基于真实情境的探究式教学模式探索

摘 要：新课程改革强调，将教学内容与学生经验、社会生活联系起来，开展探究式学习，培养学生基于真实情境学习并运用知识解决实际问题的能力，实现知行合一，发展核心素养。为更好地落实课改精神，发展学生核心素养，提出了基于真实情境的探究式教学模式，以“光的折射”为例对该教学模式在教学实践中的应用进行论述，以期为一线教师基于真实情境发展核心素养的教学提供一定的参考和思路。

关键词：真实情境；探究式教学；核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2024）9-0028-5

１ 问题的提出

物理是一门以实验为基础的自然科学，科学探究是物理学科最重要的学科实践方式，是培养学生核心素养的有效路径。《义务教育物理课程标准（２０２２年版）》指出，“注重科学探究，突出问题导向，强调真实问题情境，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，发展核心素养。”［１］然而，传统教学以知识点的掌握为核心，忽视学习过程中真实情境的创设和知识应用于真实情境的问题解决能力的培养，普遍存在教学内容脱离实际，教学过程忽视实践的现象，不能有效培养学生的核心素养［２］。因此，在教学中我们应加强物理世界与现实世界的联系，通过创设贯穿教学始终的真实情境开展探究式教学，引导学生从物理学视角认识自然和生活中的现象，加强物理知识与现实生活之间的联系，使教学活动与学生的生活世界产生关联［３］。

鉴于此，我们探索了基于真实情境的探究式教学模式，教师通过创设真实情境，为探究活动提供研究的环境和载体，将学生的科学素养和探究能力充分体现出来［４］，从而赋予实验探究以实际的价值。该教学模式通过引导学生基于真实情境中复杂的、具有挑战性的问题，展开探究活动，学习学科知识、技能，并应用所学知识解决情境中的问题。学生在解决问题的过程中，建构知识体系，提升探究能力，培养分析、论证和质疑创新的思维能力，形成物理观念，发展核心素养。不同于传统的基于学科问题的实验探究教学，基于真实情境问题的探究式教学在突出物理学科思想方法和探究方式的同时，赋予了探究活动和学科知识真实的价值和意义，实现学思结合、知行合一，充分发挥实践的育人价值。

２ 基于真实情境的探究式教学模式

基于真实情境的探究式教学模式搭建起“现实世界—学科世界—核心素养”之间的桥梁。该教学模式主要由五个要素组成，如图１所示。各要素之间相互联系，在教学中形成统一的整体，旨在促进学生核心素养的生成。

“真实情境”为学生的学习创设了背景环境，将学科教学内容与学生的现实生活联系起来，赋予学习实际的意义。教学的过程以真实情境为主线开展，真实情境是探究活动的载体，是发展学生核心素养的基础。

“问题”是在对真实情境提供信息进行分析的基础上提出的具有实际意义的问题，是探究活动开展的前提，它是联系教学模式中各要素的纽带，对问题的解决过程就是建构物理知识、锻炼科学思维、生成物理观念的过程。

“探究”是探寻问题答案的过程，它是整个教学的核心环节，是从物理学的视角审视从情境中提出的真实问题，转化为物理学科问题，并开展学科实践活动的过程。学生通过探究学习学科基本知识技能，为真实问题的解决提供理论支撑。

“应用”是对探究结果的实践过程，它指向真实问题的解决，是将物理学科的探究结论转化为实际问题解决方案的过程，学生在应用学科知识解决问题的过程中加深对知识的理解，体会物理知识对生活和社会发展的推动作用，形成物理观念。

“素养生成”是学生逐步建构知识、技能、思维，形成素养的过程，它不是教学模式中独立的一个要素，而是融入到问题、探究、应用的过程中，体现学生逐步建构知识、学习技能、提升科学思维能力、培养科学态度与责任、形成物理观念的过程。

