巧设物理情境

巧设物理情境，激发学生兴趣左俊明湖南省安仁县第二中学摘要：当前，我国的新课程改革如火如荼，情境教学就是在这种背景下受到越来越多的教育工作者的高度重视。特别对于高中物理，点多面广题如海，高中物理难学是大多数高中学生共同的感受，特别是对一些女同学甚至到了谈物理而色变的程度。因此作为一名高中物理教师仅仅满足自己是知识的驾驭者，应该是远远不够的，随着课程改革的进一步推进，教师应率先转变观念，由重知识传授向重学生发展转变，由重教师"教"向重学生"学"转变。如果在教学中能够通过精心创设物理情境，让学生自然的进入所研究的物理问题情境中，高度关注物理问题，积极的开动脑筋，主动的投入问题的学习，教学效果往往事半功倍。这种创设情境的教学手段，不仅有利于直接提高学生对学习的积极性，变“要我学”为“我要学、”“我愿学”，而且有利于改变学生的学习方式，锻炼学生的创造思维，培养其学习能力。本文简明扼要阐述了建构主义的主要理论，分析了情境和情境教学的基本内涵，物理课程开展情境教学的意义和物理课程创设情境的途径。关键词:建构主义；情境；情境教学；意义；情境创设目录：一、情境教学的基本内涵二、物理课程开展情境教学的重要作用三、物理课程中创设情境的途径一、情境教学的基本内涵目前，面对世界科技日益飞速发展的挑战，深化教育改革，全面实施以培养学生的创新精神和实践能力为重点的素质教育已成为教育界的共识。围绕这一重大课题，许多人对教育思想、办学体制、课程教材、教学模式、教学方法、师资队伍建设等进行了广泛而深入的研究。建构主义正是在这样一个背景下日益受到教育界青睐，并成为教育教学改革的一种指导思想。建构主义坚持从内因和外因相互作用的观点来研究人的认知发展规律，它认为，教学活动应是在教师指导下的学生自主建构知识的过程。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。其中“，意义建构”是认知的最终目的，“协作”与“会话”是认知过程的手段和形式，而“情境”是指认知的背景、环境，它是完成“意义建构”最终达到认知彼岸的前提，所以在整个认知过程中意义重大。何谓“情境”？从词义上理解，是指“情景”、“境地”的意思。情境是渗透在任何学习过程和迁移中的潜在影响因素。先于学习事件的情境可影响学习者学习的兴趣、动机、理解、态度、方法等认知准备和情感的因素，以及帮助学生认识如何从愿意学习转变到善于学习，即学会学习的重要性。适宜的情境可以克服学习内容的抽象性，以促进理解和记忆的保持，有利于学习的强化和迁移。所谓的情境教学，是指在教学过程中为了达到既定的教学目标，教师从教学需要出发，充分利用形象资源，创设具体事物的场景，使学生“身临其境”，从而激发其学习的热情与灵感的教学方式.在物理教学中贯穿情境教学，是指根据教学内容的要求，创设类似的情境，使学生感到身临其境，或由此启发学生的思维，引起学生的联想，从而有利于学生完成意义构造，即达到认知的彼岸，与此同时，在此过程中，学生的思维能力也得到了训练和提高。二、物理课程开展情境教学的重要作用情境教学强调学生到实际生活中去观察，到具体情境中去感受，这把物理教学与实际生活紧密联系起来。在物理情境教学中，学生身临其境，通过各种感官吸收信息，从而获得了生动的形象、丰富的知识，激活了学习动机，学到了活的物理知识，提高了教学质量。其主要作用如下：创设物理情境，能加强学生对物理知识的记忆记忆是思维的起点，根据思维理论，记忆内容的多少，记忆时间的长短与记忆方法和资料是有关的。对物理情境的认识是对现象本质规律的认识，有利于把错综复杂的物理现象条理化、模型化、形象化，能加强学生对物理知识的记忆。创设物理情境，能促进物理知识的顺利迁移美国著名心理学家布鲁纳认为“：原理和态度的迁移是教育过程的核心”，从皮亚杰的理论看，迁移就是大脑中已有的认识结构图式的储存信息的复合，并在新刺激物输入信息的作用下，参与同化与顺应。