高中物理“情境化試題”的有效性教學(xué)策略

鄭衡武

(福建省古田縣第一中學(xué),福建 寧德 352200)

縱觀近年來(lái)的高考物理試卷,命題組開(kāi)始以“情境化”試題對(duì)物理內(nèi)容進(jìn)行考查、綜合與創(chuàng)新,而且其占比在不斷地增大.但受到諸多因素的影響,情境化試題在教學(xué)中還存在諸多不足,所以加強(qiáng)對(duì)情境化試題教學(xué)的研究非常有必要.

1 情境化試題教學(xué)的意義

1.1 促進(jìn)學(xué)生更好地提升與發(fā)展

在教學(xué)改革的時(shí)代下,物理試題也在從純知識(shí)向著以生活或生產(chǎn)為背景的情境化方向發(fā)展.情境化試題教學(xué)的開(kāi)展應(yīng)與現(xiàn)實(shí)生活有著緊密的關(guān)聯(lián),可以促使學(xué)生將掌握的知識(shí)作用于實(shí)踐中,所以喚醒了學(xué)生的求知欲望.另外,情境化試題還具有崇尚科學(xué)的意義,對(duì)堅(jiān)定學(xué)生的信心,為他們更高層次的物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

1.2 培養(yǎng)高中生的思維能力

高中物理內(nèi)容復(fù)雜且邏輯性很強(qiáng).學(xué)生只有具備一定的邏輯、推理能力,才能在物理學(xué)習(xí)中游刃有余.情境化試題教學(xué)需要學(xué)生在充分解讀題目的基礎(chǔ)上,綜合所學(xué)知識(shí)、自身邏輯思維對(duì)其做出合理判斷,由此實(shí)現(xiàn)情境與物理模型的銜接,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的情境化試題訓(xùn)練可以促進(jìn)學(xué)生邏輯推理能力的提升[1].

1.3 提升學(xué)生的綜合分析能力

情境化物理試題為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)真實(shí)、豐富的試題背景,其蘊(yùn)含的知識(shí)和有效的信息等待學(xué)生自己挖掘.學(xué)生從復(fù)雜環(huán)境提取關(guān)鍵信息的過(guò)程中,需要將大問(wèn)題化為小問(wèn)題,并逐一擊破.在情境化試題的解決中,鼓勵(lì)學(xué)生將抽象的文字轉(zhuǎn)化為具體的模型,通過(guò)模型推理物理規(guī)律,可以鍛煉學(xué)生的綜合分析能力.

2 高中物理情境試題的特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)近年來(lái)高中物理情境試題的分析,總結(jié)了其具備的幾個(gè)特點(diǎn):第一,摒棄陳舊理念,突顯創(chuàng)新性.新高考制度下的情境試題在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化,提升了試題設(shè)計(jì)的合理性,體現(xiàn)出了試題設(shè)計(jì)的時(shí)代性、創(chuàng)新性.第二,題目展現(xiàn)與物理教材和學(xué)生生活緊密結(jié)合.無(wú)論題型如何改變,都要以物理教材內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ),同時(shí)又要符合學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活,這樣才能促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)探究.當(dāng)下的情境試題多以學(xué)生的生活、科技成果、傳統(tǒng)文化為背景,這不僅從源頭消除了學(xué)生的恐懼心理,而且增強(qiáng)了學(xué)生的自信心.第三,題目的考查注重學(xué)生的認(rèn)知與思維能力.素質(zhì)教育理念下的情境化試題難度適中,特別是對(duì)學(xué)生思維力、認(rèn)知力的考查也多以學(xué)生的視角入手,設(shè)計(jì)的題目也多是考查學(xué)生是否真正掌握了這部分知識(shí)、是否具備了相應(yīng)的能力[2].

3 高中物理“情境化試題”的有效性教學(xué)策略

自新高考實(shí)施以來(lái),高中物理教學(xué)在不斷地優(yōu)化,體現(xiàn)在題目考查上呈現(xiàn)出創(chuàng)新性、綜合性與時(shí)代性的特點(diǎn).物理作為自然學(xué)科的一個(gè)重要分支,以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo),以情境為載體的物理知識(shí)考查,可以將知識(shí)融合在實(shí)際情境中,完美體現(xiàn)了物理學(xué)科素養(yǎng)的要求.