３ 基于真实情境的探究式教学实践案例

以人教版八年级上册教材中第四章《光现象》第4节“光的折射”的教学为例，阐述基于真实情境的探究式教学模式的教学实践过程。

３．１ 真实情境

教师演示并创设情境：教室里的海市蜃楼。

教师在玻璃缸底部提前装入饱和食盐水，并采用塑料布分隔的方法在上层装入清水，缓慢抽去塑料布，引导学生透过玻璃缸中的液体观察后面的蜡烛，会看到上下两支蜡烛，如图２所示。

设计分析：通过模拟海市蜃楼现象，为整节课的学习提供贯穿教学始终的情境载体，激发学生的好奇心和求知欲，引发学生思考，为问题的提出作铺垫。

３．２ 问 题

提出问题：为什么会看到两支蜡烛？模拟海市蜃楼现象的成因是什么？

问题引导：从蜡烛发出的光到达眼睛经过哪些介质？光在穿过不同介质时，传播情况会有什么变化？

学生在问题的引导下，很容易想到，忽略玻璃厚度，光在传播过程中可能会经历“空气—水—空气”“空气—盐水—空气”两种不同传播路径到达人眼。模拟海市蜃楼现象的形成可能与光在传播过程中经过了不同的介质有关。

思维引领：引导学生从光的传播路径出发思考现象产生的原因，提升从物理学的视角寻找现象背后的物理实质的能力，锻炼学生的科学思维。

设计分析：问题的提出是对模拟海市蜃楼情境的提炼，并为下一步的探究活动指明了方向。通过问题的提出，引导学生思考的方向，降低了问题的难度，为学生思维的发展搭建支架。

３．３ 探 究

现象观察：学生结合对教师提出的引导问题的思考，采用激光笔、水槽、玻璃砖等器材进行初步探索，观察光从空气进入水中、从水进入空气中以及从空气进入玻璃时的传播情况，如图３所示。

概念建构：学生在观察现象的基础上，对光进入不同介质的传播情况有了一定的感性认识，在此基础上建构光的折射的定义。

问题转化：结合初步建构的光的折射概念，引导学生将情境问题转化为物理问题——光在折射时遵循什么规律？

简化模型：为了便于开展实验探究，引导学生把模拟海市蜃楼现象中光的传播路径简化为从“空气—水”和从“水—空气”两个过程来探究。

术语界定：为了便于描述实验现象、总结实验结论，和学生一起界定入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角的定义，如图４所示。

猜想与假设：对照光的反射定律，结合观察到的现象，初步猜想光在折射时，折射光线、入射光线和法线三条线之间的关系，折射角和入射角两角之间的关系。

方法建构：引导学生借鉴研究光的反射定律的实验方法，选择实验器材，设计并规划探究光的折射规律的实验方案。

分组探究：学生分组实验，探究光从“空气—水”和从“水—空气”时遵循的折射规律，并将实验测得的入射角、折射角和两角关系等相关数据记录在表格中（表1、表2）。

分析论证：学生根据实验观察到的现象和记录的实验数据，分析归纳实验结论。

（1）三条线之间的关系：利用可折转光屏，多次改变入射光线的照射角度，发现折射光线只能出现在入射光线和法线所决定的平面内，也就是折射光线、入射光线和法线在同一平面内；且折射光线和入射光线分别位于法线两侧。

（2）两角之间的关系：引导学生根据记录的实验数据（表1、表2），分析两角之间的关系。

分析两表中的第１次数据，发现当光垂直界面入射时，入射角为0°，折射角也是0°，也就是当光垂直于界面入射时，光线不发生偏折。

横向对比分析两个数据记录表格中２、３、４次实验对应折射角与入射角之间的大小关系，得出结论：光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角。

纵向分析１、２、３、４次实验数据，得出结论：折射角随着入射角的增大而增大。

（3）特殊现象分析：学生在探究光从水射入空气中时，发现入射角为５０°时，找不到折射光线，此时只发生反射现象，再继续增大入射角，折射光线依然找不到，教师拓展补充全反射现象。