建立物理情境的过程就是认知结构化的过程。如果忽视物理情境的建立，一味强调物理量的含义、单位、方向等，结果会使学生学到的物理知识如空中楼阁，这样就不能顺利迁移。创设物理情境，能指导学生学习物理的方法对物理情境的建立，教学中常通过实验、物理学史等，让学生从不自觉的应用到逐渐过渡到自觉的加以应用。在物理情境中，有利于培养学生良好的思维习惯和科学的学习方法。改变那种把注意力指向物理知识的结论、不注重得出结论的思维过程和方法。真正使学生的物理思维水平得到提高，达到提高教学质量的目的。创设物理情境，能培养学生学习物理的兴趣，激活学生学习物理的内在动机，吸引学生的当我们把空洞的、死板的物理规律用一幅幅富有生气、富有规律的物理情境体现出来时，结合了形象思维和逻辑思维。既能培养学生的直接兴趣，又能激发学生的内在动机，吸引学生的注意力。使学生在生动活泼，充满新奇感的气氛中得到主动的发展，真正提高学习能力。三、物理课程中创设情境的途径情境教学通过创设情境，有意识地把学生的生活空间融为一个统一和谐的环境，在静态与动态、精神与物质、认识与情趣的交汇之中对学生产生潜移默化的深刻影响，把学生的认知、情感水平带入一个新的发展区，使教育获得知、情、意、行的整体效应。运用实验创设情境物理学是一门以实验为基础的学科，实验的方法是物理学学习的基本方法，物理实验是创设物理情境教学的重要途径之一。一个物理实验就是一个完整的物理情境，让学生亲自看一些物理现象（演示实验），做一些物理实验（学生实验），来与理论学习相互对照、验证，加深理解，以便形成正确的物理情境。另外在课堂教学中除了课本上的演示实验及学生分组实验外，还可以通过设计一些简单的演示小实验或创设一些探究性实验，这不仅能够激发学生学习物理的兴趣，充分调动学生的学习积极性，而且能够很好地帮助我们突破一些教学的重、难点知识，从而使学生达到对这些知识的真正理解与掌握。例如静摩擦力概念的理解对学生来说始终是个难点，尤其是对静摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，因此静摩擦力可以是动力的理解。为此在讲授静摩擦力时设计了如下小实验：把一只牛皮纸信封夹在一本不厚的书中，尽量使信封靠近书装订的一边。用手提信封就能将书提起来并能使之升高。与同学一起分析在书本升高的过程中书本所受静摩擦力的方向，很容易得出信封对书本的静摩擦力方向向上提供了动力。这个实验很简单但给学生留下的印象深刻。再如在讲力的合成时，让两个学生拉一条中间挂有砖头的绳子，当二人怎么也拉不直时，学生就会明白1+1H2的道理。再如讲合力与分力的关系时，由于学生刚刚接触矢量的运算，对平行四边形定则的理解还不够深入，如果采用传统的教师讲解并给出结论的方法，师生均按部就班地教与学，花费课时虽然较少，但学生更多的是机械记忆知识，很难理解问题的本质，学生这样学到的知识在大脑中不容易扎根，也不容易迁移，遇到较新的问题，往往下不了手，在分析相关问题时总是错误不断。因此在这个知识的教学中我让学生尝试了探究式学习模式：为学生介绍相关知识后，提出所需探究的问题，提供备用器材，将学生分组放手让学生进行探究，最后进行小组交流，各小组在汇报探究结果时互相补充，一起得出结论：合力不一定大于分力，在分力大小一定的情况下，合力随分力夹角的增大而减小。结果表明，这样得到的知识学生印象深刻，理解透彻，再遇到相关问题时错误率大大降低。如果长期开展探究式学习，不仅能培养学生主动学习和探究的能力，更会促进学生学会自我管理，自我学习，不断进步。运用历史事实来创设情境物理学科与生活有着极为密切的联系，辉煌灿烂的物理学史充满着脍灸人口的佳话。上课时，用准确凝炼、生动形象、妙趣典雅的语言对历史故事绘声绘色的描述，寓教于乐，创设出最佳教学情境。