聚焦物理观念素养，实施情境教学法

蔡蓓蓓

【摘要】物理观念素养的培养是以核心素养为导向的课程改革要求，在力学教学中通过情境创设的方式，可以带领学生从力学概念的理解与学习中，形成物理观念素养，促进高中学生物理学习能力的提升，有助于高中学生的核心素养形成.本文立足于物理观念素养培养的视角，以力学部分的教学为例，对情境教学法在高中学生物理观念素养培养中的实施进行分析，以供参考.

【关键词】高中物理；力学；情境教学法

随着核心素养的提出，众多一线教师以及教育领域研究者开始致力于更为有效的教学方法研究中，希望可以通过教学方法的革新以及教学手段的调整，落实核心素养培育的目标，在这种背景下，情境教学法油然而生，并得到了广泛的运用，通过课堂教学实践可以发现情境教学法的运用可以有效地促进学生的关键能力与必备品质发展.物理观念作为物理学科四大核心素養的主要组成部分之一，对于学生的科学思维形成、科学探究能力发展以及正确的科学态度树立有着直接的关系，高中物理教师应关注学生的物理观念形成，在教学过程中合理的实施情境教学法，这是一个十分有必要研究的问题，也是本文研究的重点所在.

1 力学与物理观念素养的关系

1.1 力学的学习是物理观念形成的根基

力学部分的知识涉及运动观念、相互作用观念以及能量观念，是学生物理观念形成的根基，并且力学知识的学习对于高中学生的物理观念素养发展影响体现在多个方面.若是学生对力学部分的知识掌握不牢固，或者存在认知上的错误，将会在很大程度上影响学生的物理观念素养生成.因为力学的解释需要运用到的许多基本原理，都是物理学的基础模型，如运动学、动力学、静力学等，可见，力学是学生物理学科学习的基础，也是一些自然科学研究的重要前提^[1].力学与学生的生活息息相关，通过力学学习能够为高中学生的物理观念发展提供逻辑工具与理论支撑.

1.2 力学对于学生的物理观念影响更深远

力学这部分内容的学习有着极强的生活性，学生们在生活中经常会遇到与力学有关的事件，当学生形成了物理观念之后，遇到生活中的力学问题会自觉地从物理学视角出发，分析与总结出物理规律，由此可见，力学知识在生活中随处可见，物理观念的形成可以帮助学生更好地解决生活问题，带领学生从具象的生活事件中抽象出物理概念或物理规律，有助于帮助学生获得物理能力的发展.

1.3 力学概念是物理观念素养培养的依托

高中学生的物理观念素养形成需要通过物理概念与规律的探索才能实现，物理观念是抽象的，抽象的物理观念需要学习者通过对物理学概念的解读以及规律的总结中提炼出来，教师在物理课堂教学中应遵循学习者的认知发展过程，结合力学概念与规律为依托，引领学生在不断地发现与探索中逐渐形成物理观念^[2].

2 基于物理观念素养下的高中物理力学情境教学法实施策略

2.1 在感知阶段创设情境，认识物理概念与规律

建构主义理论认为学习者的学习需要以构建和发展为基础，在感知阶段创设情境需要教师充分地考虑到学生的感性认知基础，并且能够从高中学生的认知基础出发创设情境，调动学生已有的生活经验，促使学生从感性认知过渡到理性思考，为学生的物理观念形成奠定基础^[3].如，学生对重力的认识就是来源于生活中的感性认知，在重力的情境教学中就可以选择一些生活中常见的现象，比如苹果从树上掉下来，抛向空中的球会掉落到地上，而不应选择羽毛在空中飘啊飘的案例，因为羽毛在空中飘最终落到地上的过程相对复杂，并不能直接地凸显出重力的特点，并非重力情境创设的最佳材料.在情境创设的形式上，为了降低高中学生对物理概念与规律的理解难度，教师应尽量采取更为直观的情境创设方式，如利用多媒体技术创设情境，通过图片、视频、音频结合的方式达到情境再现的目的，调动学生认知中已有的相关内容，利用已有经验发展物理观念.

