创设实境：初中物理“密度”概念教学的增效尝试

吴刚 周慧玲

摘要：情境化教学是物理课堂教学的重要特征，也是物理课堂教学效果提升的重要抓手。当前，初中物理课堂教学中存在着创设物理情境“乏、浮、偏、繁”的现象，影响课堂教学效果的提升，鉴于此，本文以初中物理“密度”概念教学为例，以学生为中心，创设物理实境；以问题为导引，以实境为抓手，引导学生在科学探究的过程中，培养科学思维，树立物理观念，提升课堂教学效果，落实学生物理学科核心素养的培养。

关键词：实境 密度 教学 情境 核心素养

一、问题的提出

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）明确指出：初中物理教学要坚持以核心素养为导向，强调构建真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力，发展物理学科核心素养。

当前，初中物理情境化教学中存在着一些问题。例如，情境创设“乏”，难以调动学生的学习兴趣；情境创设“浮”，不能紧密贴合学生的生活实际；情境创设“偏”，不能与教学目标有效贴合；情境创设“繁”，不能有效提炼探究主题等一系列问题，导致课堂教学效率低下。如何让物理课堂教学变得更为高效成为摆在所有物理老师面前的一道亟待解决的问题。

二、增效尝试——创设实境

所谓创设实境是立足情境化教学基础之上的一种提升性尝试，创设更新奇有趣、更贴近生活实际和工程实践、更能紧扣教学目标、更加主题鲜明的物理教学情境。通过创设实境，让学生获取第一手真实的感性素材，加深学生对创设实境的印象，经过科学的组织、合理的使用，激发学生学习兴趣、促进学生主动学习、提升学习实效，加速以“教师为中心”的教学模式向以“学生为中心”的教学模式转变。

三、实境化教学的实施

（一）课标指引，通盘考虑，布局谋篇

“密度”一节隶属《课程标准》内容框架一级主题——物质，二级主题——物质的属性的学习范畴，《课程标准》的内容要求为课堂教学指明方向，也为学习目标的制定提供依据。本节要求：通过实验，理解密度；会测量固体和液体的密度；能解释生活中与密度有关的一些物理现象。课程标准是对物理课程学习的最基本要求，这些基本要求具体到教学实践中可以有对达成目标的方式和路径有多样化的呈现。对于本节概念教学，首先通过对学情的分析和《课程标准》的解读明确了教学目标；通过游戏实境的解析，发现要探究的问题，依据学生现有的知识经验提出猜想和假设；经历固体的质量和体积关系的探究过程，认识物体的一种属性——密度，同时发展学生的科学思维和科学探究能力；通过运用密度概念解释实际生活中的现象，深化对密度概念的理解，让学生感受到物理学就在我们身边，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

（二）创设实境，引入新课，激发兴趣，促进思考

1.针对原有教材设计的思考

沪科粤教版教材（以下简称教材）为激发学生求知欲引出探究课题——物体质量与体积的关系，教材设计了“铁块质量比木块质量大吗？”的问题情境。这样的问题情境通过插图呈现，直接从问题引入，指向性强、知识性强，在一定程度上能够激发学生思考、促进探究性学习，但是插图呈现和直接从问题引入的设计缺少足够的趣味性，对初中学生好奇心的激发度不够，促进学生主动学习的欲望积累度不够，致使该设计的目标达成度不高，难以使学生快速进入思考快车道。同时问题的直接提出未能充分考虑学生学习能力的差异，难以实现让大多数学生“学得更有成效”的目的。

2.基于认知，重设实境，激趣促思

认知具有选择性和指向性，要想让学生在间而不断的学科教学中快速转换思维，激发学习欲望，主动投入新科目学习中是较为困难的。为了很好地应对这一困境，教师要使出浑身解数，激发创造性思维，依据学科特点和认知规律来创设真实、有趣、境深的教学实境，帮助学生调整原有认知的选择和指向，以期迅速抓住学生内心的浮萍，激起学生求知的涟漪，促进学生主体性思考，提升活动的有效性。

