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初中物理教学情景创设的思考与探索
徐庆萍

 
  

初中物理教学情景创设的思考与探索

松江二中集团初级中学  徐庆萍

  中学物理课程的核心理念是以学生发展为本。建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,在获取知识的过程中,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资源,通过意义建构的方式而获得。
  
学生通过自主学习完成知识的建构,这个过程是别人无法包办代替的,教师要做的就是通过各种方式来帮助和促进学生的学习,创设合适的教学情景就是一条有效路径。
  
一、当前初中物理教学情景创设中存在的问题
  
有效的情景创设是课堂教学的必要环节,它一定程度上决定了学生经过学习后所能达到高度和深度。而通过对自己以往教学行为的反思和对其他教师教学行为的观察,发现当前教学情景的创设存在许多问题,它们主要表现为:
  
1.对情景创设认识的误区
  
有的教师认为只有公开课才需要创设情景,平时上课是可有可无的。创设情景费时费力,不一定有效果,还不如直接讲来得方便。比如“力臂”概念对学生来说是一个比较难以理解的概念,在学生的前概念里,错误的认为杠杆的平衡与力的作用点到支点的距离有关,需要教师创设实验情景,学生经过一系列的探究活动认识到杠杆的平衡其实是与支点到力的作用线的距离有关,从而建立“力臂”的概念。而在实际教学中,不少教师省略掉探究过程,直接告诉学生什么是力臂,举几个作图的例子让学生画画就好了。当然学生也就错失了对力臂概念的深度学习过程,无法成功构建自己的知识结构。
  
2.对情景创设理解不到位
  
有些教师对二期课改的理念理解不到位,对学生学习的本质和动机了解不足,在平时教学中是以接受性学习为主,不重视学生的探究性学习,比较看重知识性目标的落实,对学生能力的发展和形成对物理学习的情感重要性认识不足。有些教师认同二期课改理念,也愿意用新理念来指导教学,但是对理念的学习不够,教学的策略性知识不够,所以在教学中情景创设能力不足。有些教师对情景创设的服务目标不是很清晰。这些问题导致对情景创设的理解不到位,所以在实际教学中进行情景创设时存在诸多问题。
  
3.情景创设不当
  
①情景创设无效。在创设情景前没有充分了解学生的前概念,学生已经知道什么,本来想激起学生的认知冲突,结果学生早就见过,起不到设疑的作用。比如教师想说明测量的必要性,展示了一幅图片(图1),问:“哪根线长?”学生异口同声的回答:“一样长”。因为学生在科学课上早已经见过,教师没有预先了解这一情况,所以情景创设无效。
 


  ②围绕同一个内容情景创设过多。笔者就曾经犯过这样的错误,如在大气压强的教学中,因为能说明大气压强存在的有趣实验很多,在一节课上做了很多个实验,有覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、小试管上升实验、吸盘提重物实验等,但这些都只是说明一个结果:存在大气压强。过多的重复是一种浪费,这在一些比较简单内容的教学中比较容易出现这种情况,教师不能贪多。
  
③情景创设脱离学生实际,远离学生的生活经验。比如在学习“杠杆”时,利用生活中使用的杆秤来引入,对现在的学生来说已经不合适了,绝大部分同学都没有见过杆秤,可以改为开啤酒瓶、用核桃夹夹核桃等更符合学生的生活实际。
  
④情景创设只注重知识目标,忽略情感需求。比如在学习“平面镜成像特点”时,有的教师在引入时拿出一个平面镜,问:“同学们,你们每天照镜子,镜子中的你与你相比有什么特点呢?”这样的情景比较平淡无奇,对学生的学习兴趣的调动效果不是很好,如果改成创设“浇不灭的蜡烛”、“空中飞人(图2)”这样能引起好奇心和认知冲突的情景则更好一些。
  
⑤只在新课教学中进行情景创设,复习课和习题课中没有。有的教师认为复习主要是做题,根本不需要情景创设,这是不正确的。学生在新课学习时,学到的知识点比较散,复习课需要将其连珠成串,创设合适的问题讨论、实际应用等情景能起到形成知识结构、深化对知识的理解等作用。
  
⑥情景创设偏离教学目标。有些情景的创设过于简单、可能看起来课堂很热闹,学生动起来了,但情景中思维含量少,不能启迪学生思维,或者引发学生思考,或激发探究欲望,这样的情景在达成教学目标上帮助不大。
  二
、初中物理教学情景创设策略
  
基于个人对初中物理课程目标的理解、对初中生物理学习认知特点的理解及对当前存在问题的分析等等,谈谈我在情景创设上的探索心得及具体做法。
  
1.广泛取材
  
与物理相关的生活现象,接近真实或模拟真实现象的视频,图片,多媒体课件,演示实验,学生实验,当前科技发展情况,社会热点问题,物理学家的故事,科学发现的故事和历史,课后小制作,物理知识应用的实践活动,物理习题,物理教材,学习活动卡,等等。
  
