情景引入在物理教學(xué)中的意義與特性解析

1、“情景引入”在物理教學(xué)中的意義與特性上海市崇明縣大公中學(xué) 陸啟舟一、問(wèn)題的提出物理新教材中“情景引入”是有別于舊教材的最為閃亮的特色，大量的圖畫(huà)照片實(shí)驗(yàn)給學(xué)生帶來(lái)了巨大的生動(dòng)鮮活的信息，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，從而轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的探究欲望。例如，反沖運(yùn)動(dòng)一節(jié)中的水火箭實(shí)驗(yàn)的引入，學(xué)生的興趣隨著“嗖”的一聲火箭升空一下子被提了起來(lái)，氣氛頓時(shí)活躍；“錐體的奇特運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)的引入更使學(xué)生欲罷不能，“太不可思議了”，課后爭(zhēng)先恐后要仔細(xì)看個(gè)究竟，自己動(dòng)手做上幾遍；用搖晃飲料瓶中的水形成的渦流來(lái)模擬“龍卷風(fēng)”，更生動(dòng)形象，人手一瓶，自己也能做這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。教材中也多次引入有關(guān)汽車的情景，如“汽車的安全技術(shù)

2、標(biāo)準(zhǔn)”、“汽車的安全帶、安全氣囊和頭枕”、“汽車彎道”、“汽車功率”、“汽車的制動(dòng)系統(tǒng)與車門(mén)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)”等等，從科學(xué)理論與經(jīng)濟(jì)生活生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系的角度來(lái)說(shuō)，其積極的因素是顯而易見(jiàn)的，它充分考慮到教學(xué)的現(xiàn)實(shí)性與前瞻性。但對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，只不過(guò)是有當(dāng)過(guò)乘客的經(jīng)歷，感性知識(shí)還很單薄，其中的某些內(nèi)容是很難去深入探究的，因?yàn)閷?shí)際生活中缺乏這種用于探究的物質(zhì)條件和環(huán)境，學(xué)生的實(shí)際與情景之間存在著距離，探究此類問(wèn)題也只能還原于理論分析，所以在加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的同時(shí)，還須注重將“情景引入”與學(xué)生的認(rèn)知的客觀條件聯(lián)系起來(lái)，這樣才能達(dá)到“情景引入”的目的。由此看來(lái)，作為教材安排的重要環(huán)節(jié)，貼切地引入情景是值得重視

3、與探討的。二、思考與探索1、情景引入的意義什么是情景？ 廣而言之一切能激發(fā)探究欲望具有物理內(nèi)涵的載體都可稱為情景。擺在桌上的儀器是情景，圖片、圖表、音像、多媒體課件所展示的內(nèi)容是情景，口頭講述與文字材料是情景，演示與學(xué)生實(shí)驗(yàn)也是情景。情景引入首先要能激發(fā)學(xué)生的興趣，這種激發(fā)最好是強(qiáng)烈的，有震撼力的，發(fā)人深省的，也是饒有興味的。情景引入應(yīng)該讓學(xué)生置身于一個(gè)物理環(huán)境，營(yíng)造一種研究的氛圍，衍生一個(gè)所需要研究的物理規(guī)律的基礎(chǔ)平臺(tái)。情景引入時(shí)，可以是以某一情景為主線，層層深入，逐漸顯示出內(nèi)在的物理規(guī)律來(lái)，也可以是多個(gè)情景同為一個(gè)載體，從相似的現(xiàn)象著手，去尋找共同的規(guī)律。在“勻減速直線運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)中，教材

4、是這樣引入情景的：“市區(qū)車輛速度限制在25kmh”，并且“必須保持至少5m車距”，高速公路上車輛的“速度表上指示出90kmh”，“保持50m車距夠不夠呢?”情景提出的技術(shù)層面上問(wèn)題非常明確，從效果考慮，很濃重的這一筆還可以充分展開(kāi)，設(shè)想如果再設(shè)置下列情景，也許色彩更強(qiáng)烈：你見(jiàn)過(guò)車禍的場(chǎng)面嗎? (多媒體展示汽車追尾事故現(xiàn)場(chǎng)資料)那些因車禍而失去親人的哀痛你能體會(huì)得到嗎? 你知道上海每年因車禍?zhǔn)ド娜擞卸嗌? (數(shù)據(jù)展示)課堂內(nèi)空氣有些凝重，學(xué)生已深受震動(dòng)。那么這一切怎么會(huì)造成的?問(wèn)題一出，學(xué)生都很認(rèn)真嚴(yán)肅地思索并討論起來(lái)，他們迫切想要知道造成車禍的原因，不但要從物理角度去了解汽車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，

