“双新”背景下情境式教学在高中物理教学中的应用

钟明亚

(广东省珠海市实验中学,广东 珠海 519000)

随着新课程和新教材在高中的实施,如何在“双新”背景下落实学科核心素养,同时提升教学质量,这就需要我们建设与之匹配的教学方式.课程标准中指出,创设情境进行物理教学,对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用.情境式教学就是在“双新”背景下提出的一种高中物理课堂教学新模式.情境式教学是指教学中通过创设真实情境,为学生营造一个熟悉、轻松、愉快的学习环境,激发学生学习物理的积极性.在研究真实情境时,要抓主要因素,忽略一些次要因素,从而把真实情境转化成学生熟悉的物理问题,构建物理模型.这种教学模式可以培养学生物理思维,增加学生解决物理问题的能力,进而实现提高课堂教学效率的目的.

1 创设生活情境,激发学生的物理学习兴趣

生活中处处有物理,物理现象和物理规律就在我们身边.在教学中,我们可以根据教材内容,找到物理知识和生活的契合点,从而为学生创设真实的生活情境.例如,在教学人教版必修二第六章第二节《向心力》一节时,我们创设的大情境是学生喜闻乐道的游乐场.从熟悉的事物入手,可以激发学生物理学习的积极性[1].

教师向学生展示玩大转盘时的图片(如图1),引导学生观察大转盘运动时的特点,从而把生活中的真实情境抽象出熟悉的物理模型.学生很容易把这个情境和物体在圆盘上随物体做匀速圆周运动联系起来,教师进一步引导,物体随圆盘一起做匀速圆周运动时,受到什么力?什么力提供了向心力呢?学生通过观察,思考物体在圆盘上做圆周运动的原因.物体在圆盘上匀速圆周运动时,受到重力和支持力的作用,那什么力提供向心力呢?如果没有转盘,物体应该保持原来的直线运动,而现在物体随转盘做圆周运动,物体有背离圆心方向的运动趋势,所以物体受到一个指向圆心的静摩檫力.静摩檫力提供物体随圆盘做匀速圆周运动的向心力.从情境中建构出物理模型,从而解决问题,这样可以培养学生解决生产生活实际问题的能力.

图1 转盘 图2 飓风飞椅

教师展示飓风飞椅的图片(如图2),学生看到时很兴奋,充分调动了他们参与课堂的积极性.当人在飓风飞椅上匀速转动时,是什么力提供向心力呢?教师引导学生仔细观察,适当忽略次要因素,抓住主要因素,简化条件.将飓风飞椅的匀速圆周运动和绳子拉球时匀速圆周运动的联系在一起,从而确立解决问题的物理模型.物体此时受到重力和绳子拉力,这两个力的合力提供了向心力.解决真实情境问题的关键是将生活中的情景转化为物理问题,进而构建物理模型.学生在日常学习中不断地接触真实情境,渗透把真实情境转化为物理问题的解决方式,可以提高学生分析解决物理问题的能力,进而培养学生学科思维.

2 借助实验情境,培养学生科学探究能力

物理是一门以实验为基础的学科,在实验中实行情境教学是非常行之有效的.物理教学中可以通过演示实验,分组探究实验,增加学生对物理知识的感知,培养学生的合作学习能力和自主探究精神.以必修一第三章第三节《牛顿第三定律》为例,为了突出学生的主体地位,让学生在体验和探究实验中得出物理规律.我们设计了好几个实验情境,首先让学生坐在老板椅上去推桌子,桌子没有动,学生后退.引导学生思考,人为什么会后退呢?学生就会思考:人在推桌子的时候,人给了桌子一个作用力,那么桌子也会给人一个作用力,从而人会后退.在讲解作用力和反作用力的性质时,我们会演示遥控汽车在白纸上启动时,白纸向后飞出.学生很喜欢做物理实验,非常开心,课堂气氛活跃.通过观察实验现象,认真思考白纸为什么会向后飞出.遥控汽车在白纸上运动时,受到白纸给它向前的摩擦力,遥控汽车给白纸向后的摩檫力,白纸向后飞出.通过分析这些真实的演示实验现象,可以充分调动学生学习的积极性.为了更好地探究作用力和反作用力的关系,引导学生猜想它们之间有什么样的关系,包括大小,方向,性质等方面.学生自行设计实验,培养学生科学探究能力.实验很简单(如图3):两个弹簧测力计沿水平面同时拉动,看两弹簧秤示数如何变化?两力的大小,方向如何?分小组进行实验,可以培养学生的团队合作精神,学生边做实验边把实验数据填在表1中.在教学中给学生创设真实实验情境,增加物理教学的趣味性,培养学生的动手能力和探究能力,促进其创新思维能力的提高.研究作用力和反作用力大小时,学生需要知道测力计的量程,正确读数[2].数据是真实测量的,培养他们实事求是的科学态度,有时发现两个力的大小有偏差,学生需要在误差允许的范围内归纳实验规律.这些都充分调动学生的积极性,锻炼学生的科学探究能力.

