物理是一門實踐性很強的學(xué)科。物理教師經(jīng)常會有這樣的困惑：我們費了很大的力氣，為什么學(xué)生的成績提高不明顯呢？比如學(xué)習(xí)游泳，對教練講的很多技術(shù)要求和動作要領(lǐng)已熟記于心，但如果缺乏科學(xué)的實際訓(xùn)練和多次修正，是不可能真正學(xué)會游泳的。華東師大鐘啟泉教授指出：“核心素養(yǎng)不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實踐培養(yǎng)起來的。”

以創(chuàng)新實驗創(chuàng)設(shè)真實物理情境，能喚醒學(xué)生的回憶，激發(fā)學(xué)生的感悟，讓學(xué)生在體驗中得到啟示，進而產(chǎn)生情感的共鳴。學(xué)生在家庭、學(xué)校、社會等活動中可能會遇到各種各樣的情境，在面對這些具體情境時的思維和行動體現(xiàn)一個人的素養(yǎng)水平，因此我們在教學(xué)中就要注重學(xué)生情境體驗的創(chuàng)設(shè)，以便使其積累足夠多的經(jīng)驗?zāi)芰Γ瑥亩w移到可能遇到的生活情境中去。本文將以真實的教學(xué)案例來呈現(xiàn)基于創(chuàng)新實驗的物理情境化課堂建構(gòu)。

一、建立真實模型克服抽象思維的障礙

電場是物質(zhì)存在的一種特殊形式，它看不見摸不著，并且在學(xué)生的日常生活中缺乏可借鑒的直接經(jīng)驗，也是教材中一個典型的難點內(nèi)容。我們嘗試用以下情境化的創(chuàng)新實驗來突破這個難點。

先通過一個引導(dǎo)實驗激發(fā)學(xué)生的好奇心：一個用化學(xué)纖維布料摩擦的空礦泉水瓶靠近干燥的易拉罐時，鋁制易拉罐被吸引，并向礦泉水瓶運動。教師引導(dǎo)學(xué)生猜想相互吸引的可能原因。有學(xué)生會想到摩擦起電。靜電看不見摸不著，猜想是否正確呢？除了理論分析，能否進一步實驗驗證呢？學(xué)生容易想到驗證實驗，用沒有經(jīng)過摩擦的礦泉水瓶靠近易拉罐，不會產(chǎn)生相互作用。這就進一步證實和強化了礦泉水瓶和干燥的易拉罐之間的作用力屬于靜電作用力。

學(xué)生的思維被充分調(diào)動起來以后，教師提出新的問題：“我們經(jīng)常體驗的作用力很多是接觸力，兩個不接觸的物體之間會發(fā)生相互作用力嗎？”物理學(xué)上從來都沒有超距作用，帶電的礦泉水瓶的周圍一定存在著一種看不見的物質(zhì)，它是作用的媒介物質(zhì)，從而順利地得到結(jié)論：“帶電的物體周圍存在一種看不見又摸不著的物質(zhì)，它是電荷相互作用的媒介，這種物質(zhì)叫做電場。”無影無形的物質(zhì)——場，在我們的生活中并非罕見，地球的周圍存在重力場。今天接觸的電場也像重力場一樣，有力的作用，也有能量的性質(zhì)。

以情境引發(fā)問題，以問題引領(lǐng)活動的展開，以活動促使獲得結(jié)論，以結(jié)論促生知識的應(yīng)用，以應(yīng)用促進學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。在解決實際問題的情境中，由創(chuàng)造性思維形成的這種思維與行動，一旦形成就可以有效且無痕地遷移到其他生活情境中。

二、創(chuàng)設(shè)生動真實的情境，激發(fā)學(xué)生思考和分析物理問題

物理學(xué)科單元活動設(shè)計是要圍繞著教學(xué)重點和難點，通過整合的物理概念和規(guī)律，以科學(xué)探究問題為基本落腳點，促進學(xué)生進行科學(xué)實踐，讓學(xué)生逐步形成物理科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度。在《動量和動量定理》的教學(xué)中我們會創(chuàng)設(shè)以下教學(xué)情境：

動量概念的引入：教師拋出一個足球，請學(xué)生用頭把足球頂回。教師再出示一個鉛球，問可否將鉛球也頂回，為什么？高速運動的子彈，雖然質(zhì)量不大，為什么也會對人有很大的作用？通過討論，總結(jié)出物體間的相互作用與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，描述物體相互作用的物理量動量，進而得出動量的物理意義、定義、矢量性以及物理量單位。