2.调动学生的多种感官共同参与
  
视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉都可以用到。比如在学习声音的特征—响度时,在鼓面上撒一些泡沫塑料颗粒,学生轻敲鼓面时,听到的声音轻,同时观察到塑料颗粒跳起的高度小;重敲鼓面时,听到的声音响,同时观察到塑料颗粒跳起的高度大;通过视觉、听觉的共同参与,观察得出声音的响度与发声体的振幅有关。又比如在学习分子运动论时,教师在黑板上用酒精棉球写一个字,一会儿,写出的字变淡了,同时大家都闻到了酒精味,可以提出问题:酒精去哪儿了?在多处内容的学习上我们很容易创设出调动多感官共同参与的情景。
  
3.物理教学情景的创设不仅仅局限于课堂,还延伸到课外
  
比如课后带领学生参观科技场馆,布置学生课后通过与同学或家人合作的方式做一些小制作,利用网络上的资源进行自主学习等。
  
如图3是笔者的学生学习了声音的内容后用金属丝、木板、吸管等器材制作的模拟乐器,图4是学生学习了杠杆内容后制作的杆秤。
  
  
4.邀请学生共同参与创设教学情景
  
笔者就多次以自己的学生为主角来创设情景。比如在学习比较物体的运动快慢前,拍摄学生百米比赛的视频;在学习力的作用是相互的之前,请同学从家里带来滑板,拍摄同学站在滑板上推墙的视频。在师生共同制作视频素材的过程中,也能激发学生兴趣,融洽师生感情,学生也发展了自己的协调、合作、创造等方面的能力。
  
三、初中物理教学情景创设的一般步骤及类型
  
创设情景是教学设计的一个部分,所以在教学设计时一并考虑。首先分析教学内容,确定核心问题。其次分析学生状况,学生对该节课的内容有哪些前认知,已经具备了哪些能力,经过本节课的学习他们可能达到什么目标。为了达成教学目标,教师需要在教学的新课引入、概念建立、规律探究、应用等各个阶段分别创设什么情景来促进学生学习。
  
为了创设初最适合的情景,可以多从几个角度来设计,经过比较和筛选,选出最优的。在课上好后,通过学生的反馈,要及时反思该情景的创设是否有效,还可以做什么改进,逐步提高自己创设情景的能力。
  
下面是我在教学中常常创设的若干情景实例。
  
1.生活情景
  
即生活中常见的真实的现象。学生可以通过对情景中呈现的多个事件进行观察、比较、分类、抽象等思维活动,形成物理概念或得出简单的物理规律。
  
在进行杠杆概念的教学时,在课堂上让学生使用多种杠杆,用核桃夹夹核桃吃,用扳手开汽水瓶,用剪刀剪线,用切纸刀切纸,用羊角锤拔钉子等,先体验,然后观察和比较这些工具在工作时的共同特点,学生观察得出它们工作时都在转动、但有一点是固定不动的,其它部分绕该点转动、需要用力促使它转动,从而抽象出杠杆的概念:在力的作用下,能够绕着固定点转动的硬棒。还有比如从生活中用力的多个场景中抽象出力的概念;从生活中多个乐器发生的情景中总结出声音是由物体振动产生的等。
  
在教学力的三要素时,学生比较容易从生活现象中观察出力的作用效果与力的大小、方向有关,并不容易得出力的作用效果与力的作用点有关。我设置了一个生活情景,生活中不小心会碰翻水杯,怎么碰翻的呢?演示给学生看,一次推水杯的中部,水杯向前进,没有倒;一次推水杯的上部,水杯翻倒了。学生从这个情景中观察出原来是力的作用点不同造成的结果不同,这样顺利的突破了难点。
  
在学习了大气压强的知识后,我用两心壶给班级的同学倒饮料喝,同学们看到老师从一个壶里先后倒出可乐和雪碧两种不同的饮料,非常开心。要求同学们观察并思考后,画出了两心壶的内部结构。这是大气压强知识在生活中的应用。
  
在初中阶段,生活情景应用的地方非常广泛。体现了从生活走向物理,很容易激发学生学习物理的兴趣。
  
2.实验情景
  
实验情景包括演示实验和学生实验。物理实验是物理学的基础,也是物理教学的重要内容。演示实验能展现物理过程,示范实验技能,体现物理思想;学生实验则是学生自主探究、获取与应用知识、提高科学素养和科学能力的重要途径。大量物理概念的建立、规律的获得都是建立在实验的基础上,所以实验情景的设置是教师花费精力最多的。
  
在学习大气压强的测量时,我先演示大气压覆杯实验,说明大气压强的大小比一杯水(约10厘米深)产生的压强大;接下来把杯子换成20厘米长的玻璃管,装满水后倒过来,大气还是能托起它;再换成约40厘米长的玻璃管,水还是不掉下来;再换成80厘米长的玻璃管,水依旧不掉下来;学生观看下来,明白还得加长玻璃管,大气压强可能比80厘米深水产生的压强大。这时我说没有更长的玻璃管了,还有什么办法?学生经过思考得出,还可以换玻璃管里面的液体,换密度比水大的液体试试。这其实就是托里拆利实验的思路,通过教师演示实验和学生思考得出了测量大气压强的一种方法
  