5、同時(shí)，他們已經(jīng)感悟到“生命之重在你手中，生命之輕只在一瞬”之真諦，物理對(duì)他們是那么親切、貼近，怎樣才能避免事故的發(fā)生？當(dāng)他們用學(xué)到的知識(shí)再去回答篇首所提出的問(wèn)題時(shí)，感受就很不一般了。情景引入不但引導(dǎo)學(xué)生如何從實(shí)踐中抽象出各種物理問(wèn)題，把物理知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，而且良好的情景能夠激發(fā)學(xué)生奮發(fā)向上的情感。在探究“失重超重”時(shí)，宇宙飛船上超重失重現(xiàn)象必定會(huì)被引入，神州五號(hào)發(fā)射成功，相關(guān)資料非常豐富，在林林總總的材料中，獨(dú)有一篇新聞報(bào)道，讀來(lái)令人砰然心動(dòng)，它是描寫(xiě)航天員超重耐力訓(xùn)練的：“飛船返回地球時(shí)，超重值將近8.5個(gè)G，即人要承受相當(dāng)于正常情況下自身重力十幾倍的壓力，很容易造成呼吸極度困難或停

6、止，意志喪失，黑視，甚至危及生命?！薄半x心機(jī)在旋轉(zhuǎn)，負(fù)荷從1個(gè)G逐漸增大到8個(gè)G，楊利偉的面部肌肉開(kāi)始變形下垂，肌肉下拉，整個(gè)臉只見(jiàn)高高突起的前額?！薄白鲱^盆方向的超重時(shí)他的血液被壓向下肢，頭部缺血眩暈，做胸背方向的超重時(shí)前胸后背像壓了幾百斤重的巨石。心跳加快，呼吸困難?！辈蛔魅魏胃膭?dòng)，將報(bào)紙?jiān)闹苯油队霸谄聊簧?，?qǐng)學(xué)生閱讀，沒(méi)有旁白，教室內(nèi)鴉雀無(wú)聲，獨(dú)特的情景產(chǎn)生獨(dú)特的效果，學(xué)生心中頻起波瀾。對(duì)英雄的崇敬豈止是停留在對(duì)超重的探究上，他們從中獲得了物理知識(shí)，更懂得了自己的社會(huì)責(zé)任，良好的情景能夠培養(yǎng)高尚的情操。興趣是學(xué)生的一種情感的投入，是學(xué)生內(nèi)心活動(dòng)的外露，興趣的反映不一定是微笑，不一定呈現(xiàn)

7、熱烈興奮的場(chǎng)面，有時(shí)，沉思也是興趣的一種反映，這就要善于捕捉學(xué)生思維的信息。2、情景引入的特性情景引入因課而異、因人而異、因時(shí)而異，如果能充分考慮以下幾個(gè)特性，才有可能達(dá)到情景引入的目的。（1）互動(dòng)性 一般來(lái)說(shuō)，教學(xué)的互動(dòng)性大凡有這樣兩個(gè)方面，一是師生之間的互動(dòng)；二是學(xué)生之間的互動(dòng)，這些都是人與人之間的互動(dòng)。然而，作為不可缺少的環(huán)節(jié)，在情景引入時(shí)，第三種互動(dòng)已經(jīng)開(kāi)始，這就是教師與學(xué)生對(duì)情景的互動(dòng)，這就是人和物的互動(dòng)，是對(duì)情景的又一次理解；選擇與融合。教材的情景引入對(duì)探究方向的引導(dǎo)是清晰的，篇幅精干，情景引入后經(jīng)常是“大家談”欄目，期望學(xué)生能充分展開(kāi)，而留給學(xué)生醞釀的時(shí)間很短，所以要提高“大家談