在教学中，笔者设计了一个游戏实境——比谁力气大。尽可能降低个体学习能力差异的影响来构建实境，通过简单的游戏来提升学生课堂参与度。为此，从体育组找来两个不同材料、形状颜色一样的杠铃，一个质量较小、一个质量较大，以此器材为核心设计游戏，让一个强壮的男生和一个瘦弱的女生参与游戏。利用认知具有选择性和指向性的特点，使学生形成“强壮的男生的力气一定比瘦弱的女生的力气大，强壮的男生一定能举起杠铃，而瘦弱的女生很难举起杠铃”的认知。为了制造认知冲突，激发学生积极思考，让男生举质量大的杠铃，让女生举质量小的杠铃（学生事先不知道杠铃的质量大小），结果就会出现与学生认知不同的结果。这样有趣的游戏实境可以迅速抓住学生内心的浮萍，制造认知冲突，激发学生的好奇心和主动性，促使他们去发现问题，从而建构真实、趣值、境深的物理实境，让全体学生在游戏实境中不知不觉地融入实境、发现问题，促进主体性思考。

3.基于“对话”，解析实境，发展科学思维

正如有人所说的那样“物理是种欲望”，一种看到什么都想理解的欲望。正是这种欲望驱使着学生不断地发现问题，在不断解析问题的过程中锻炼思维、培养探究能力。在“密度”概念教学之初，笔者基于“比谁力气大”的游戏实境，制造了学生的认知冲突，激发求知欲望，让学生同“自身的对话”、同“伙伴的对话”和同“实境的对话”，在对话中观有所获、思有所得。通过“对话”和教师的引导，学生对客观物理实境进行解析，同时将其与已经掌握的物理知识进行深度连接。随着学生思考的不断深入，感性素材不断地被思维加工，探究课题也被梳理出来。

（三）创设实境，推进新课，科学探究，培养能力

1.针对原有教材设计的思考

教材中虽然重点强调了学生实施的科学探究实验，但是对于学情未能充分考虑，对在实验过程中可能遇到的困难预估稍有不足。例如，在实验过程中，学生可能会出现实验仪器操作不规范、实验结果记录不准确、实验数据整理凌乱、数据挖掘不到位等一系列问题，这样会浪费课堂教学时间，影响实验探究的推进，更有甚者，為解决实验过程中出现的特定问题，从而导致教学重难点偏离、教学目标错位的后果，这严重制约了实验育人功能的发挥。

2.教师主导，创设实境，科学探究

问题、证据、解释、交流是科学探究的核心节点。通过“对话”，学生归纳提炼出进一步探究的问题：物体质量与体积有什么关系？笔者为了让探究思路能够清晰地呈现在学生的面前，借助GitMind思维导图软件梳理探究思路，利用信息技术设计“可视化”思维实境，让整个探究的流程以思维导图的形式展示出来，这有利于学生对整个探究过程和所涉及的操作环节的把握，帮助学生找到探究活动的关键节点，同时提升学生的科学探究能力。

为了获得更科学的一般性数据，笔者事先将学生分成4组，每组针对一种材质的物体分别进行质量和体积的测量，并适时借助希沃系统进行个别实验操作演示，利用视频演示天平测量物体的质量，利用量筒测量物体体积，这样做可以兼顾不同层次的学生，及时对他们进行指导，让学生通过视频演示及时发现、修正、反思自己的不足，规范实验操作，提升实验操作的教学效果；为了更方便直观地收集、梳理、分析、归纳数据，笔者借助Excel表格和PPT进行数据收集，让所有组的学生将自己所测量的数据上报，通过Excel表格进行记录，让所有学生成为活动的实施者，都有活动的参与感，让每位学生都成为课堂的主人，在稳步推进课堂教学的同时，促进合作探究式学习。利用Excel表格在数据处理、分析上的便捷性绘制出相应的质量体积（mv）图像，最后教师引导同学们讨论分析、交流与合作，顺利得出“同种物质组成的物体的质量与体积成正比，不同物质组成的物体的质量与体积之比一般是不同的”这一结论，借此引出比值定义法，提出密度的概念，并给出定义式（ρ=m/v）。

基于教师为主导这一教学思想，笔者让全班学生分组合作，通过对科学探究过程中核心节点和困难实验环节的把握，将信息技术与课堂教学融合，利用信息技术在数据处理方面的便捷性，以及图像显示方面的直观性来创设突破教学重难点的实境，引导学生积极参与实验探究过程，同时让学生讨论交流，顺利得出结论。整个科学探究过程中，教师要有效地引导学生充分参与，使学生体会到探究成功的满足和收获的喜悦，培养学习自信心，并通过科学探究的过程复盘，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，落实物理学科素养的培养。

