基于情境主线引领的进阶型中考物理复习教学探讨*

刘思莹

(华南师范大学附属花都学校 广东 广州 510800)

创设情境进行教学,对培养学生的物理学科核心素养具有关键作用[1].《义务教育物理课程标准(2022年版)》[2](以下简称“新课标2022年版”)倡导情境化教学,要求结合学生生活经验,以新奇现象激趣,有目的地创设生动具体的情境,引发学生深入思考.近年来,情境创设在新授课和中考复习中被广泛应用.但情境引领的中考复习仍存在以下问题:一是情境只用在引入时吸引学生注意力,未能贯彻始终;二是情境虽丰富多样,但孤立、碎片化[3],未能很好地引导学生思维纵深发展.区别于以往“知识梳理+典例剖析+强化训练”的枯燥三部曲,在中考复习中以一条情境主线贯穿,设置任务问题促进学生各层次思维进阶,能更好地激起学习热情、提高复习效率.

1 情境主线引领的进阶型复习实践路径

布鲁姆把认知思维过程从低到高分为6个层次:识记、理解、应用、分析、综合和评价.在物理学科核心素养中,科学思维包括了推理、论证、质疑、创新、评价和迁移等更细化的要素.传统的中考物理复习模式中,学生思维主要集中在识记、理解和应用3个低阶层次,要实现思维的进阶发展,需要教师创设合理的情境主线,让碎片化的知识有效串联,并在教师提问和学生任务的引导下实现思维的纵深发展:结论有依据(推理论证)、解疑有探究(质疑创新)、思维有拓展(评价迁移).

情境主线引领下的进阶型复习教学要从真实的“情境主线”出发,将“情境主线”分解为若干子情境,以子情境为载体串联起课堂教学环节,在各个子情境下设置恰当的问题链和学生任务,实现复习的“内容问题化、问题情境化”.具体的实践路径如图1所示:首先,明确本节课的复习目标,可以是一轮单元复习(从单元整体的视角把握知识间的关联),也可以是二轮综合复习(更注重知识的综合应用和迁移);结合课标要求设计情境载体,匹配创设一条能串联起复习内容的情境主线;限于初中学生的知识和思维水平,优化情境、简化模型;接着对主线进行分解,在系列子情境中设置不同层次的任务问题,引导学生经历推理论证、质疑创新和评价迁移的思维过程,驱动学生解决系列问题,提升科学思维;最后,师生共同总结,归纳提炼知识架构和思维方法.

图1 情境主线引领的进阶型复习实践路径

2 情境主线引领的进阶型复习教学案例

下面以一节中考二轮综合复习课为例,阐述具体实施过程.

2.1 结合课标要求 创设情境主线

新课标2022年版中提出“建议将我国的相关科技成就引入课堂”“了解我国在载人航天及其他航天科技方面的新成就”[2].选用的情境可以是学生学习和生活中的熟悉事物、社会和科技发展的热点新闻等.结合课标要求,确定以近年我国的科技时事热点“天舟三号”“天宫课堂”为情境主线,开展一节二轮综合性复习课,以期让学生感受到前沿科技魅力,关注科技发展并尝试为解决航空课题中的小问题进行创新设计.

2.2 结合初中学情 优化情境 简化模型

课堂教学中采用的情境不是真实情境的原版,而是在结合相关知识的同时尽可能合理地接近真实.限于学生知识和思维的发展水平,应从促进知识迁移、思维进阶的角度出发,对情境进行合理简化、截取和提炼.

根据学生已有的认知水平,截取“天舟三号”飞船中“发射升空→对接环绕→太空实验→维护检测”4步为本节课的情境主线.

2.3 分解子情境 设置任务问题

根据确定的情境主线,设置4个相应的子情境,通过系列任务问题把碎片知识结构化,引导学生在问题的解决中实现思维进阶.

子情境1：发射升空阶段.

2021年9月20日,长征七号运载火箭承载着天舟三号货运飞船在文昌发射场腾空而起.

任务问题1：(1)天舟三号货运飞船加速升空的过程中,飞船的重力势能、动能和机械能发生了什么变化?

(2)若此时飞船所受外力突然消失,飞船将处于什么状态/将会如何运动?你判断的依据是什么?

设计意图：任务问题1的(1)属于知识的理解、应用范畴,复习机械能相关概念.任务问题1的(2)要求分析飞船状态并写出判断依据,锻炼学生推理、论证的科学思维,做到“结论有依据”.

子情境2：对接环绕阶段.

“天舟三号”装载大量物资与天和核心舱及天舟二号组合体顺利对接,转入三舱组合体飞行状态,与空间站相互输送补充电能资源.

任务问题2：(1)对接完成后,天舟三号相对于天和核心舱是运动还是静止?

(2)若对接后的组合体一起在特定轨道上绕地球做匀速运动,它们受力是否平衡?你判断的理由?

设计意图：借助三舱组合体对接完成后环绕地球飞行的具体情境,复习机械运动的相对性,属于简单的理解、应用思维范畴.在此基础上进一步深化到任务问题2的(2)对平衡力的理解、力与运动的关系分析,需要学生进行综合的分析推理,并对结论进行论证(说明判断的理由),实现思维进阶.

子情境3：“天宫实验”——浮力.

2021年10月16日,神舟十三号载人飞船搭载“太空出差三人组”成功发射,并与空间站完成交会对接,完成了系列航天任务.“天宫课堂”再次精彩开讲.

任务问题3：(1)“天宫课堂”精彩开讲,老师讲课的信号是通过什么方式传回地球的(“超声波”“次声波”或“电磁波”)?

