曾 晗

(桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級中學(xué)　浙江 嘉興　314500)

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問題情境分明 方能思路清晰*
——基于真實情境創(chuàng)設(shè)的物理模型教學(xué)

曾 晗

(桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級中學(xué)浙江 嘉興314500)

摘 要：認知是學(xué)習(xí)者與問題情境交互的產(chǎn)物，學(xué)生在熟悉的情境中習(xí)得的知識會更加牢固與深刻.本文首先闡述了問題情境在學(xué)習(xí)活動中的重要地位，然后結(jié)合具體的教學(xué)案例，從“自制教具，還原情境”、“寓教于樂，共同參與”、“以問誘思，以境促思”3個方面歸納總結(jié)了物理模型建立過程中情境創(chuàng)設(shè)的方法和發(fā)揮的作用.

關(guān)鍵詞：問題情境物理模型情境創(chuàng)設(shè)

捷克教育家夸美紐斯在《大教學(xué)論》中寫道，“一切知識都是從感官開始的”.這種論述反映了認識規(guī)律的一個重要方面：直觀可以讓抽象的知識形象化、具體化[1].實驗心理學(xué)家赤瑞特拉也在研究中得出結(jié)論：人類獲取信息的83%來自于視覺[1]，可見問題情境對獲取認知的重要性.通過創(chuàng)設(shè)真實情境實施教學(xué)，一則使學(xué)生身臨其境，促使思維由形象到抽象的轉(zhuǎn)變；二則激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和熱情，讓學(xué)習(xí)活動變得主動、自覺.

筆者在教學(xué)中經(jīng)常設(shè)法將典型的問題情境以各種直觀的形式呈現(xiàn)出來，將枯燥的文字表述轉(zhuǎn)化成可視化的情境演示，使學(xué)生理解起來更加輕松、透徹，構(gòu)建相應(yīng)物理模型時更加自如、流暢.實踐表明，教學(xué)效果很好.以下結(jié)合3個具體案例展開論述.

1自制教具 還原情境 培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理教學(xué)中要注重對學(xué)生動手能力、觀察能力的培養(yǎng).演示實驗、分組實驗和探究性實驗等都需要大量的儀器，如果全部依賴成品教具，顯然是不夠的，這就要求廣大教師能夠自制一定數(shù)量的教具，補充和完善成品教具的不足.普通高中《物理課程標準》也進一步地強化了實驗教學(xué)的地位和作用，提倡教師要善于利用日常器具設(shè)計實驗.

(1)當(dāng)繩子與豎直方向夾角為45°時，該裝置轉(zhuǎn)動的角速度是多大？

(2)此時繩子的張力多大？

(3)某時刻繩子突然斷裂，HOA=40 cm，求小球的落點到轉(zhuǎn)軸的水平距離?

解析：此題是“圓周”和“平拋”兩種運動模型的結(jié)合問題，涉及到的考點包括受力分析、向心力來源、平拋運動的位移公式等，有一定的綜合性，但難度不大.筆者對學(xué)生的答題情況做了大致的認知診斷，正確率不高的原因普遍在于他們不能將小球的空間位置關(guān)系和實際運動情景緊密聯(lián)系，會出現(xiàn)將B點當(dāng)做圓心的錯誤判斷，這反映出學(xué)生空間立體想象力的匱乏.

為了攻克學(xué)生在這一點上的認知漏洞，筆者制作了圖2所示的裝置，將抽象的問題描述轉(zhuǎn)化為直觀的教具展示.小球在細線的牽引下做圓周運動，通過課堂演示小球?qū)嶋H運動所在的平面，學(xué)生很容易就能找出圓心.再用剪刀將細線的懸點位置剪斷，最終很容易地確定了小球的落點與轉(zhuǎn)軸OA的方位關(guān)系.

案例評析：空間想象力是學(xué)生在高中階段必須掌握和具備的一種能力，在平時的教學(xué)中教師需要有意識地對學(xué)生進行空間想象力的培養(yǎng).美國心理學(xué)家布魯姆說過，“濃厚的興趣能彌補智能的不足，持久的興趣會導(dǎo)致發(fā)明創(chuàng)造”[2].通過自制教具呈現(xiàn)情境的方式，能有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變.