3.1 設(shè)計(jì)物理情境,提升學(xué)生提煉解題條件的能力

要想提升情境化試題教學(xué)的有效性,教師就要教給學(xué)生去偽存真的方法,從諸多的信息中提煉出重要的解題條件.例如在魯科版物理知識(shí)點(diǎn)“形變與彈力”習(xí)題中,教師便可以從生活的視角設(shè)置習(xí)題并納入一些干擾數(shù)據(jù):如圖1所示,彈簧的勁度系數(shù)為k,小球重力為G,平衡時(shí)小球在A位置,今用力F將小球向下拉長(zhǎng)x至B位置,此時(shí)彈簧的彈力為_(kāi)___?關(guān)于此道問(wèn)題的解答,很多學(xué)生會(huì)被干擾條件“x的長(zhǎng)度”(認(rèn)為x是彈簧變化后的長(zhǎng)度與未發(fā)生形變時(shí)長(zhǎng)度的差值)所影響,進(jìn)而得出錯(cuò)誤的答案“kx”.情境化物理題有很多的真假因素,教師只有巧妙設(shè)計(jì),指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析,才能鍛煉學(xué)生提煉解題條件的能力,進(jìn)而讓學(xué)生把握住解題思路.

圖1 彈簧形變量

3.2 順向遷移,提升學(xué)生從情境中對(duì)物理現(xiàn)象推理的能力

一般情況下,情境化試題中的物理?xiàng)l件不僅以數(shù)值的方式展現(xiàn),還以文字、圖表等形式進(jìn)行表達(dá).所以,在學(xué)生從試題中建構(gòu)出物理模型后,更要指導(dǎo)學(xué)生用符合情境的物理定律的邊界條件進(jìn)行推導(dǎo),最后做出合理的判斷.所以,要想推動(dòng)物理情境化試題教學(xué)的有效開(kāi)展,教師還要注重學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象推理能力培養(yǎng).例如在“平拋運(yùn)動(dòng)”的習(xí)題課中,教師可以設(shè)計(jì)“估測(cè)農(nóng)用水泵流量”的情境例題:物理是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科,在工農(nóng)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用.請(qǐng)你運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)幫助農(nóng)民估測(cè)農(nóng)用水泵的流量(在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)流管橫截面的流體體積稱(chēng)為流量).已知水泵的出水管是水平的且出水管外徑在10 cm左右,提供的實(shí)驗(yàn)器材有:一把鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、一長(zhǎng)直細(xì)木棒和一重錘線(xiàn).請(qǐng)寫(xiě)出測(cè)量的主要步驟和需要測(cè)量物理量,并在圖中(如圖2所示)標(biāo)注出相關(guān)物理量的符號(hào).用測(cè)量的物理量和有關(guān)常量,寫(xiě)出計(jì)算水泵流量的表達(dá)式Q=____.

圖2 農(nóng)用水泵流量

在此道問(wèn)題的解答中,教師引導(dǎo)學(xué)生從平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律入手,利用相應(yīng)的工具測(cè)出物理量,并根據(jù)各個(gè)物理量之間的關(guān)系列出關(guān)系式,最后開(kāi)展討論.

3.3 加強(qiáng)理論與情境的融合,提升學(xué)生學(xué)以致用的能力

情境化試題是編者精心選擇并設(shè)計(jì)的,考查學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握程度.因此,要想推動(dòng)情境化試題教學(xué)的有序開(kāi)展,教師必須把握住知識(shí)與情境的結(jié)合點(diǎn).在新課教學(xué)中導(dǎo)入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)試題情境,讓學(xué)生在問(wèn)題的指引下探尋新知識(shí).在知識(shí)點(diǎn)的講述中,還可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回顧情境化試題,運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題.例如在“共點(diǎn)力的平衡”的學(xué)習(xí)中,在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié),教師便可以利用多媒體為學(xué)生展示“門(mén)后掛鉤與斜挎包”的圖片,并告訴學(xué)生相鄰掛鉤距離和斜挎包的寬度,讓學(xué)生思考什么情況下背帶的拉力最小.以生活為背景的物理情境的構(gòu)建,不僅激活了學(xué)生想要持續(xù)探究的欲望,而且讓學(xué)生獲得了充分的學(xué)習(xí)體驗(yàn),并在實(shí)際的體驗(yàn)中了解了物理知識(shí)在生活中的具體應(yīng)用,在遇到此類(lèi)情境化問(wèn)題時(shí)不會(huì)感到茫然無(wú)措,能夠冷靜地對(duì)待并解決問(wèn)題[3].