例如 以“加速度”的教学为例，教师在教学中利用多媒体设备给学生展示了这样一张图片，如图1所示，通过图片的观察可以看到一名学生正在与一辆汽车赛跑，学生从图片中并不能看出谁跑得快，谁跑得慢.这时教师提出问题，引领学生结合生活经验思考并猜测，如：若比赛的距离是10米，你认为谁会最先达到终点？若比赛的距离是1000米呢？在这个过程中教师选择贴近学生生活的案例为材料创设情境，可以引发学生从生活经验出发思考问题.在学生的认知中认为快慢就是速度的大小，为了让学生更好地感知到加速度，教师采取了重现类似情境的创设，使用了赛跑的情境创设学生比较熟悉的生活情境，可以带领学生从人与车的速度比拼思考，实现认知活动与情感活动的结合，带领学生将学习的侧重放在“谁更快”上，学生在生活经验上普遍认为“车更快”，但是当比赛距离只有10米出现了“人更快”的情况时，与学生的认知产生了冲突，这种与生活经验发生的认知冲突会激发学生的学习热情，促使学生自主地探索物理概念，希望可以从探索中总结出物理概念，这是学生物理观念素养形成的第一要务.

2.2 在理解抽象阶段情境，形成正确物理观念

学生在感知阶段形成的物理观念有着一定的主观性质，因为在感知阶段教师创设的情境更加具备生活性，虽然可以调动学生的感知经验，但是并不能有效地锻炼学生的抽象思维能力，因此在上一阶段的情境创设之后，还需要教师以此为基础进一步创设有助于学生抽象理解的情境，促使学生从对力学概念与规律感知的基础上，进一步的修正与发展，促进学生正确的物理观念形成^[4].在力学情境的创设过程中，教师应做到兼顾生活性与抽象性的特征，引领学生从生活经验过渡到抽象的物理观念发展，选择可以推动高中学生提炼与总结物理观念的情境，如，实验情境的创设，视频分析情境的创设等，促使学生在初步认识与理解力学的基础上，通过抽象的物理情境，对其中发现的问题进行讨论，促使学生在情境中主动地提炼出力学概念，纠正生活中错误的认知，形成正确的物理观念.

例如 教师以博尔特的100米短跑视频为例，我们都知道博尔特在百米赛道上是一个传奇人物，但是他在百米赛道上始终都是最快的吗？”此时教师放慢速度播放比赛的视频，帮助学生从视频中理解加速度，抽象出加速度的含义.使用视频创设情境的方法，教师首先给学生展示了一张博尔特达到终点遥遥领先的截图，如图2所示，此时学生对于博尔特跑步速度最快产生了一个主观印象，再播放博尔特比赛的全过程，让学生从速度的对比中思考什么是快、什么是慢，在对比分析中抽象出加速度代表的含义.在这一阶段之所以仍选用赛跑的视频作为情境创设材料，主要是博尔特百米赛跑的情境创设与感知阶段的人与车赛跑情境有关联，有助于带领学生从感知阶段迈向理解抽象阶段，促使学生在相关联的情境中更好地接受物理知识，实现理解抽象与感知经验的高度关联，但是需要注意的是在理解抽象阶段创设情境，教师应将教学重点放在引导学生概括加速度概念上.在视频情境的教学中，教师可以适时地暂停视频，给学生提供思考的时间，通过单位位移的方式让学生看到在20米之前博尔特的跑步速度并不是最快的，但是在50米之后博尔特慢慢地冲到了最前面.教师还可以通过单位时间暂停视频，并引入加速度思想，引发学生对单位位移内速度的改变量、单位时间内速度的改变量进行分析与讨论，进而总结出加速度的概念，理解加速度的含义.