在上海教材的学习活动卡上,有大量的学生活动和学生实验。有的一个实验提供不同的方案,比如“探究二力平衡的条件”一个是用传统的器材:弹簧测力计、木板、白纸、重物、细线做的;另一个是DIS探究二力平衡的条件,需要用到力传感器、位移传感器、木板、DIS数据处理系统、钩码、电动机、细绳、支架、电路;教师可以根据自己学校的具体条件来选用合适的方案,学生获得的结论是相同的,习得的方法不同。
  
对学生的实验能力有三个层次的要求:初步学会、学会和设计。上海教材有四个学生实验是要求达到C级(即设计):测定物质的密度,探究电流与电压、电阻之间的关系,用电流表、电压表测电阻,测定小灯泡的电功率。教师在安排学生实验时,应把握课程标准,不要随意拔高。
  
3.虚拟情景
  
虚拟情景可以是师生自拍的视频、下载剪辑的视频、图片、音频、故事、游戏、多媒体课件、仿真实验室、课本等。虚拟情景虚而不假,它或者是实际生活情景换种方式再现、或者是模拟特定情景。它可以引入新课,可以引出要探究的问题,可以激发学生的情感,可以做模拟实验,可以放慢、放大物理过程,可以深化所学内容等等。它可以出现在课堂教学的任何环节中。
  
比如我在教学光的折射前,用手机拍摄了一个小视频:模拟用叉子叉鱼。在容器底放一块橡皮做的鱼,用细木棍瞄准,叉中了鱼;然后往容器里加水,在同样的位置同样瞄准鱼叉下去,却没有叉中。视频播放后,引起学生兴趣,引发学生思考是什么原因造成的呢?要明白具体原因,让我们学习光的折射。
  
在学习液体内部压强时,我播放了一段网络上下载的电影片段,《冰河世纪》中的小松鼠下到水中追逐松果的过程,小松鼠下水前,身体胖乎乎的,尾巴毛茸茸的;下水以后,随着深度增加,同学们观察到小松鼠的身体逐渐变细,最后几乎成了一条细线。这虽然是一个动画片,不是真实情况,但它符合物理规律,学生看了非常喜欢,根据这个情景也很容易猜想得出液体内部压强的大小可能与深度有关。
  
在学生做完探究凸透镜成像规律的实验后,并不是所有的学生都对凸透镜成像规律有整体认识,通常我还会利用多媒体课件模拟成像规律。只要用鼠标拉动蜡烛从远处慢慢靠近透镜,烛焰的像就会随之改变大小和位置,这样一个动态的过程呈现在学生脑海中,加深对成像规律的直观感受。
  
在学习热机时,因为汽油机的四个冲程较为复杂,除了利用汽油机模型外,还可以利用多媒体课件模拟演示工作过程,将四个冲程一个一个播放,对每一个冲程的特点进行详细的观察,就会取得较好的效果。
  
还有喜欢做实验的同学如果上课时意犹未尽,或者还想探究什么问题,介绍他们利用仿真实验室来自己做一些实验。
  
教学进程中还可以讲解一些物理学史、科学家的故事、规律发现的背景知识、所学知识在当前科技、社会中的应用,拓宽学生眼界、增长知识、激发学习兴趣、激发民族自豪感等。
  
物理教材上的有些内容还可以要求同学们利用课本、学习活动卡或网络进行自主学习。
  
所以虚拟情景的应用非常广泛,言之不尽。可以根据教学的需要设计、制作出来。
  
4.问题情景
  
问题情景的目的是产生要学生思考、探究或回答的问题。
  
在学习电路故障时,我先在黑板上连接一个两盏小灯串联的电路(用有磁性的电学器材),连好后,闭合电键,平常学生见惯了老师这样连接电路,就等着小灯亮起来呢。可是今天闭合电键后,灯却不亮了,出了什么故障了?同学们开始一个个的想办法来查找电路的故障,师生就从分析、测量、讨论、排查中总结得出了每一种电路故障对应的现象,学会了从现象反推故障是什么。
  
在进行习题教学或专题教学时,问题情景的设置就很重要了。
  
对于初中学生来说,难度比较大习题的有压强变化题、测小灯的电功率综合题、测电阻综合题、动态电路、电路故障等方面。我们切不可把难度大的题一下子直接呈现给学生,要化解难点,分析该类题可以分解为逐次递进的几步,分析学生的最近发展区在哪里,在学生学习的哪个阶段可以抛出哪一步来。在多阶段以不同的方式呈现出来,这样设置问题链,搭建台阶,逐步发展学生的能力,最后学生才能解决该类问题。
  
根据不同的分类方法,情景的种类还有很多,不一一举例了。情景要注意突出“情”字,情景交融,初中学生的学习很大一部分还是感性的,需要感情的投入。但也不能只顾有趣而物理思维含量太少,太浅薄,课堂教学中情景导入可以感性一些,然后逐层深入,感性和理性相互渗透、相互补充,深入物理学习的本质,学生习得物理学习的方法、发展物理思维、提高学习能力、树立用所学知识服务社会的意识。
  
教师要从学生课堂的反应和作业等结果反馈来总结经验,便于以后改进,提高自己的情景创设能力。适合自己学生的情景就是最好的。
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