如在讲次声波的传播距离远时，可向学生介绍这个事实：1883年8月，南苏门腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小时；1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了35圈。再如在讲共振的危害时可讲下例事实：1940年7月1日，位于美国华盛顿洲的普热海峡的全长860米大桥落成，但又在四个月后11月7日，一阵持续的大风使这座桥毁于一旦。类似的还有法国曼恩大桥因为军队齐步过桥而突然断裂导致200多名官兵丧生。美国发明家特士拉更是扬言“用一个共振器，我就能把地球一裂为二！”这些历史事实吸引了学生的注意力、激发了学生的学习兴趣，为这些知识点创设了良好的学习情境，使学生兴趣盎然，学习信心倍增。运用疑难问题来创设情境物理情境教学的核心是培养学生发现问题和提出问题的能力，激发学生的求知欲望，因此必须牢牢抓住提出问题这一主线。因为学习源于问题，没有问题就谈不上学习，爱因斯坦说过:提出一个问题往往比解决一个问题更重要。学起于思，思源于疑，没有疑问就没有思维。只有问题具有情感上的吸引力，才能使学生产生兴趣，积极的去寻找答案。这在物理学的发展史上有很多生动的素材。模拟科学家进行科学发现的探索过程，可以为学生提供一个真实而有效的问题情境，有着巨人的智力和非智力价值。问题的设计要充分运用形象化的素材，揭示物理知识的酝酿、发生、发展及再现过程，展示内在的思维过程，使学生把握知识的脉络。在所创设的问题情境中，既要建构着当前教学应当解决的问题，又应蕴涵着与当前问题有关，让学生自己去回味、思考的问题。这样的问题情境才能让学生迫不及待而又兴趣盎然地去继续学习。利用疑难问题来创设情境，对教学行之有效，事半功倍。这种做法有两个方面：（1） 设置疑问。“学起于思，思源于疑”，而疑又来自问。心理学家认为，疑难问题易引起定向思维。故恰当地设“疑”立“障”，能引发学生积极地思维。如在讲高中物理第二册P10思考与讨论，我设计了以下问题：A、 机械能守恒的条件是什么？B、 动量守恒的条件是什么？C、 从子弹射入到弹簧被压缩到最短的过程，系统机械能守恒吗？系统动量守恒吗？D、 从子弹刚开始射入到停在木块中（这个过程时间极短，可认为弹簧来不及收缩），这个过程系统机械能守恒吗？动量守恒吗？E、 子弹刚停留在木块中到弹簧压缩最短这个过程，系统机械能守恒吗？动量守恒吗？学生讨论气氛非常热烈，教师适当点拨，最后归纳，得出结论。这样课堂气氛时而“山重水复”，时而“柳暗花明”，再不会感到物理难学了。（2） 解释疑问。疑难问题与积极地思维往往是并举的。学生运用自己的智慧，克服的困难愈多，成功的体验也就愈多，兴趣也就愈高。因此，教师在教学中适当地设计一些“难”题，有意识的让学生“碰碰钉子”，“尝尝梨子”。在“难”题面前，学生思维高度集中，他们运用已有的知识，积极地思考，大胆地探索，在教师的诱导和启发下，攻难排难，学生从心理上感到学习的快乐。同时，攻难也更好地培养了学生的创造性思维能力，发展了学生智力。另外，善于从生活实际中发现问题并给予解答。了解物理知识在实际生活中的运用，科学解答生活中的物理现象，对于激发学生学习物理的兴趣有着重要意义，象“为什么登山运动员登山时严禁大声喊叫？”“把100W和40W的两个灯泡串联接入220V的电路中，40W的灯泡比100W的灯泡还亮，为什么呢？”等生活实例。让学生去观察、思考、最终得出正确的解答。而通过这样的学习，学生的学习积极性也大大提高。运用诗词创设情境诗词是历代文人广泛接触自然，细致观察自然的产物，而且蕴含一定的科学道理。恰当地将诗词引入教学，便于创设物理情境，在诗情画意中，激起学生强烈求知欲望和学习兴趣。如：在讲光的直线传播时，用苏轼诗“峰多巧障目，江远欲浮天”顺理成章地得出光沿直线传播的结论；用“夕阳返照桃花渡，柳絮飞来片片红”来讲物理颜色的成因；用“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红，可怜九月初三夜，露似珍珠月似弓”来刻画光的反射、折射、全反射三种物理现象所形成的大自然美丽景观；可引入自由诗：“分子聚成物，其间多空隙。运动不停息，杂乱无规则。撞击花粉粒，显布朗运动温度若升高，现象更明晰。分子有引力，使之聚一起。阻止过分亲，若即又若离。只恨相距远，破镜不重圆：平表达分子动理论。这样，教学中运用诗词创设情境，可收到了显著的效果。使学生自然进入最佳心理状态和学习状态。同时，对启发学生思维、调节学生情绪、集中学生注意、强化学生记忆、陶冶学生情操均起到了积极的促进作用。运用情感来创设情境教学工作是一种富有情感色彩的工作，教师的丰富感情是进行教学工作的巨大动力。并往往使学生产生共鸣，受到潜移默化的影响。物理教师应热爱教育，热爱物理教学，以自己对物理知识、物理实验的满腔热忱来影响学生勤奋学习，应以高度的责任感对待物理教学。富有情感的物理课堂教学，能激发学生的情感体验，使课堂出现相应的心理气氛，增强学生理智感、激发学生求知欲、创造最优学习情境。创设议论情境，激发学生的求知欲望教学过程中，教师可以设置一些既有难度又有梯度的问题情境，适当组织学生讨论。学生通过讨论，彼此交流、启发，会使研究的问题更深入，重点更突出，更容易突破难点、疑点，从而使易混点得到澄清，易疏忽点得到强化，使获得的知识更扎实。通过议论也可充分暴露学生对知识认识、理解上的偏差，教师在传授上的不足，能有效的获得反馈信息，从而，进行有针对性的补救。创设议论情境，学生能各抒己见，集思广益，扩大信息交往；可彼此启发，拓宽思路，引发灵感，有时往往在议论中会得到意想不到的新发现。通过议论能锻炼学生思维的逻辑性与敏捷性，也能锻炼学生的语言表达能力及应变能力。如在“动量和冲量”一课教学中，我先精心设计一个小实验：取几颗橡胶弹丸，分发给学生看。将一颗弹丸装入玩具手枪，一手持枪，一手持纸靶，沿平行于黑板的方向击发，弹丸穿透纸靶。接着，假装再次装弹（不让学生知道是空膛），声明数到“三”时，开枪。然后对某一区域的同学，缓缓地数出“一„„二„„三”，不等枪响（其实并不击发），手枪所指的区域的同学已作出或抵挡或防御的反应。问题与讨论：（1） 你们躲避什么？为什么要躲避？——子弹，会被弹丸中伤。（2） 刚才传看子弹时，为什么不躲闪？——子弹没有速度，不会被弹丸中伤。（3） 空气中的气体的分子具有很大的速度（可达105m/s）,它们无时不在的撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位——眼睛，为什么我们毫不在乎？——气体分子质量很小。（4） 手枪所指区域以外的同学，为什么没有做出防御反应？——子弹不是射向他们的。讨论与小结（可由学生自主完成）：运动的物体能够产生一定的机械效果（如弹丸穿透纸靶），这个效果的强弱取决于物体的质量和速度两个因素，且这个效果只能发生在物体运动方向上。本实验让学生先产生兴趣，造成悬念，继而思索，使学生始终处于一种兴奋状态。兴奋之余，研究课题“动量”已自然形成。而且，对动量的大小的取决因素和方向性都有了正确的指引作用。再如在讲电磁感应现象结束时，可提出这样问题，在产生感应电流的条件的实验中，磁铁相对线圈运动得快些与慢些，感应电流的大小如何？感应电流的大小跟什么因素有关？学生对上述问题通过发散思维想象会做出种种设想和推测，激发学生创新思维。以期达到“课虽终，而趣不尽，思未止”，来扩展学生的学习领域，培养学生的创新意识和创新能力。运用成绩来创设情境教育心理学的研究表明，学生对某一学科的兴趣与该生该学科的学习成绩有很大关系。一般而言，学生的学科成绩愈高，其对该学科兴趣也愈高。反之则低，甚至排斥、冷淡、厌恶该学科。这就要求我们在教学中要尽可能多地经历成功的体验。而尽可能少地经受“低分”的打击。有效的做法是，每次正规测验都进行两次，第一次考后，立即公布答案，让学生自己改自己的考卷，并查缺补漏，补习相关内容。三、五天后进行平行性测试，这次由教师阅卷。