3.4 追尋科技前沿,提升學(xué)生的建模能力

物理是一門(mén)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科,而物理的現(xiàn)象、規(guī)律卻是復(fù)雜的,涉及諸多因素.舍棄次要因素,抓住主要因素,從而將事物本質(zhì)特征展現(xiàn)出來(lái)即建構(gòu)物理模型.物理的發(fā)展推動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,所以物理教學(xué)必須加強(qiáng)與當(dāng)代科技的結(jié)合,如此才能在拓寬學(xué)生視野范圍的同時(shí),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)習(xí)的價(jià)值.例如在“圓周運(yùn)動(dòng)”一課的學(xué)習(xí)中,教師便要以前沿科技為背景構(gòu)建物理情境:2021年4月29日,中國(guó)空間站“天和”核心艙發(fā)射升空,準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道.根據(jù)任務(wù)安排,后續(xù)將發(fā)射“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙和“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙,計(jì)劃在2022年內(nèi)完成空間站在軌建造,已知核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道,軌道離地面的高度約為地球的半徑1/16.下列說(shuō)法正確的是( ).

A.那么核心艙進(jìn)入軌道后受到的地球萬(wàn)有引力的大小約為它在地面時(shí)的(16/17)2

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9 km/s

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24 h

D.后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后,空間站由質(zhì)量增大,軌道半徑將會(huì)變小

上述的案例以中國(guó)空間站建設(shè)為背景,通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,喚醒學(xué)生的探究欲望.本道題以“圓周運(yùn)動(dòng)與相互作用”這一知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ),重點(diǎn)考查學(xué)生的建模、推理能力,在學(xué)生對(duì)基本概念的分析基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出“衛(wèi)星軌道半徑和近地衛(wèi)星軌道”半徑間的關(guān)系,從而得出“衛(wèi)星線(xiàn)速度與近地衛(wèi)星運(yùn)行速度大小的關(guān)系”.此道問(wèn)題的關(guān)鍵在于學(xué)生是否可以在全新的情境下構(gòu)建相應(yīng)的物理模型.

3.5 融合實(shí)驗(yàn)探究與情境,促進(jìn)學(xué)生物理素養(yǎng)的發(fā)展

當(dāng)下的物理高考注重學(xué)生探究能力的培養(yǎng),所以融入了很多與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的情境試題.因此在情境試題的教學(xué)開(kāi)展中,教師要發(fā)揮好實(shí)驗(yàn)的作用,讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中把握住相關(guān)的物理知識(shí),并促進(jìn)學(xué)生物理思維的發(fā)展.例如“動(dòng)量守恒定律”的教學(xué)中,教師習(xí)慣按照教材開(kāi)展教學(xué),未能將實(shí)驗(yàn)與情境結(jié)合起來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維,雖然這樣的教學(xué)方法可以提升學(xué)生的探究能力,但遇到以新的情境為依托的實(shí)驗(yàn)題時(shí),不知道如何入手.因此在這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)開(kāi)展中,教師可以組織學(xué)生開(kāi)展一次“拔河”比賽,從最初的靜止?fàn)顟B(tài)到雙方互相拉動(dòng)繩子,進(jìn)而粗略地驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.讓學(xué)生在真實(shí)情境的感知中提取到相關(guān)的信息,而后以小組的方式對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開(kāi)展思考,并以報(bào)告的方式提交上來(lái).最后,教師組織大家進(jìn)行成果展示,每個(gè)小組都可以對(duì)其他小組的方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng),不僅可以讓學(xué)生們從中學(xué)習(xí)到優(yōu)秀的部分,而且完善了自身的思維,同時(shí)為學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4].

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,自新高考改革正式開(kāi)展以來(lái),教學(xué)理念、模式發(fā)生了根本性的改變.在我國(guó)教育教學(xué)改革深入發(fā)展中,物理情境化試題教學(xué)的重要性不斷突顯.通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)情境化試題開(kāi)展分析,不僅可以讓他們迅速抓住解題的關(guān)鍵,而且有效提升了物理教學(xué)效率.以情境為載體開(kāi)展物理試題講解,符合新高考的要求,同樣是對(duì)學(xué)生知識(shí)綜合力、應(yīng)用力的考查,是日后教育改革的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì).