物理课堂情境创设探讨

吴一含 李仁麒

摘   要：教学情境为教学活动的开展营造了一个真实的、具体的背景，在此背景下，教师可以引导学生通过观察、实践操作、分析、判断等，使其认知能力得到有效发展。因此，教师在课堂教学过程中，应根据教学内容、学情等，利用各种媒介、方法、素材创设对应的教学情境。文章结合“光的偏振”一课的内容，讨论了实践中如何从不同角度设置具体情境。

关键词：情境;情境创设;光的偏振

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）7-0078-3

在《现代汉语词典》中，情境指“情景、境地”[1]。情境学习理论认为，知识具有情境性，它受到知識形成背景、过程以及文化等影响[2]。教学情境是教师根据课程标准、教学目标、教学内容以及学生已有认知基础，借助一定的表现形式，设置带有问题性质的活动，它能让学生最大限度地投入其中，同时达到最佳的学习状态。课堂情境创设则是指教师根据学情、教学内容，在教学过程中有意识地创设一种生动形象、具体真实的场景，引导学生在体验中学习，在感悟中达成教学目标。

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中的“实施建议”部分指出“在教学设计和教学实施过程中重视情境的创设”[3]，并进一步指出物理概念的建立需要创设情境、物理规律的探究需要创设问题情境、应用物理知识解决具体问题应结合具体的实际情境。在课堂教学中，情境的创设是探究教学的基础和出发点，在课堂当中营造好情境，更能引起学生学习的热情，激发学生探究的欲望。学生在真实课堂教学情境中进行探究学习，也有利于提升其分析问题、解决问题的能力。在实际教学中，教师可能因为受限于课堂时间、空间，对情境创设关注不够，而往往导致学生参与课堂的主动性、积极性受到影响。

接下来，笔者以“光的偏振”教学为例，进行课堂教学情境创设的实践探索，探讨情境创设的可能途径。

光的偏振的学习是在机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础上进行的。课程标准的相关要求是“观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长。”[3]

根据课程标准，我们设计“光的偏振”一课教学目标如下：

（1）通过演示实验了解偏振概念，知道只有横波才有偏振现象。

（2）通过探究实验知道偏振片的作用，知道偏振光与自然光之区别;知道光是横波;了解光的偏振在社会生产生活中的应用。

（3）通过实验探究与分组讨论发展学生合作交流的能力。提升学生运用科学知识服务社会的意识，增强其社会责任感。

本节课的内容没有复杂的公式推导，而更多的是对概念的理解及现象的观察。为了让学生能更直观地观察光的偏振现象，更具体地了解光的偏振现象的应用，在教学中，笔者尝试使用多种途径进行情境创设，调动学生的学习热情，营造探究教学氛围，切实提升学生的物理学科核心素养。以下主要讨论本节课具体教学情境设置及其意图。

1    利用自制教具创设探究性情境

生活中有许多现象都与物理有关，有很多器件都用到物理知识。教师可以将一个生活器件进行简单改装做成教具，利用其前后视觉、听觉的效果对比建立教学情境，激发学生的好奇心。在本节课中，光的偏振概念相对比较抽象，单纯从理论去讲解，学生很难有深入的理解。所以在新课导入环节，笔者将一台报废的液晶显示器改装后作为教具进行演示。

案例1  教师向学生展示一台液晶显示器，让学生观察屏幕内容。学生肉眼看过去，一片空白，无法看清具体图像。这时有一个学生随手拿起课桌上的偏振片，并透过偏振片看到了图像（图1）。笔者及时捕捉到了这个场景，并请该生进行分享，同时引导其他学生也用偏振片对着显示器屏幕旋转，并观察现象。

此时，学生自然产生疑问：为什么显示器无法正常显示？为什么可以借助偏振片观察到显示器上的图像？旋转偏振片为什么会看到明暗变化？

设计意图：液晶显示器屏幕前方本来有一张偏振片，笔者课前将其撕去，课堂上再引导学生分别通过肉眼和偏振片观察一片“空白”的显示器。前后对比，发现不同之处，激发学生的探究热情，引出本节课的主题。课堂教学中，一个学生的偶然之举，使得教学过程更加自然，也提升了教学效果。

2    利用同屏技术创设实时性情境

在课堂进行演示实验时，由于面向整个课堂，学生往往参与感不强，且限于距离、角度，无法很好地观察现象。近年来，手机同屏技术在课堂教学中得到广泛应用。在实际教学中，笔者也常常利用电脑软件实现手机与电脑同屏，把手机当作一个实时可移动的投影仪，利用它可以将学生的典型解题过程拍照分享，也可以抓拍实验现象和过程进行分享。

案例2  机械波的偏振

实验1：绳波能否通过狭缝

器材：绳子，纸板。

教师在纸板上开一长方形孔作为“狭缝”，使绳子穿过“狭缝”，抖动绳子模拟横波产生，旋转纸板，引导学生通过同屏观察绳波传播是否受到影响。

实验2：弹簧波能否通过狭缝

器材：彩虹圈，米尺，纸板。

教师将彩虹圈穿过米尺，并使二者共同穿过纸板中的“狭缝”，沿直尺方向抖动彩虹圈一端，模拟纵波产生，旋转纸板，引导学生通过同屏观察弹簧波传播是否受到影响。

设计意图：利用身边最简单的绳子、纸板、彩虹圈等器材进行实验，能够使学生直观地理解偏振现象，同时使用身边器材就能进行物理实验，也可以让学生感受到物理就在身边。通过实验引导学生懂得利用偏振现象来区别横波与纵波，为研究光是横波还是纵波的问题进行铺垫。这两个小实验作为分组实验有些“小题大做”，但作为演示实验，往往只是教师演示，学生难有参与感。且实验1一般在地面完成，实验2一般在桌面上完成，都不利于学生观察，而手机同屏演示以第一视角展示实验现象，能够让学生身临其境，聚焦实验细节。