并且阅卷时，能给及格的就给及格，以资鼓励，善于发现由于两次考试的题目的难度、区分度等都是大致相同的，故第二次考试，绝大多数的学生都能取得好成绩，并由此提高对该科学习的信心和兴致。开展活动来创设情境对简单易做，成本又低的小实验，最好安排给学生自己去做。同时，组织多种形式的兴趣小组，开展活动。例如通常日光灯管坏了，人们就丢掉了。教师可问学生：坏灯管坏了还可以继续发光吗？可指导学生课外做实验。坏灯管一般是一端的钨丝断了，而另一端仍是好的，可把两个坏灯管用导线连接好，就可接入电路中并正常发光。做这种活动，实际上为学生充分展示自己的创造力和想象力，提供了广阔的和自由的空间，这样的空间也是一种生动活泼、心情舒畅的学习情境，学生在这样的情境中学习，其兴趣之高自不待言。运用多媒体电教手段，创设物理情境传统的教学中多数情况是凭借教师用自己的语言去创设情境，有时未免单调、枯燥。而且有些物理问题比较抽象，仅凭教师的语言表述学生难以想象，影响了学生对物理概念和规律的理解、掌握。为此我们可以借助多媒体电教手段结合传统教学做一些逼真的物理模拟，制作一些高质量的教学课件，恰当地应用到教学中，对突破教学的重、难点，提高教学效率有着很重要的作用。例如《牛顿第一定律》中伽利略的理想实验无法用具体的实验演示，但运用多媒体动画能让学生更直观的了解伽利略的推理过程。《静电屏蔽》中电子在外电场中的运动和静电平衡时电荷的分布无法用实验演示，运用多媒体动画把电子的运动和电荷的分布展示出来，学生对静电感应和静电平衡状态就有深入的理解。又如关于第一宇宙速度问题的教学情境设计：【多媒体演示】镜头一，一个人手拿一个物体做平抛运动，随着初速度的增加，物体落地点距人越来越远，最后模拟地球弧度，人站到有一定高度的地方抛出物体，假使初速度足够人，则物体绕地球作圆周运动，水远落不回地面。镜头二，神州六号发射的场景镜头三，卫星在宁宙中环绕地球转动的情景【教师讲述】牛顿基于简单的平抛运动，引发一系列联想，建立了万有引力定律，揭示了人体运动和地面上的物理运动的统一性，计算出了第一宁宙速度，使人类开始了航人技术的研究。现在，咱们顺着这个思路也想一想，物体初速度达到多大，就可以绕地球做圆周运动呢?超过这个速度会怎么样?已知地球半径，（学生们根据已有的知识，讨论，根据向心力等于万有引力，导出第一宁宙速度公式）。这是一节生动的高一物理课程，通过这堂课的学习，学生们不仅掌握了第一宇宙速度的计算问题，体验了科学家探索的历程。在设置具体情境时，现在的教学媒体，特别是以微机为中心的现代化教学媒体的作用十分重要。通过多媒体演示，可以把教师设想得情境生动的表现在屏幕上，通过微观放大、宏观缩小等手段，把重要的、本质的方面凸现出来，真正实现“课本联系生活，理论联系实际”，从而使学生能够更自观的接受新知识。此外，教师绘声绘色的描述也是非常重要的，这就需要发挥教师的教学艺术和教育智慧了。再如：电容器充、放电的过程；电源内部电子和离子的移动；两球碰撞时先压缩，后恢复再反弹过程中两球速度、加速度的变化；另外有些微观结构如：a粒子散射；光电效应；布朗运动等。所有这些知识抽象、复杂，学生难以进行想象，接受起来也是困难重重。但若借助多媒体手段，我们可以使微观世界宏观化、宏观世界微观化、瞬间过程永久化，展现二维三维的立体动态效果，从而提供丰富多彩的教学情景，使物理教学更直观，以帮助学生摆脱这些认识障碍，从而使思维进一步得到扩展。这样学生的学习主体意识会更强，学习兴趣会更浓，教学效果会更好。在习题课中尝试创造物理情境纵观近几年高考中，有些计算题特别是最后压轴题，其物理文字冗长，内容、问题设置多，学生只凭头脑的简单思考、推理并不容易搞清楚物理过程、物理情境，学生对于这样的题目心理上就比较排斥。为此在平时的例题讲解时，可以尽可能地将文字题“翻译”成图，建立正确的图解情境，从而将一些繁杂的题目进行分解、剖析，使抽象的物理过程具体化，进而达到对题目的感知、理解，