巧設物理情境

巧設物理情境，激發(fā)學生興趣左俊明湖南省安仁縣第二中學摘要：當前，我國的新課程改革如火如荼，情境教學就是在這種背景下受到越來越多的教育工作者的高度重視。特別對于高中物理，點多面廣題如海，高中物理難學是大多數高中學生共同的感受，特別是對一些女同學甚至到了談物理而色變的程度。因此作為一名高中物理教師僅僅滿足自己是知識的駕馭者，應該是遠遠不夠的，隨著課程改革的進一步推進，教師應率先轉變觀念，由重知識傳授向重學生發(fā)展轉變，由重教師"教"向重學生"學"轉變。如果在教學中能夠通過精心創(chuàng)設物理情境，讓學生自然的進入所研究的物理問題情境中，高度關注物理問題，積極的開動腦筋，主動的投入問題的學習，教學效果往往事半功倍。這種創(chuàng)設情境的教學手段，不僅有利于直接提高學生對學習的積極性，變“要我學”為“我要學、”“我愿學”，而且有利于改變學生的學習方式，鍛煉學生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)其學習能力。本文簡明扼要闡述了建構主義的主要理論，分析了情境和情境教學的基本內涵，物理課程開展情境教學的意義和物理課程創(chuàng)設情境的途徑。關鍵詞:建構主義；情境；情境教學；意義；情境創(chuàng)設目錄：一、情境教學的基本內涵二、物理課程開展情境教學的重要作用三、物理課程中創(chuàng)設情境的途徑一、情境教學的基本內涵目前，面對世界科技日益飛速發(fā)展的挑戰(zhàn)，深化教育改革，全面實施以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質教育已成為教育界的共識。圍繞這一重大課題，許多人對教育思想、辦學體制、課程教材、教學模式、教學方法、師資隊伍建設等進行了廣泛而深入的研究。建構主義正是在這樣一個背景下日益受到教育界青睞，并成為教育教學改革的一種指導思想。建構主義堅持從內因和外因相互作用的觀點來研究人的認知發(fā)展規(guī)律，它認為，教學活動應是在教師指導下的學生自主建構知識的過程。建構主義學習理論認為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素。其中“，意義建構”是認知的最終目的，“協(xié)作”與“會話”是認知過程的手段和形式，而“情境”是指認知的背景、環(huán)境，它是完成“意義建構”最終達到認知彼岸的前提，所以在整個認知過程中意義重大。何謂“情境”？從詞義上理解，是指“情景”、“境地”的意思。情境是滲透在任何學習過程和遷移中的潛在影響因素。先于學習事件的情境可影響學習者學習的興趣、動機、理解、態(tài)度、方法等認知準備和情感的因素，以及幫助學生認識如何從愿意學習轉變到善于學習，即學會學習的重要性。適宜的情境可以克服學習內容的抽象性，以促進理解和記憶的保持，有利于學習的強化和遷移。所謂的情境教學，是指在教學過程中為了達到既定的教學目標，教師從教學需要出發(fā)，充分利用形象資源，創(chuàng)設具體事物的場景，使學生“身臨其境”，從而激發(fā)其學習的熱情與靈感的教學方式.在物理教學中貫穿情境教學，是指根據教學內容的要求，創(chuàng)設類似的情境，使學生感到身臨其境，或由此啟發(fā)學生的思維，引起學生的聯想，從而有利于學生完成意義構造，即達到認知的彼岸，與此同時，在此過程中，學生的思維能力也得到了訓練和提高。二、物理課程開展情境教學的重要作用情境教學強調學生到實際生活中去觀察，到具體情境中去感受，這把物理教學與實際生活緊密聯系起來。