沖量概念的引入：在豎直疊放的多枚象棋子下面放一張白紙，拉動白紙，要求使象棋子獲得較大的速度，應(yīng)當(dāng)如何操作？組織分組討論后，學(xué)生嘗試急速拉動和緩慢拉動兩種操作。實驗表明緩慢拉動反而能使象棋子獲得較大的速度。巨大的思維反差，使學(xué)生對原因發(fā)生了極大的興趣。在兩種實驗條件下滑動摩擦力大小是相同的，在緩慢拉動時象棋子受到摩擦力作用的時間比較長，經(jīng)過討論得出沖量概念、定義、矢量性以及物理量單位。

概念間的聯(lián)系：教師引導(dǎo)學(xué)生觀察、比較兩個概念在物理意義、定義方式等方面有巨大差異的物理量竟然有著相同的物理單位，這說明兩個物理量一定有某種內(nèi)在聯(lián)系。教師啟發(fā)學(xué)生用已經(jīng)學(xué)過的牛頓定律來分析問題、解釋疑問，揭示沖量與動量之間的因果關(guān)系，得到動量定理的科學(xué)結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生體會與以往的物理實驗定律的不同，動量定理是用理論推導(dǎo)的方式得到的。

遷移應(yīng)用：請兩名學(xué)生抓住衣服四角，然后把衣服在空中水平繃緊張開。教師捧出一個生雞蛋，把雞蛋用力摔在衣服上，蛋殼竟然毫發(fā)無損（為了防止意外，可以把生雞蛋放在透明的薄塑料袋里）。在學(xué)生的固有認(rèn)知中，生的雞蛋需要小心呵護，因為很容易破碎。反復(fù)用力摔在衣服上，而雞蛋沒有破碎的實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生用今天學(xué)過的動量定理來解釋。必要時可以引導(dǎo)學(xué)生聽雞蛋摔在衣服上的聲音，并與雞蛋磕碰在碗邊上的聲音進行比較。學(xué)生可以自然地應(yīng)用動量定理解釋，在雞蛋動量變化相同的條件下，摔在衣服上的作用時間比較長，作用力就比較小。

這個減小作用力的方法在我們的生活中還有別的應(yīng)用嗎？快遞包裝、跳高海綿墊、跳遠沙坑、塑膠跑道操場、氣墊運動鞋底、軟式排球等不勝枚舉。學(xué)生的思維是如此的生動活潑，知識和規(guī)律與生活結(jié)合的是如此緊密，學(xué)習(xí)是這樣的輕松愉快。這樣的課堂遠離了灌輸式的死記硬背、機械訓(xùn)練，有了積極主動的思維和深入的科學(xué)探究，實現(xiàn)了從解題向解決問題的轉(zhuǎn)移。

依據(jù)科學(xué)探究的基本要求我們可以概括為以下基本思路。

三、通過創(chuàng)新實驗的開發(fā)和利用，提升教師的教學(xué)智慧

我們所說的創(chuàng)新實驗未必是要創(chuàng)作一個新的實驗儀器，也無需實驗經(jīng)費的大量投入。擁有高超教學(xué)智慧的教師，可以利用身邊的一切適用的物品作為教學(xué)的實驗儀器設(shè)備來完成課堂實驗。比如，用張開的手掌靠近臉頰，臉頰立刻就可以感受到來自手掌的紅外輻射，如同靠近熊熊的火爐或者不發(fā)光的暖氣片一樣；用兩根粉筆（或者鉛筆）并攏在一起，平行于教室的日光燈管，通過中間的狹縫觀測，就可以明顯地看到明暗相間的衍射條紋等。這樣一些實驗簡陋而不簡單，便于學(xué)生模仿并在課內(nèi)外重復(fù)實驗，在體驗中學(xué)習(xí)物理知識和規(guī)律。

在物理學(xué)習(xí)中，經(jīng)常有某些物理問題由于學(xué)生缺乏生活經(jīng)驗而難以理解。例如，考查牛頓運動定律的瞬時性問題，常常會用豎直靜止的彈簧兩端各連接一個質(zhì)量相等（或者不同）的小球。當(dāng)放開上端小球的時刻，下端小球的加速度為零。我們就設(shè)計采用玩具彩虹圈（彩虹圈是一種螺旋彈簧玩具，也是一個物理玩具，可以用來做許多物理實驗）來模擬。當(dāng)豎直的彩虹圈上端由靜止釋放逐漸下落時，彩虹圈的下端竟然紋絲不動。我們可以讓學(xué)生親眼看到彈簧的形變的延緩性。在學(xué)生驚嘆之余，教師進一步用微元的方法從上向下逐段分析，引發(fā)學(xué)生的更加高階思維。