2.3 在辨别阶段创设情境，提升物理观念水平

辨别阶段是学生物理观念素养发展的第三个阶段，主要是指学习者对概念学习的“应用”与“关联”，促使学生对错误认知以及正确认知的辨别，这就要求教師在这一教学阶段创设出可以引发学生辨别物理概念与物理的情境，促使学生在情境的引导下不断地修正自身形成的物理观念，促进学生物理观念水平的提升.通过感知阶段以及理解抽象阶段的学习，学生基本已经总结出了力学概念，在此基础上教师创设辨别情境，容易让学生陷入认知冲突之中，并促使学生在认知冲突的驱动下反复地自我反思与修正，力求找到认知的平衡点，促使学生可以在面对任何情境时都可以准确地做出判断，是深化学生学习质量与效果的一个重要阶段，有助于促进学生利用物理观念解决现实问题^[5].在辨别情境创设材料的选择上，需要教师做到以下几点：第一，选择与新获取的物理概念或规律相似的内容创设情境；第二，选择可以引发学生认知冲突的材料，例如，在摩擦力的学习之后，学生们认识到运动的物体与接触面存在摩擦力，那么若是在桌子上推动书本，并没有推动的情况下是否存在摩擦力呢？由此引发了学生的认知冲突，可以促使学生在情境中进一步地修正物理观念，认识到外力是否推动了书本，书本都会受到摩擦力的作用的物理观念，因此总结出摩擦力是看物体是否有运动趋势，而不是简单地看物体是否发生了运动.

例如 教师在加速度的教学中创设这样的辨别情境：“一辆货车正在高速公路上行驶，某时刻司机突然提速到120km/h，但是他又发现前方有测速，若是从此刻开始司机操作减速，将汽车的加速度逐渐减少，之后匀速行驶，那么司机还会超速吗？”教师在这个辨别情境的创设中遵循了简洁性的原则，简洁、明了的教学情境创设有助于在有限的时间内发挥出最大的价值，因此这样的教学情境创设也是合理的.通过这样的情境创设，引出了问题，也促使学生对“速度”和“加速度”的思考，学生的认知冲突也就由“速度”和“加速度”的分析中产生，学生从感知阶段以及理解抽象阶段中了解了加速度的含义，也总结出了加速度的概念，但是在这个辨别情境中学生容易陷入加速度与速度之间关系的误区，一部分物理观念不足的学生会认为“加速度减少，速度也会随之减小”，借助真实的情境创设引发学生对加速度与速度关系的辨析，可以深化学生对两个物理力学观念的关联性以及异同点分析，帮助学生在辨别情境中进一步构建物理观念，提升学生的物理观念水平.

3 结语

情境教学法是近年来使用广泛的一种教学方法，在教学实践中的运用也取得了可观的成绩，在高中物理力学教学中教师应善于运用情境教学法，在不同的教学阶段创设适宜的物理情境，促进高中学生树立物理观念意识，形成物理观念，并在辨别情境中进一步提升物理观念水平，为高中学生物理观念素养的形成提供助力.

参考文献：

[1]黄超伦.积极创设情境，促进有效教学——浅析如何借助情境教学法提高高中物理教学效率[J].天天爱科学（教育前沿），2022（11）：43-45.

[2]冯馨雯.聚焦物理观念形成和发展的高中物理单元教学设计[J].中国教师，2022（07）：69-72.

[3]王莉，张华.基于物理观念的高中物理问辩式教学研究[J].新教育，2022（16）：21-23.

[4]周楠桦，吴伟.高中物理观念的提炼：现状、问题与对策[J].物理教学，2023，45（03）：7-11+15.

[5]洪英兰，温升爔.新高考背景下高中物理情境教学法的实践与思考[J].中学理科园地，2021，17（01）：12-14.

[6]黄侃.高中物理力学中物理观念的有效教学策略研究[D].重庆：西南大学，2022.