在物理情境教學中，學生身臨其境，通過各種感官吸收信息，從而獲得了生動的形象、豐富的知識，激活了學習動機，學到了活的物理知識，提高了教學質量。其主要作用如下：創(chuàng)設物理情境，能加強學生對物理知識的記憶記憶是思維的起點，根據思維理論，記憶內容的多少，記憶時間的長短與記憶方法和資料是有關的。對物理情境的認識是對現象本質規(guī)律的認識，有利于把錯綜復雜的物理現象條理化、模型化、形象化，能加強學生對物理知識的記憶。創(chuàng)設物理情境，能促進物理知識的順利遷移美國著名心理學家布魯納認為“：原理和態(tài)度的遷移是教育過程的核心”，從皮亞杰的理論看，遷移就是大腦中已有的認識結構圖式的儲存信息的復合，并在新刺激物輸入信息的作用下，參與同化與順應。建立物理情境的過程就是認知結構化的過程。如果忽視物理情境的建立，一味強調物理量的含義、單位、方向等，結果會使學生學到的物理知識如空中樓閣，這樣就不能順利遷移。創(chuàng)設物理情境，能指導學生學習物理的方法對物理情境的建立，教學中常通過實驗、物理學史等，讓學生從不自覺的應用到逐漸過渡到自覺的加以應用。在物理情境中，有利于培養(yǎng)學生良好的思維習慣和科學的學習方法。改變那種把注意力指向物理知識的結論、不注重得出結論的思維過程和方法。真正使學生的物理思維水平得到提高，達到提高教學質量的目的。創(chuàng)設物理情境，能培養(yǎng)學生學習物理的興趣，激活學生學習物理的內在動機，吸引學生的當我們把空洞的、死板的物理規(guī)律用一幅幅富有生氣、富有規(guī)律的物理情境體現出來時，結合了形象思維和邏輯思維。既能培養(yǎng)學生的直接興趣，又能激發(fā)學生的內在動機，吸引學生的注意力。使學生在生動活潑，充滿新奇感的氣氛中得到主動的發(fā)展，真正提高學習能力。三、物理課程中創(chuàng)設情境的途徑情境教學通過創(chuàng)設情境，有意識地把學生的生活空間融為一個統(tǒng)一和諧的環(huán)境，在靜態(tài)與動態(tài)、精神與物質、認識與情趣的交匯之中對學生產生潛移默化的深刻影響，把學生的認知、情感水平帶入一個新的發(fā)展區(qū)，使教育獲得知、情、意、行的整體效應。運用實驗創(chuàng)設情境物理學是一門以實驗為基礎的學科，實驗的方法是物理學學習的基本方法，物理實驗是創(chuàng)設物理情境教學的重要途徑之一。一個物理實驗就是一個完整的物理情境，讓學生親自看一些物理現象（演示實驗），做一些物理實驗（學生實驗），來與理論學習相互對照、驗證，加深理解，以便形成正確的物理情境。另外在課堂教學中除了課本上的演示實驗及學生分組實驗外，還可以通過設計一些簡單的演示小實驗或創(chuàng)設一些探究性實驗，這不僅能夠激發(fā)學生學習物理的興趣，充分調動學生的學習積極性，而且能夠很好地幫助我們突破一些教學的重、難點知識，從而使學生達到對這些知識的真正理解與掌握。例如靜摩擦力概念的理解對學生來說始終是個難點，尤其是對靜摩擦力的方向可以與物體的運動方向相同，因此靜摩擦力可以是動力的理解。為此在講授靜摩擦力時設計了如下小實驗：把一只牛皮紙信封夾在一本不厚的書中，盡量使信封靠近書裝訂的一邊。用手提信封就能將書提起來并能使之升高。與同學一起分析在書本升高的過程中書本所受靜摩擦力的方向，很容易得出信封對書本的靜摩擦力方向向上提供了動力。這個實驗很簡單但給學生留下的印象深刻。再如在講力的合成時，讓兩個學生拉一條中間掛有磚頭的繩子，當二人怎么也拉不直時，學生就會明白1+1H2的道理。