學(xué)生是課堂的主體。課堂上學(xué)生的觀察點、思維的起點和轉(zhuǎn)折點都需要教師積極有效的引導(dǎo)。在摩擦力的教學(xué)過程中，我們設(shè)計教師用黑板擦在黑板上反復(fù)做擦黑板的動作，然后再把板擦從黑板的上沿處由靜止釋放，緊接著瀟灑地向下?lián)]手摁住快速下落的黑板擦。在創(chuàng)設(shè)了這樣有比較的物理情境以后，提出物理問題：你看到了什么？你聽到了什么？你想到了什么？你有什么問題？你有什么思考？你得到了什么樣的判斷？學(xué)生可以看到兩種情況下，黑板擦和黑板之間都有相對運動，也可以看到兩種情況下手對黑板擦的按壓作用力不同，可以聽到前者有摩擦的聲音，而下落沒有摩擦聲音。通過師生之間的交流和學(xué)生之間的討論之后得到滑動摩擦力的產(chǎn)生不僅需要直接接觸的物體間有相對運動，相互擠壓的彈力也是必不可少的條件。

用身邊的器材做創(chuàng)新實驗，需要教師有一雙智慧的眼睛。教師發(fā)現(xiàn)身邊器材的教學(xué)價值，并在課堂上靈活應(yīng)用，學(xué)生就會模仿，會覺得物理就在我們的身邊。教師的垂范更為學(xué)生的課外實驗提供了榜樣作用。這樣的創(chuàng)新實驗成本低，但教學(xué)效果不低、教學(xué)智慧不低。用創(chuàng)新實驗建構(gòu)情境化的課堂，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的重要途徑，也是考查物理教師學(xué)科教學(xué)技能的側(cè)重方面。

用創(chuàng)新實驗構(gòu)建物理情境化課堂的要素是要聯(lián)系生活創(chuàng)設(shè)真實情境，引發(fā)沖突，基于實驗創(chuàng)設(shè)探究情境，激活知識創(chuàng)設(shè)應(yīng)用情境，引導(dǎo)學(xué)生參與，創(chuàng)設(shè)生成情境。與以灌輸知識為目標(biāo)的課堂教學(xué)不同，用創(chuàng)新實驗構(gòu)建的物理情境化課堂在課堂組織形式上不只是教師講解、傳授知識，而是師生互動，激活思維。課堂教學(xué)過程不再是平鋪直敘、索然無味，而是曲徑通幽、引人入勝；教學(xué)的目標(biāo)不只是學(xué)科的結(jié)論，學(xué)生學(xué)到的也不僅僅是解題技能。教師教的是學(xué)科思維，學(xué)生收獲的是科學(xué)智慧。在培養(yǎng)目標(biāo)上不再是培養(yǎng)對科學(xué)和生活毫無興趣只會解題的考生，而是處處留心皆學(xué)問，從解題走向解決問題，能適應(yīng)創(chuàng)新型社會發(fā)展所需要的新型人才。

創(chuàng)新實驗的情境化課堂中，學(xué)生活動的設(shè)計應(yīng)當(dāng)基于課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和學(xué)生的學(xué)科認(rèn)知特點以及心智養(yǎng)成需求，依托真實的物理情境，指向?qū)W生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。通過單元學(xué)習(xí)活動，學(xué)生能夠體會到物理知識間的邏輯性，并在提出物理問題，建構(gòu)物理模型，解釋物理現(xiàn)象等學(xué)科實踐活動過程中，習(xí)得科學(xué)思維、科學(xué)方法，逐步發(fā)展為進行科學(xué)探究解決實際問題的能力。因此，單元學(xué)習(xí)活動可以包括這些環(huán)節(jié)和路徑，以情境引發(fā)問題，以問題引領(lǐng)活動的展開，以活動促使獲得結(jié)論，以結(jié)論促進知識的應(yīng)用，以應(yīng)用促進學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

作者單位  陜西省西安市西電中學(xué)