其實，瓷畫大多是移植了國畫，但瓷畫卻沒有照搬國畫，因為瓷畫與國畫的載體不同，一個是平面的紙絹，一個是千變?nèi)f化的立體器，因此，瓷畫只是將國畫的內(nèi)涵移到了瓷上，而其構(gòu)圖方式和藝術(shù)表現(xiàn)形式是不同的。亦因此，這些寓意“連生貴子”、“五子登科”、“百子千孫”的瓷上嬰戲圖也是引用了國畫的內(nèi)涵。我之所以分別引用國畫和瓷畫來闡述我的觀點，并不是因為它們的內(nèi)涵是分離的，而是因為它們的內(nèi)涵太豐富，我只能分別取其中一粟分而述之，然后綜合說明我的觀點。膚淺之見，不知正確與否，敬請先輩和同仁批評指正。

2寓教于樂 共同參與 強化學(xué)生對“左手定則”的應(yīng)用

物理學(xué)中有許多概念、定理、定律，學(xué)生在接受時會感到抽象.教師要善于將抽象的問題變得直觀，學(xué)生在自己熟悉的情境中實現(xiàn)的認知構(gòu)建才更具意義，相較于單純的“板演”，印象也更加深刻.

【例2】在宇宙射線中含有大量的高能帶電粒子.這些高能帶電粒子到達地球會對地球上的生命帶來危害，但由于地球周圍存在地磁場，地磁場能改變宇宙射線中帶電粒子的運動方向，如圖3所示，對地球上的生命起到保護作用.假設(shè)所有的宇宙射線從各個方向垂直射向地球表面，那么以下說法正確的是

A．地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處都相同

B．由于南北極磁場最強，因此阻擋作用最強

C．沿地球赤道平面射來的高能正電荷向東偏轉(zhuǎn)

D．沿地球赤道平面射來的高能負電荷向南偏轉(zhuǎn)

解析：本題考查洛倫茲力方向的判定方法，很多學(xué)生知道考點，但經(jīng)筆者統(tǒng)計，正答率只有35%，這絕不是偶然.錯誤原因大致可歸為兩類：(1)忽略粒子運動的方向特點，認為磁場強則阻擋強；(2)對“左手定則”不能熟練應(yīng)用.

案例評析： 教學(xué)追求“寓教于樂”，單調(diào)、乏味的物理課堂必然效率低下，學(xué)生情緒低迷，久而久之，思維便會僵化，自信便會缺失.教師在課堂中要善于維持學(xué)生心態(tài)上的“飽滿”和思維上的“靈活”，積極創(chuàng)設(shè)一些能夠抓住學(xué)生注意力的充滿趣味性的情境，在參與中掌握物理方法，領(lǐng)悟物理思想.

3以問誘思 以境促思 加深學(xué)生對“桿球模型”的理解內(nèi)化

豎直平面內(nèi)的“桿球模型”是圓周運動中的一個重點和難點，它對于引導(dǎo)學(xué)生如何分析向心力來源起到了很好的示范作用.但學(xué)生初次接觸該模型時，在理解上普遍存在困難，特別是在最高點時對桿球之間作用力(支持力或拉力)的分析.筆者采用的做法是就地取材還原情境，以問題串的形式對學(xué)生思維進行徐徐善誘，逐步完成該模型的自主構(gòu)建.

【例3】圖6為豎直平面內(nèi)“桿球模型”的示意圖，當(dāng)小球到達最高點時，對桿球之間作用力的分析可以通過設(shè)置以下探究問題逐步實現(xiàn).

探究1：小球能過最高點的最小速度是多少？

筆者在教學(xué)時，讓學(xué)生在課堂上現(xiàn)場自制了圖7所示的教具：在鉛筆的一端插上一塊橡皮，使橡皮隨桿在豎直平面內(nèi)做圓周運動(要求學(xué)生跟著教師一起演示此情境).