再如講合力與分力的關系時，由于學生剛剛接觸矢量的運算，對平行四邊形定則的理解還不夠深入，如果采用傳統(tǒng)的教師講解并給出結論的方法，師生均按部就班地教與學，花費課時雖然較少，但學生更多的是機械記憶知識，很難理解問題的本質，學生這樣學到的知識在大腦中不容易扎根，也不容易遷移，遇到較新的問題，往往下不了手，在分析相關問題時總是錯誤不斷。因此在這個知識的教學中我讓學生嘗試了探究式學習模式：為學生介紹相關知識后，提出所需探究的問題，提供備用器材，將學生分組放手讓學生進行探究，最后進行小組交流，各小組在匯報探究結果時互相補充，一起得出結論：合力不一定大于分力，在分力大小一定的情況下，合力隨分力夾角的增大而減小。結果表明，這樣得到的知識學生印象深刻，理解透徹，再遇到相關問題時錯誤率大大降低。如果長期開展探究式學習，不僅能培養(yǎng)學生主動學習和探究的能力，更會促進學生學會自我管理，自我學習，不斷進步。運用歷史事實來創(chuàng)設情境物理學科與生活有著極為密切的聯系，輝煌燦爛的物理學史充滿著膾灸人口的佳話。上課時，用準確凝煉、生動形象、妙趣典雅的語言對歷史故事繪聲繪色的描述，寓教于樂，創(chuàng)設出最佳教學情境。如在講次聲波的傳播距離遠時，可向學生介紹這個事實：1883年8月，南蘇門臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發(fā)，產生的次聲波繞地球三圈，全長十多萬公里，歷時108小時；1961年，蘇聯在北極圈內新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉了35圈。再如在講共振的危害時可講下例事實：1940年7月1日，位于美國華盛頓洲的普熱海峽的全長860米大橋落成，但又在四個月后11月7日，一陣持續(xù)的大風使這座橋毀于一旦。類似的還有法國曼恩大橋因為軍隊齊步過橋而突然斷裂導致200多名官兵喪生。美國發(fā)明家特士拉更是揚言“用一個共振器，我就能把地球一裂為二！”這些歷史事實吸引了學生的注意力、激發(fā)了學生的學習興趣，為這些知識點創(chuàng)設了良好的學習情境，使學生興趣盎然，學習信心倍增。運用疑難問題來創(chuàng)設情境物理情境教學的核心是培養(yǎng)學生發(fā)現問題和提出問題的能力，激發(fā)學生的求知欲望，因此必須牢牢抓住提出問題這一主線。因為學習源于問題，沒有問題就談不上學習，愛因斯坦說過:提出一個問題往往比解決一個問題更重要。學起于思，思源于疑，沒有疑問就沒有思維。只有問題具有情感上的吸引力，才能使學生產生興趣，積極的去尋找答案。這在物理學的發(fā)展史上有很多生動的素材。模擬科學家進行科學發(fā)現的探索過程，可以為學生提供一個真實而有效的問題情境，有著巨人的智力和非智力價值。問題的設計要充分運用形象化的素材，揭示物理知識的醞釀、發(fā)生、發(fā)展及再現過程，展示內在的思維過程，使學生把握知識的脈絡。在所創(chuàng)設的問題情境中，既要建構著當前教學應當解決的問題，又應蘊涵著與當前問題有關，讓學生自己去回味、思考的問題。這樣的問題情境才能讓學生迫不及待而又興趣盎然地去繼續(xù)學習。利用疑難問題來創(chuàng)設情境，對教學行之有效，事半功倍。這種做法有兩個方面：（1） 設置疑問?！皩W起于思，思源于疑”，而疑又來自問。心理學家認為，疑難問題易引起定向思維。故恰當地設“疑”立“障”，能引發(fā)學生積極地思維。