(2)如图2所示,是水中乒乓球实验的场景,对此现象的解释,你认为合理的是____________.

图2 “天宫实验”——水中乒乓球

A.乒乓球静止是因为所受重力与浮力平衡

B.乒乓球不受浮力

C.乒乓球下表面所受压力小于上表面压力

D.若放入的是实心铁球,铁球会沉入水中

任务问题3(拓展)：如果重力突然消失,会发生哪些现象?为什么?请至少列举2个例子说明.

设计意图：“天宫课堂”信号的传输方式问题需要学生简单的识记、理解.而水中乒乓球实验中,学生对“乒乓球不受浮力”的理解会存在困难.微重力条件下“浮力消失”也无法在教室中进行演示,需要教师通过启发式提问,回顾浮力产生条件,逐步引导,提升学生分析、综合和迁移的思维能力.任务问题3(拓展)中假设了重力消失的条件,设置开放式问题让学生举例并分析,给学生提供运用知识的情境,发展了学生推理论证和评价迁移的高阶思维.

子情境4：“天宫实验”——透镜.

小宇对水球光学实验产生了极大的兴趣.通过一个中间充有气泡的水球,我们看到了王亚平老师“一正一倒”两个缩小的像.查询了相关资料后,小宇发现水球的示意图可解释如图3所示.应该如何解释“一正一倒”的神奇现象呢?

图3 “天宫实验”——透镜成像

任务问题4：(1)透过水球能看到倒立的像,是什么成像原理?像有什么特点?对距离有什么要求?(复习凸透镜成像规律)

(2)怎样使老师倒立的像变大?(复习凸透镜成像的动态变化规律)

(3)凸透镜能成正立缩小的像吗?水球中间的正立缩小的像可能是什么原因形成的?(提示学生参考水球示意图,观察图中水透镜材料的形状,提出猜想)

任务问题4(拓展)：请利用桌面上提供的器材(两个凹透镜、平行线光源),验证你的猜想.

设计意图：学生原有的认知是水球相当于一个凸透镜,能形成倒立的像或正立放大的像,但实际情境中出现的却是正立缩小的像,且同时出现“一正一倒”两个像,形成认知冲突.教师需要设计层层递进的问题链,为学生的理解提供“脚手架”,引导思维深入.任务问题4的(1)、(2)复习凸透镜成像原理和动态变化规律,调动学生理解、应用的科学思维.任务问题4的(3)则在教师问题的引导下,帮助学生逐步深入探讨、提出猜想并利用提供的器材动手验证猜想,实现推理、创新、评价迁移的思维进阶.

子情境5：飞船维护检测.

小航查阅资料了解到,科研人员通常要采用一些方法检验飞船舱体的气密性.结合所学物理知识,小航设计了如图4所示电路.

图4 飞船舱体气密性检验电路

假设电路中所用的电流表和电压表量程足够大,其中R0的阻值为100 Ω,Rx和Ry是两个相同的压敏电阻,其电阻值随环境气压的变化如表1所示.

表1 压敏电阻阻值随气压的变化情况

将压敏电阻Rx和Ry分别置于舱体X和真空室Y中,并将舱体X置于真空室中.舱体X中的气体压强约为1.0×105Pa.若舱体X不漏气, 则X与Y中气压不变;若舱体X漏气,会有气体从X泄漏进入Y中,则X的气压将减小,Y中的气压将增大.

任务问题5：(1)若舱体X不漏气,当开关S接a时,电流表的示数为多少?(写出计算过程)

(2)若舱体X漏气,当开关S接b时,电压表的示数将如何变化?电路的总功率比未漏气时电路的总功率大还是小?

设计意图：结合学情合理简化飞船舱体漏气检测的电路设计,设置任务问题5的(1)复习欧姆定律的应用,提升学生对欧姆定律的理解和应用能力.任务问题5的(2)则结合电路的动态分析,进一步调用推理论证的思维能力,实现动态电路与欧姆定律、电功率的知识链接.

2.4 师生总结 归纳提炼

最后,师生共同总结以上子情境中涉及的知识架构,归纳提炼解决问题的思维方法.

以“天舟三号”“天宫课堂”为情境主线的复习是一种基于实践的进阶式学习,将情境主线分解为系列子情境,通过设置进阶式任务问题,整合重要概念,促进学生的思维进阶,如图5所示.设计具体任务情境承载相应的概念和知识,实现碎片化知识的有效串联,并在教师提问和学生任务的引导下使结论有依据[如任务问题1(2)、2(2)的判断依据部分]、解疑有探究[如任务问题4(拓展)的动手实验部分]、思维有拓展[如任务问题3(拓展)的“假如重力消失”部分],实现思维的纵深发展.

图5 情境分解下的进阶式复习

3 总结与反思

在物理学科核心素养理念下,中考物理复习不能让思维仅停留在识记、理解和应用3个低阶层次,更应该在科学思维层面上促进学生的发展.结合真实情境创设情境主线,让学生在系列任务问题的解决中经历推理、论证、质疑、创新和评价、迁移的思维过程,能有效满足不同思维层次发展的要求,提升物理复习课的吸引力.

结合真实情境的教学是培养学生核心素养的必由之路,其合理性与必要性不言而喻.基于情境主线引领的进阶型中考物理复习教学是培养学生科学思维的重要教学形式之一,其教学设计需要教师花费更多的心思和精力进行情境的匹配、优化和整合,任务问题的设置也需要教师在教学实践中不断打磨改进,才能促进中考物理复习由“解题”向“解决问题”转变,促进学生科学思维的形成.