提出問題(師)：要使橡皮能夠到達最高點，速度至少為多少？

學(xué)生從自己的演示中很容易就會發(fā)現(xiàn)，小球到達最高點時的速度可以為零.

通過課堂演示，形象直觀地呈現(xiàn)問題情境，促使學(xué)生思考，最終得出結(jié)論.

探究2：當(dāng)v=0時，桿對球作用力的大小和方向如何？(如圖8)

此問用向心力的知識，很容易得出答案：

Fn=0FN=mg(桿對球的力為支持力)

探究3：現(xiàn)使v從零開始逐漸增大，則桿對球的支持力怎么變？

探究4：隨著v的增大，F(xiàn)N減小，總有一刻會減到零，當(dāng)FN=0時，小球的速度v是多少？

探究5：繼續(xù)增大v，則桿對球的力還是支持力嗎？

此問中，筆者又創(chuàng)設(shè)了一個情境：將橡皮迅速擺到最高點，我們發(fā)現(xiàn)它飛離鉛筆.

提出問題(師)：飛出去的原因是什么呢？

生：因為鉛筆沒拉住橡皮，所以橡皮才會飛出去.

針對探究問題2～5，筆者還設(shè)計了如圖9的學(xué)生體驗環(huán)節(jié)，力求讓學(xué)生親身融入到所創(chuàng)設(shè)的情境當(dāng)中，加深對“桿球模型”的理解：用手水平握住一重物，將手臂擺到最高點，使到達最高點的速度逐漸增大，感受手與重物間作用力的效果.

案例評析：情境教學(xué)的核心是讓學(xué)生主動參與、自主研究，要求學(xué)生用科學(xué)的思維方式去解決情境中的任務(wù)，在研究過程中掌握物理學(xué)習(xí)的基本方法，主動獲取物理知識[3].在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)設(shè)置問題串，通過互動問答實現(xiàn)師生間的情感交流不失為一種很好的模式.在創(chuàng)設(shè)情境和設(shè)置疑問的過程中，要循序漸進，層層深入，步步拓展，同時給學(xué)生提供充足的主動參與和自主思考的空間，強烈的好奇心會“逼”著學(xué)生去探尋這些問題的答案，學(xué)生在付出一定的腦力勞動并獲得成功之后，學(xué)習(xí)物理的興趣和信心也會大大增強.

4總結(jié)

認知學(xué)習(xí)理論認為，知識存在于我們所生存的環(huán)境及我們所從事的活動中，學(xué)習(xí)者要學(xué)習(xí)某種知識，必須要進入相應(yīng)的情境中[3].也就是說，認知是人與情境互動的產(chǎn)物，學(xué)習(xí)者只有融入實際情境中，才能建構(gòu)出有意義的知識.而我們的學(xué)生普遍缺乏的就是諸如這一類的生活體驗，這就需要我們廣大教師積極地去創(chuàng)設(shè)各種有助于學(xué)生理解的問題情境，努力嘗試讓物理問題從文字描述回歸真實，課堂上應(yīng)盡量多地增加學(xué)生的體驗，在創(chuàng)設(shè)的情境中逐步實現(xiàn)對物理模型的構(gòu)建.

參 考 文 獻

1張振新，吳慶麟.情境學(xué)習(xí)理論研究綜述.心理科學(xué)，2005,28(1)：125～127

2張丹彤.從理想回歸真實——高考物理題背景真實化傾向?qū)Ω咧形锢砹?xí)題設(shè)計的啟示.物理教師，2013(6)：77～79

3夏焰.物理課堂教學(xué)中的情景教學(xué).中學(xué)物理教學(xué)參考，2013(4)：21～22

*作者簡介：曾晗(1991-),男，中教二級，主要從事高中物理教學(xué)和教學(xué)研究.

(收稿日期：2015-11-20)

*嘉興市桐鄉(xiāng)市微型課題“基于真實情境創(chuàng)設(shè)的物理解題能力培養(yǎng)研究”，課題編號：Tc15029