如在講高中物理第二冊P10思考與討論，我設計了以下問題：A、 機械能守恒的條件是什么？B、 動量守恒的條件是什么？C、 從子彈射入到彈簧被壓縮到最短的過程，系統(tǒng)機械能守恒嗎？系統(tǒng)動量守恒嗎？D、 從子彈剛開始射入到停在木塊中（這個過程時間極短，可認為彈簧來不及收縮），這個過程系統(tǒng)機械能守恒嗎？動量守恒嗎？E、 子彈剛停留在木塊中到彈簧壓縮最短這個過程，系統(tǒng)機械能守恒嗎？動量守恒嗎？學生討論氣氛非常熱烈，教師適當點撥，最后歸納，得出結論。這樣課堂氣氛時而“山重水復”，時而“柳暗花明”，再不會感到物理難學了。（2） 解釋疑問。疑難問題與積極地思維往往是并舉的。學生運用自己的智慧，克服的困難愈多，成功的體驗也就愈多，興趣也就愈高。因此，教師在教學中適當地設計一些“難”題，有意識的讓學生“碰碰釘子”，“嘗嘗梨子”。在“難”題面前，學生思維高度集中，他們運用已有的知識，積極地思考，大膽地探索，在教師的誘導和啟發(fā)下，攻難排難，學生從心理上感到學習的快樂。同時，攻難也更好地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維能力，發(fā)展了學生智力。另外，善于從生活實際中發(fā)現問題并給予解答。了解物理知識在實際生活中的運用，科學解答生活中的物理現象，對于激發(fā)學生學習物理的興趣有著重要意義，象“為什么登山運動員登山時嚴禁大聲喊叫？”“把100W和40W的兩個燈泡串聯接入220V的電路中，40W的燈泡比100W的燈泡還亮，為什么呢？”等生活實例。讓學生去觀察、思考、最終得出正確的解答。而通過這樣的學習，學生的學習積極性也大大提高。運用詩詞創(chuàng)設情境詩詞是歷代文人廣泛接觸自然，細致觀察自然的產物，而且蘊含一定的科學道理。恰當地將詩詞引入教學，便于創(chuàng)設物理情境，在詩情畫意中，激起學生強烈求知欲望和學習興趣。如：在講光的直線傳播時，用蘇軾詩“峰多巧障目，江遠欲浮天”順理成章地得出光沿直線傳播的結論；用“夕陽返照桃花渡，柳絮飛來片片紅”來講物理顏色的成因；用“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅，可憐九月初三夜，露似珍珠月似弓”來刻畫光的反射、折射、全反射三種物理現象所形成的大自然美麗景觀；可引入自由詩：“分子聚成物，其間多空隙。運動不停息，雜亂無規(guī)則。撞擊花粉粒，顯布朗運動溫度若升高，現象更明晰。分子有引力，使之聚一起。阻止過分親，若即又若離。只恨相距遠，破鏡不重圓：平表達分子動理論。這樣，教學中運用詩詞創(chuàng)設情境，可收到了顯著的效果。使學生自然進入最佳心理狀態(tài)和學習狀態(tài)。同時，對啟發(fā)學生思維、調節(jié)學生情緒、集中學生注意、強化學生記憶、陶冶學生情操均起到了積極的促進作用。運用情感來創(chuàng)設情境教學工作是一種富有情感色彩的工作，教師的豐富感情是進行教學工作的巨大動力。并往往使學生產生共鳴，受到潛移默化的影響。物理教師應熱愛教育，熱愛物理教學，以自己對物理知識、物理實驗的滿腔熱忱來影響學生勤奮學習，應以高度的責任感對待物理教學。富有情感的物理課堂教學，能激發(fā)學生的情感體驗，使課堂出現相應的心理氣氛，增強學生理智感、激發(fā)學生求知欲、創(chuàng)造最優(yōu)學習情境。創(chuàng)設議論情境，激發(fā)學生的求知欲望教學過程中，教師可以設置一些既有難度又有梯度的問題情境，適當組織學生討論。