放偏角相同,观察通过最低点的顺序(结论与实验1 相同)．实验3:摆球质量相同、摆长不同、释放偏角相同,仍然观察通过最低点的顺序，此时结论和之前不同:摆长较短的摆球首先通过最低点．通过上述三个实验,能够使学生获得更直观的感性材料,了解单摆周期和摆长之间的关系,进而对单摆周期的内涵以及本质形成更深层次的感知.整堂课氛围愉悦，学生态度积极,有益于学生高效地掌握知识．

3 解决生活化实际问题

“沉浸式体验”教学还强调让学生将个人获得的感性材料、体验以及原有的生活背景、经验之间自主建立关联,真正实现对知识结构的自主完善或重构,更高效地掌握潜藏于知识背后的思想、方法以及意义、价值等．因此,在高中物理教学中,要引导学生利用所学的物理学知识解决生活化实际问题,以此促进他们高阶思维的提升．

例如,在完成“匀变速直线运动”的教学之后,可以让学生解决以下问题:汽车的质量为m,行驶速度为v0,已知汽车的制动力恒为F,驾驶员的反应时间为t0,求驾驶员自发现障碍物开始到安全停车这一过程所行驶的距离．对于这一问题,学生是很容易解决的,当学生得出答案之后,再次创设问题情境:我国的公共交通安全有“三禁”,如何基于这一结论对此进行概括?这样,引导学生解决生活化实际问题,能够有效帮助他们促进知识的建构,以此促进他们学科核心素养的提升．

总之,在高中物理课堂上,开展“沉浸式体验”教学对于培养高中生的物理高阶思维具有重要意义,能够有效促进学生学科核心素养的提升．