方法建构：八年级的学生刚接触物理，对实验数据的分析缺乏方法，教师引导学生一起分析处理实验数据的过程中，应注重培养学生分析论证的能力。

进一步探究：光在反射时，光路是可逆的，折射时光路是否也可逆呢？引导学生实验验证折射时光路也是可逆的。

规律总结：光折射时，折射光线、入射光线与法线在同一平面内。折射光线和入射光线分别位于法线两侧。光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角；光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。光从一种介质垂直射入另一种介质中时，传播方向不变。入射角增大时，折射角也增大。在折射现象中，光路可逆。

设计分析：通过引导分析，将基于真实情境提出的“为什么能看到两支蜡烛”问题转化为学科问题“光折射时有什么规律”，在此基础上引导学生设计实验探究光从空气进入水中和从水进入空气中折射的特点，分析归纳得出光的折射规律，锻炼学生猜想与假设、获取证据、分析处理信息、归纳实验结论的能力，在探究的基础上逐步总结得出光的折射规律，为下一步的实践应用提供支撑。

３．４ 应 用

解释现象：结合光的折射规律，教师引导学生通过作图和实验观察相结合的方法分析光在穿越不均匀盐水时的传播路径，激光穿越不均匀盐水时的实验现象如图5所示。进一步分析得出，蜡烛发出的光在经历上方不均匀盐水和下方均匀盐水时沿不同的路径进入人眼，认为光是沿直线传播进入眼睛的，逆着光线看过去，在上下不同的位置形成两个虚像，如图6所示，这就是模拟海市蜃楼现象中看到两支蜡烛的原因。

迁移应用：为什么我们在夜晚看到星光总是一闪一闪的？引导学生思考，大气层的密度不均匀，且随着气象条件随时变化，光穿越不均匀的大气时发生折射现象，且折射光线的传播路径会随着大气的变化而发生变化，导致星光时而能进入人眼，时而进入不了人眼，所以我们看到星光闪耀。这个过程可以用图7所示的实验装置进行模拟演示。用几支激光笔模拟星光，用酒精灯加热激光穿过的空气，模拟变化的大气，我们会看到，照到黑板上的激光在晃动，如果人的眼睛位于此处看星光（提醒学生注意实验安全，不可以用激光射向人眼），便看到星光闪耀。

观念建构：结合本单元前几节课基于小孔成像、水面倒影等情境学习的光的直线传播和反射规律，概括得出“光现象的形成与光的传播规律有关”的物理观念。

设计分析：将光的折射规律进行转化和应用，解释模拟海市蜃楼现象，在应用折射规律解释情境问题及拓展情境中的问题时形成物理观念，并应用观念解释现象、解决问题，进而加深对光现象的理解。

３．５ 素养生成

学生参与上述学习的过程，也是素养逐步生成的过程，通过教学主线引领学生学习学科相关内容，在这个过程中促进学生核心素养的生成，如图8所示。

４ 反 思

基于真实情境的探究式教学模式，充分体现了教学的情境性、问题性、探究性和体验性，符合新课程标准对课程综合性和实践性的要求。该教学模式已在不同学校实际教学中多次实践应用，收到了较好的教学效果，为一线教师基于新课程理念的探究式教学提供了参考模式。通过该教学模式的实施，提高了学生从物理学的视角解释自然现象、解决实际问题的能力，锻炼了学生的科学探究能力和科学思维能力，为培养学生的核心素养提供了参考路径。

参考文献：

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

［２］屠旭滨．基于真实情境培育物理学科核心素养的教学路径［Ｊ］．物理教学，２０２１，４３（１）：２６－２９，２５．

［３］王鉴，张文熙．新课标背景下的真实情境教学：内涵、特点及策略［Ｊ］．教师教育学报，２０２３，１０（６）：７８－８６．

［４］李宝才．基于核心素养下的中学物理课堂教学模式探索［Ｊ］．中国教育学刊，２０２０（Ｓ２）：１０７－１０９．

（栏目编辑 刘 荣）