學生通過討論，彼此交流、啟發(fā)，會使研究的問題更深入，重點更突出，更容易突破難點、疑點，從而使易混點得到澄清，易疏忽點得到強化，使獲得的知識更扎實。通過議論也可充分暴露學生對知識認識、理解上的偏差，教師在傳授上的不足，能有效的獲得反饋信息，從而，進行有針對性的補救。創(chuàng)設議論情境，學生能各抒己見，集思廣益，擴大信息交往；可彼此啟發(fā)，拓寬思路，引發(fā)靈感，有時往往在議論中會得到意想不到的新發(fā)現。通過議論能鍛煉學生思維的邏輯性與敏捷性，也能鍛煉學生的語言表達能力及應變能力。如在“動量和沖量”一課教學中，我先精心設計一個小實驗：取幾顆橡膠彈丸，分發(fā)給學生看。將一顆彈丸裝入玩具手槍，一手持槍，一手持紙靶，沿平行于黑板的方向擊發(fā)，彈丸穿透紙靶。接著，假裝再次裝彈（不讓學生知道是空膛），聲明數到“三”時，開槍。然后對某一區(qū)域的同學，緩緩地數出“一??二??三”，不等槍響（其實并不擊發(fā)），手槍所指的區(qū)域的同學已作出或抵擋或防御的反應。問題與討論：（1） 你們躲避什么？為什么要躲避？——子彈，會被彈丸中傷。（2） 剛才傳看子彈時，為什么不躲閃？——子彈沒有速度，不會被彈丸中傷。（3） 空氣中的氣體的分子具有很大的速度（可達105m/s）,它們無時不在的撞擊著我們最珍貴也是最薄弱的部位——眼睛，為什么我們毫不在乎？——氣體分子質量很小。（4） 手槍所指區(qū)域以外的同學，為什么沒有做出防御反應？——子彈不是射向他們的。討論與小結（可由學生自主完成）：運動的物體能夠產生一定的機械效果（如彈丸穿透紙靶），這個效果的強弱取決于物體的質量和速度兩個因素，且這個效果只能發(fā)生在物體運動方向上。本實驗讓學生先產生興趣，造成懸念，繼而思索，使學生始終處于一種興奮狀態(tài)。興奮之余，研究課題“動量”已自然形成。而且，對動量的大小的取決因素和方向性都有了正確的指引作用。再如在講電磁感應現象結束時，可提出這樣問題，在產生感應電流的條件的實驗中，磁鐵相對線圈運動得快些與慢些，感應電流的大小如何？感應電流的大小跟什么因素有關？學生對上述問題通過發(fā)散思維想象會做出種種設想和推測，激發(fā)學生創(chuàng)新思維。以期達到“課雖終，而趣不盡，思未止”，來擴展學生的學習領域，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。運用成績來創(chuàng)設情境教育心理學的研究表明，學生對某一學科的興趣與該生該學科的學習成績有很大關系。一般而言，學生的學科成績愈高，其對該學科興趣也愈高。反之則低，甚至排斥、冷淡、厭惡該學科。這就要求我們在教學中要盡可能多地經歷成功的體驗。而盡可能少地經受“低分”的打擊。有效的做法是，每次正規(guī)測驗都進行兩次，第一次考后，立即公布答案，讓學生自己改自己的考卷，并查缺補漏，補習相關內容。三、五天后進行平行性測試，這次由教師閱卷。并且閱卷時，能給及格的就給及格，以資鼓勵，善于發(fā)現由于兩次考試的題目的難度、區(qū)分度等都是大致相同的，故第二次考試，絕大多數的學生都能取得好成績，并由此提高對該科學習的信心和興致。開展活動來創(chuàng)設情境對簡單易做，成本又低的小實驗，最好安排給學生自己去做。同時，組織多種形式的興趣小組，開展活動。例如通常日光燈管壞了，人們就丟掉了。教師可問學生：壞燈管壞了還可以繼續(xù)發(fā)光嗎？可指導學生課外做實驗。壞燈管一般是一端的鎢絲斷了，而另一端仍是好的，可把兩個壞燈管用導線連接好，就可接入電路中并正常發(fā)光。