案例3  偏振在摄影中的使用

将手机与平板电脑连接实现手机同屏，用三脚架固定手机，用水盆装适量水，放置于合适位置。教师与学生合作，用手机拍摄水盆底部的一枚硬币。

学生通过旋转手机镜头前的偏振片到合适的角度，减少反射光的影响，得到清晰的图像。借助手机同屏，让其他学生直观地看到拍摄的画面随着偏振片的旋转发生变化，最后得到清晰的图像。

设计意图：偏振片在摄影中有着重要的应用，教材中通过图片展示加偏振片前后得到的图像。但是对于大多数学生而言，图片只能呈现最后的结果，缺乏体验的过程。通过手机同屏的方式，实时展示加偏振片后的调整过程。从课堂效果看，学生惊叹于得到图像的变化过程，特别是在最后得到清晰图像时，发出阵阵惊呼，并报以热烈的掌声，课堂气氛也达到一个高潮。

3    利用小游戏创设趣味性情境

小游戏能活跃课堂气氛，有时候一个简单的小游戏就如同一颗小石头扔进水里，激起阵阵涟漪，让学生充分感受学习物理的乐趣。

案例4  立体电影原理

双眼效应：物光进入双眼在视网膜上成像，由于两眼相距一定距离，在两眼底所形成的两幅图像基本相同，但又稍有差异，存在一定视差，经大脑综合后就形成了一幅立体图像。教师请每位学生两手各拿一支笔，伸直于胸前，尝试将两支笔的笔尖对齐。接着闭上一只眼睛，再次尝试重复刚才的实验，体会两次实验的难易程度。

设计意图：一节课有40分钟，学生往往很难保持整节课注意力都高度集中。特别是在一节课过半的时候，学生普遍会有一些疲惫，此时可以设计一些情境，鼓励学生动手参与，活跃班级气氛。3D电影利用人的双眼效应，实现在平面的屏幕上“看到”立体图像。笔者在此让学生通过对齐笔尖的小游戏，体验双眼形成立体图像的效果，理解用两个摄像机同时拍摄3D电影的原因。小游戏调动学生参与课堂的积极性，在实践中，学生们互相比试，玩得不亦乐乎。这样的课堂能让他们感受到物理的有趣。

4    利用多媒体素材创设高效性情境

在课堂教学中，教师可以利用一些有关现代前沿科技的图片、动画、视频创设情境，为学生提供感性经验。有些实验或者一些现象难以在课堂现场生成，教师可以在课堂中通过投影展示，使学生获得直观的视觉感受。

案例5  夜间行车，有不少交通事故就是因为对面来车的远光灯影响司机正常观察路面情况。教师请学生看一幅迎面而来远光灯的动图，请他们总结感受，并思考改进办法。

设计意图：多媒体素材包括图片、动画、声音、视频等形式。如动态图片，一般为GIF格式，体积小，插入PPT后在播放状态会循环显示。相比普通图片，动态图片更能抓住关键的几帧画面，动态展示过程，但又不像视频需要打开播放器点击播放，视频的画面中往往又有一些干扰因素，不利于学生观察。在画质要求不高的情况下，动图比视频更具有视觉冲击，能够更高效率地引起人的注意。

5    利用生活实例创设真实性情境

物理学习中有许多STS的资源，引导学生通过在物理课堂中的所学尝试解决生活中的物理问题，会让其觉得物理是有用的。同时，学生通过解决生活中的物理问题，也可以认识到科学技术与社会之间的联系，逐渐形成探索自然的内在动力，培养其遵守道德规范、承担社会责任的核心素养。

案例6  尝试解决远光灯问题

汽车夜间行驶时一定要打开车灯，但车灯的强光会影响迎面来车司机的视线，因此为了行车安全，必须使用小灯，但这样肯定会影响行车速度及能见度，可能带来不小的安全隐患。为了解决这个问题，有人就在车灯与挡风玻璃上放置一个偏振片，从而避免远光灯晃眼，请同学们讨论看看，要给它们添加怎样透振方向的偏振片？

学生进行讨论，让两个学生模拟相向而行的汽车，利用两只手模拟车灯和挡风玻璃上偏振片的透振方向。

设计意图：远光灯的问题会让夜间行车存在安全隐患，本案例引导学生积极关注社会现实，通过科技手段解決社会现实问题。通过学生的现场模拟演示，培养学生立体空间想象的能力。

在物理课堂教学当中，教师应充分利用多种媒介、方法、素材创设出尽可能真实的、尽可能反映知识生成和应用的学习情境，通过适当的方式引导学生关注、聚焦课堂情境的细节，促进学生对知识理解和建构。引导学生在真实的活动中观察、思考、建构，发现问题、解决问题，是提升学生物理学科核心素养的重要有效途径。这就要求教师从情境的探究性、实时性、趣味性、高效性、真实性出发，有意识地创设好活动情境，有效地将物理知识和物理规律“隐藏”其中，并引导学生体验、思考、建构。

参考文献：

[1]中国社会科学院语言研究所.现代汉语词典第6版[M].北京：商务印书馆，2012：6.

[2]高文.情境学习理论研究综述[J].心理科学，2005，28（01）：125-127.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：52.

[4]廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-4）[M].济南：山东科技出版社，2011：7.

（栏目编辑    李富强）