善用学习空间资源，创设多样学习情境*——以高中物理学科为例

赵 博

国务院办公厅印发的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中指出普通高中要“深化课堂教学改革，……积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等课堂教学。”教育部发布的《关于加强和改进中小学实验教学的意见》中也明确提出了创新实验教学方式的要求。变革课堂教学方式、开展学科实践，已经成为新时代高中教育落实立德树人根本任务的需要。

学习环境的构建是教学方式变革的基础。优质的学习空间资源是在高中物理教学中开展学科实践的必要保障。教师要善于运用学习空间资源，为学生创设富于体验性、生活化、具象化的物理学习情境，让学生在情境中建构物理概念、探究物理规律、解决实际问题。教师应尽可能开发和利用实验空间、实践空间和虚拟空间资源，充分发掘物理实验和辅助资源的育人功能，带领学生参与深度学习、发展学科核心素养。

一、开发实验空间资源，创设体验性的实验情境

《普通高中物理课程标准（2017 年版2020年修订》（以下简称“新课标”）中，规定了21 个学生必做实验，并对36 个教学内容明确提出“通过实验，认识物理概念或探究物理规律”的教学要求。新课标在加强高中物理实验教学方面的导向性非常明显。普通高中物理实验空间的资源必须满足课标规定的教学需求。在此基础上，教师应结合学校实际，尽可能多开发实验教学的资源，丰富学生的物理学习体验，以此获得良好的教学效果。

实验空间中的新媒体资源能帮助教师让学生获得更好的实验体验。学生物理概念的建构需要以客观情境中的经验或体验为基础。对于一些现象较难观测的演示实验，教师可以利用手机与一体机的连接投屏技术放大并展示实验现象。例如，在2019 年人教版普通高中物理教科书（以下简称“新教材”）选择性必修3“氢原子光谱和玻尔的原子模型”一课的教学中，利用分光计可观察高压下氢气放电管发光的现象，并得到氢原子光谱。该光谱需要通过直径1 厘米左右的目镜来观测，只能由一人观测实验现象；而且实验需用到高压电，不能安排学生分组实验。这时教师可以利用手机和一体机的网络连接，将实验现象实时投屏，解决该实验现象不易观测的问题。

教师应深挖新教材中的实验资源，为学生开发新课标规定范围外的非必做实验，丰富符合本校实际的实验空间资源。例如，新教材必修3“电容器的电容”中的“拓展学习”是“用传感器观察电容器的放电过程”实验。在该节课必做实验的基础上，学生在实验室使用传感器能获得更加直观和准确的电流或电压随时间变化的图像。学生还可以在该拓展实验中改变放电电路的阻值，研究电容器在不同阻值下放电电流随时间变化的图像，获得对电容器充放电更完整、全面的认识。

二、真实的实践空间资源，创设生活化的实践情境

高中物理教学要为学生适应社会生活做准备。学生未来将会面对实际生活中的问题，因此需要具备解决真实问题的能力。学生能否把真实情境中的一段经历转化为一个物理探究过程，能否把生活描述情境的文字转化为物理学科语言，能否把情境中需要完成的具体内容转化为一个个物理问题，就是应用物理观念思考问题和应用物理知识分析解决问题的关键能力。教师应着眼于学生的能力发展，为学生提供解决真实问题的实践空间，让学生有机会面对真实的情境，研究和解决实际的问题，让学生获得关联情境和知识的意识和能力。

物理学科专用的学生实践空间，能为学生完成物理实践作业或课题研究提供资源和学习场域。新教材每一册的最后几页都有“课题研究”内容，教师可以根据其中的“研究样例”和“参考选题”为学生设计阶段性的实践性任务作业。例如，教师完成抛体运动、圆周运动等教学内容后，可向学生布置“研究投掷标枪动作的物理原理”作业；在学生学会测量电源电动势和内阻后，教师可给学生布置“研究充电宝不同电量时电动势和内阻大小”的作业。这些实践性的课题研究作业，让学生经历提出问题、制订计划、发现证据、交流表达等过程。在完成实践研究作业的过程中，教师可根据学校作息时间安排，定时向学生开放实践性专用室（如学生创意工坊），为学生提供必要的实验器材、小组合作的机会、交流和展示成果的场地。在教学中组织实践性课题研究，教师不仅要关注学生研究得到的结论，更要重视学生研究的过程，帮助学生在实践情境中发展科学思维、提高科学探究的素养。

教师还可以将一些生活化的实践情境开发为学习评价任务。学生能在真实情境中完成任务，代表他们已真正理解了某些物理概念或规律。例如，新教材必修1 的教学中，可用“制作人的反应时间测量尺”任务，评价学生是否掌握自由落体运动的规律；可用“利用phyphox 软件获得电梯从8 楼运行到1 楼的a-t图像，估测电梯匀速运行时的速度”任务，评价学生对加速度概念和运动图像的理解。新教材选择性必修2的教学中，可用“设计能产生交流电的发电装置，说明输出电流是否为正弦交流电”任务，评价学生对交流电产生原理的学习情况。教师可搜集一些优秀学生的实践作品或研究方案、成果，以展柜或海报等形式在实践空间中展示，让实践空间成为学生实践作品或研究作业交流和展示的平台。

三、灵活的虚拟空间资源，创设具象化的仿真情境

一些教学内容中的物理现象很难真实呈现，教师应该灵活利用虚拟学习空间资源，让学生比较直观和便捷地进行相关实验。教师可运用网络资源、虚拟实验软件、科普动画视频等信息技术辅助手段，把不易或不能在课堂教学中展示的现象或实验具象地呈现给学生。

物理教师要善于使用虚拟空间资源，帮助学生创设仿真学习情境。学生在仿真情境下学习，能避免一些真实实验可能存在的不安全因素。例如，在新教材必修3“实验：练习使用多用电表”的教学中，学生进行真实实验之前，教师可以让学生先用虚拟实验软件完成实验。如果电路连接出现问题，虚拟的多用电表将报警表示烧坏。这样，学生就会思考和发现电表烧坏的原因，修正自己不正确的操作，并在后续的真实实验中避免之前的错误操作。

建设虚拟学习空间仿真实验室，让学生参与虚拟实验，能弥补一些真实实验的不足。例如，新教材选择性必修3 中的演示实验“用显微镜观察花粉的布朗运动”，投屏实验现象很难确保清晰，此时教师可补充虚拟实验帮助学生认识布朗运动——“分子间作用力与分子间距的关系”。借助虚拟软件的演示，能帮助学生认识无法在课堂教学中观察的微观现象。一些虚拟空间资源能帮助学生打破学习空间和时间的限制，使其更好地认识物理与生活的联系。例如，观察“常见地球人造卫星及轨道分布模拟软件”，可以帮助学生认识近地卫星、同步卫星等人造卫星的轨道、线速度、周期等特点；播放“三峡水电站内部结构及工作原理动画”，可以帮助学生认识大型水力发电机内部的工作原理，促使其发现实际工程应用与课堂实验的不同。

学习情境的创设离不开学习空间资源的支持。联系实际、强调体验、重视整合的优质学习情境是学生建立物理概念、探究物理规律、应用物理知识解决问题的基础。本文是笔者在教学中对高中物理学习空间资源利用方面的一点实践感悟，高中物理学科学习空间的建构应该有科学的理论模型、建设标准和评价策略，这些内容还有待进一步地学习和研究。