3.学生主体，融入实境，科学探究

让学生亲自动手操作，参与实验过程本身就属于情境化教学，且教学效果极好。针对传统物理教学中学生参与实验动手操作较少的现象，教学中学生的主体地位没有得到充分发挥，这样不仅严重影响实验的质量，还制约了学生的动手操作能力和创造力。因此，笔者在进行本节课的教学时，以学生为主体，更多地让学生自己动手实践，在进行实验过程中，适当地对个别学生给予指点和帮助，促使他们有效地完成整个测量过程。结合学生的实际情况以及目前存在的一些问题做出及时调整，提高了学生对课题的探究兴趣，培养学生的实践操作能力和物理思维能力，从而有效提升课堂教学效果。

（四）基于实境，运用知识，深化理解

1.照应引入，解决冲突，树立物理观念

实践是检验真理的唯一标准，通过探究发现的物理规律，必须要在实践中进行检验，才有可能让“物理有用”转变为“物理为我所用”。笔者针对新课引入时设计的游戏实境，让学生针对此实境进行分析、建模，提炼出关键点：相同体积下，铁块和橡胶块的质量大小不同的关键在于密度不同。通过简单计算即可发现相同体积下铁块的质量与橡胶块的质量之比接近8∶1。至此，学生明白了：体积一样的杠铃，物体密度的不同导致了男同学举的杠铃的质量比女同学举的杠铃的质量大得多，于是出现了情理之中意料之外的现象。通过对实境的解析，运用结论解决认知冲突，形成思维闭环，加深知识链接，树立物质观的同时培养学生的科学态度。

2.基于迁移，加深理解，内化物理观念

孤立的知識就像沙砾，只有关联才能将其聚沙成塔，形成稳固的知识晶体。从“密度概念提出”到“密度概念形成”仍有很长的路要走。在深化、建构密度概念的时候，为了让学生更好地理解“密度是对相同体积内的物质多少的度量”。笔者设计“类比实境”，基于“贴近生活实践”的理念，列举了多个生活中学生熟悉的实境进行类比，拓展延伸知识，促进密度概念的正向迁移。在列举的过程中，借助信息技术，让实境更生动、更真实、更容易，让学生产生联想，从而更好地理解物理概念，建立知识范式。例如，通过多媒体生动地呈现：池塘里密密麻麻的锦鲤——池塘里一定空间内的鱼越多，鱼群密度越大；停车场里拥挤的车辆——相同空间里停放的车辆越多，车辆密度越大。通过多媒体技术真实地呈现生活场景，学生一目了然，可以直观了解“密度是对相同体积内的物质多少的度量”，高效地理解“密度”的概念。正所谓一“图”胜千言，既节省了教学时间，又便于教学节奏的把控，提升教学实践成效。让学生思考、讨论之后，并用自己的语言说出更多生活中关于“密度”的场景，并解释这种密度差异该如何定量地表述出来的。

“密度”概念在生活中的体现，让学生了解并深度理解了密度的差异反映的是不同物体“体积相同时所含物质多少”的差异。

结语

课堂是培养学生学科素养的主阵地，高效的物理课堂教学就要紧扣物理学科的特点，灵活运用各种条件，充分结合学生的知识经验，针对教学内容来构建物理实境，通过物理实境激发学生的学习兴趣，促进学生主动思考；以问题为线索创设实境，实施科学探究，发展科学思维；在实境中运用知识解决问题，培养能力，树立物理观念；在高效实施课堂教学的同时渗透科学态度和责任；达成情境化教学增效的目标，期望能够以“实境”教学之风，激教学增效之涟漪，起素养培养之大势。

参考文献：

[1]杜陈;汤金波.《义务教育物理课程标准（2022年版）》实验教学的新意蕴［J］.福建基础教育研究，2022（10）：1922.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

[3]周义龙.基于物理学科核心素养的高中物理电磁感应教学研究[J].高考，2019（26）：161.

责任编辑：唐丹丹