表1 课堂实验数据收集表

图3 两弹簧相互拉

3 利用多媒体技术,增强学生对物理知识的感知

物理课堂中总有一些知识是我们无法创建真实情境的,学生学起来就觉得枯燥和乏味,从而失去学习物理的动力,我们可以借助多媒体创设教学情境,把一些难以用简单语言讲述的知识用动画、录像等形式展示给学生,使物理课堂变得生动,有趣.比如在必修二的第七章《万有引力与宇宙航行》教学中,我们没有办法让孩子真实感受万有引力,但是我们可以借助视频的方式,向学生展示航天技术,让他们感同身受.教师可以以嫦娥五号为大情境,作为切入点进行教学.嫦娥五号任务作为我国复杂度高、技术跨度大的航天系统工程,实现了四个首次,且是我国探月工程“绕落回”三步走中的最后收官之战,有助于培养学生的民族自豪感.播放嫦娥五号相关视频给学生看,引导学生抓主要因素,简化条件,构建物理模型.嫦娥五号的“绕”其实就是卫星围绕地球做匀速圆周运动的模型,嫦娥五号的“回”可以简化了卫星的变轨道模型.引导学生思考嫦娥五号在“绕”时,应该具有什么特点?在“回”时又具有什么样的特点?这样就把学生脑海中零碎的知识点通过一个嫦娥五号这个大情境给串连起来了.又比如在原子物理中讲授卢瑟福的a散射实验时,为了学生更好地掌握,我们可以借助flash动画演示a散射实验,动画生动形象,一目了然,学生可以清楚地观察到实验现象.教师通过创设视频、动画等多媒体教学情境,增强学生对物理知识地感知,调动他们学习物理的兴趣,从而提高物理课堂教学效果.

4 情境式习题,培养和锻炼学生解决实际问题的能力

新教材的课后习题,出现了大量生活中熟悉的情境,高考中情景式题目的占比也是非常高,这都需要我们培养学生把真实情境转化为物理模型,解决实际问题的能力.

以2022年广东高考第1题为例:图4是可用来制作豆腐的石磨.木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态.O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°.下列关系式正确的是( ).

图4 例题图示 图5 O点受力图示

A.F=F1B.F=2F1

看到此类题目,首先要抓主要因素,忽略一些次要因素,要把真实情境转化为熟悉的物理问题.制作豆腐的石磨是次要因素,三根轻绳上的受力情况才是重点研究对象.此题本质就是物体的平衡问题.那么它的解题思路就是先受力分析,然后根据平衡条件求解即可.题目中提到木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态,此条件说明三根轻绳结的点O的合力等于零.对三根轻绳的结点O点进行受力分析,受力分析如图5所示.然后建立坐标系,由几何关系可知θ=30°.由平衡条件可得F1sin30°=F2sin30°,F1cos30°+F2cos30°=F,然后求解即可.

综上所述,教师在教学中不论是创设真实情境、实验情境、多媒体情境,还是课后的情境式习题,都可以在平时的教学中不断培养学生的物理思维.教师要根据授课内容,结合生活实际,把知识还原到情境中,把知识应用到解决真实情境问题中.教师要培养学生把真实情境转化为熟悉的物理问题和物理模型的能力,这就需要教师在教学中,以核心素养为目标,以学生为主体,用情境来搭建起知识通往素养的桥梁.通过情境教学,在物理教学中真正让学科核心素养落地实施.