做這種活動，實際上為學生充分展示自己的創(chuàng)造力和想象力，提供了廣闊的和自由的空間，這樣的空間也是一種生動活潑、心情舒暢的學習情境，學生在這樣的情境中學習，其興趣之高自不待言。運用多媒體電教手段，創(chuàng)設物理情境傳統(tǒng)的教學中多數情況是憑借教師用自己的語言去創(chuàng)設情境，有時未免單調、枯燥。而且有些物理問題比較抽象，僅憑教師的語言表述學生難以想象，影響了學生對物理概念和規(guī)律的理解、掌握。為此我們可以借助多媒體電教手段結合傳統(tǒng)教學做一些逼真的物理模擬，制作一些高質量的教學課件，恰當地應用到教學中，對突破教學的重、難點，提高教學效率有著很重要的作用。例如《牛頓第一定律》中伽利略的理想實驗無法用具體的實驗演示，但運用多媒體動畫能讓學生更直觀的了解伽利略的推理過程?！鹅o電屏蔽》中電子在外電場中的運動和靜電平衡時電荷的分布無法用實驗演示，運用多媒體動畫把電子的運動和電荷的分布展示出來，學生對靜電感應和靜電平衡狀態(tài)就有深入的理解。又如關于第一宇宙速度問題的教學情境設計：【多媒體演示】鏡頭一，一個人手拿一個物體做平拋運動，隨著初速度的增加，物體落地點距人越來越遠，最后模擬地球弧度，人站到有一定高度的地方拋出物體，假使初速度足夠人，則物體繞地球作圓周運動，水遠落不回地面。鏡頭二，神州六號發(fā)射的場景鏡頭三，衛(wèi)星在寧宙中環(huán)繞地球轉動的情景【教師講述】牛頓基于簡單的平拋運動，引發(fā)一系列聯想，建立了萬有引力定律，揭示了人體運動和地面上的物理運動的統(tǒng)一性，計算出了第一寧宙速度，使人類開始了航人技術的研究?，F在，咱們順著這個思路也想一想，物體初速度達到多大，就可以繞地球做圓周運動呢?超過這個速度會怎么樣?已知地球半徑，（學生們根據已有的知識，討論，根據向心力等于萬有引力，導出第一寧宙速度公式）。這是一節(jié)生動的高一物理課程，通過這堂課的學習，學生們不僅掌握了第一宇宙速度的計算問題，體驗了科學家探索的歷程。在設置具體情境時，現在的教學媒體，特別是以微機為中心的現代化教學媒體的作用十分重要。通過多媒體演示，可以把教師設想得情境生動的表現在屏幕上，通過微觀放大、宏觀縮小等手段，把重要的、本質的方面凸現出來，真正實現“課本聯系生活，理論聯系實際”，從而使學生能夠更自觀的接受新知識。此外，教師繪聲繪色的描述也是非常重要的，這就需要發(fā)揮教師的教學藝術和教育智慧了。再如：電容器充、放電的過程；電源內部電子和離子的移動；兩球碰撞時先壓縮，后恢復再反彈過程中兩球速度、加速度的變化；另外有些微觀結構如：a粒子散射；光電效應；布朗運動等。所有這些知識抽象、復雜，學生難以進行想象，接受起來也是困難重重。但若借助多媒體手段，我們可以使微觀世界宏觀化、宏觀世界微觀化、瞬間過程永久化，展現二維三維的立體動態(tài)效果，從而提供豐富多彩的教學情景，使物理教學更直觀，以幫助學生擺脫這些認識障礙，從而使思維進一步得到擴展。這樣學生的學習主體意識會更強，學習興趣會更濃，教學效果會更好。在習題課中嘗試創(chuàng)造物理情境縱觀近幾年高考中，有些計算題特別是最后壓軸題，其物理文字冗長，內容、問題設置多，學生只憑頭腦的簡單思考、推理并不容易搞清楚物理過程、物理情境，學生對于這樣的題目心理上就比較排斥。為此在平時的例題講解時，可以盡可能地將文字題“翻譯”成圖，建立正確的圖解情境，從而將一些繁雜的題目進行分解、剖析，使抽象的物理過程具體化，進而達到對題目的感知、理解，