8、”的質(zhì)量，需要事先有所準(zhǔn)備，才能避免被動(dòng)地等待。如果在教材一章節(jié)的最后，按下一節(jié)的情景先做一些引發(fā)，讓學(xué)生有較充裕的時(shí)間思考，以情景的延續(xù)引導(dǎo)探究的延續(xù)。在情景引入后得到啟發(fā)，學(xué)生可以補(bǔ)充情景、擴(kuò)展情景、改造情景、延伸情景，學(xué)生引入的情景，必定是學(xué)生最感興趣、最想探究的，學(xué)生的思維與情景引入相互交融了，這就是人與情景互動(dòng)的效果，此類互動(dòng)，基本上是通過(guò)教師的引導(dǎo)，師生共同參與來(lái)實(shí)施的。比如，學(xué)生對(duì)浮沉子實(shí)驗(yàn)極感興趣，師生一起改制了實(shí)驗(yàn)裝置，用錐型滴管代替小瓶，小口徑的量筒口無(wú)須包扎薄膜，五指并攏，手掌虛握，快速壓下并罩住筒口，滴管下沉，調(diào)節(jié)手掌弧度，可以控制滴管懸浮，手松開(kāi)滴管上浮，這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作

9、簡(jiǎn)單，看得清楚，想得明白。那么，為什么魚(yú)鰾與浮沉子只是“相似”而不是“相同”?于是學(xué)生又想用小氣球模擬魚(yú)鰾做實(shí)驗(yàn)，新的情景將被引入。又如，幾乎所有的教材中都提出“產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物(或孔隙)的尺寸與波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)小”，用小螺釘做障礙物的水波衍射實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。可學(xué)生產(chǎn)生了疑問(wèn)：什么叫尺寸?是長(zhǎng)是寬還是高?如果把一塊厚度與小螺釘直徑相同的長(zhǎng)木塊沿波傳播的方向放置，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象嗎?于是將一塊做作業(yè)時(shí)用的橡皮切成不同的長(zhǎng)度與寬度(高度與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān))進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，又把橡皮底部切成不同的三角形，逐一比較、分析，加深了對(duì)物理概念的理解。教材設(shè)置的情景中又延伸出新的情景來(lái)。又如，用

10、開(kāi)口的飲料瓶裝水后舉高讓其自由下落，看其底部小孔中是否有水流出，這幕情景在探究失重時(shí)是常見(jiàn)的，可留空時(shí)間太短，無(wú)法看清現(xiàn)象，為了增加留空時(shí)間，學(xué)生竟然爬上課桌，高高舉瓶釋放，相比之下，果然能看清實(shí)驗(yàn)的效果。學(xué)生在教材引入的情景中，果斷地跨出了一大步。(2)相關(guān)性 所謂相關(guān)性，首先要選擇與所要探究的主題密切相關(guān)的情景，盡可能簡(jiǎn)潔生動(dòng)，引導(dǎo)方向要鮮明。要吸引全體學(xué)生參與，以引起探究的共鳴。在引出“波只傳播振動(dòng)的形式與能量，質(zhì)點(diǎn)并不隨波移動(dòng)”這一概念時(shí)，大多是采用模擬類比的方法，學(xué)生橫向排列充作質(zhì)點(diǎn)，這種人陣模擬直觀性強(qiáng)，有說(shuō)服力，學(xué)生參與活動(dòng)的積極性高漲。若改成縱向排列雙腳叉開(kāi)便于站穩(wěn)，后者雙手“

11、抓住”前者的雙肩(衣服)，前者緩慢地下蹲起立，后者就有了被“帶動(dòng)”、“受力”的感覺(jué)。從側(cè)面看，人頭上下運(yùn)動(dòng)，形成波形，而人只在原位“振動(dòng)”。若頭戴紅色小紙帽，紅色“質(zhì)點(diǎn)”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律更加清晰，一個(gè)班級(jí)分兩組相互觀摩，如能在走廊或操場(chǎng)上進(jìn)行，效果更好。相關(guān)性還體現(xiàn)在與學(xué)生的認(rèn)知水平相關(guān)。用飲料瓶代替錐形燒瓶，氣球反扣瓶口放入其中，為什幺總吹不大?若以為吹的力太小，改用打氣筒打氣能吹大嗎?試一試吧。假如先在飲料瓶底開(kāi)一個(gè)小孔，情況又如何呢?再試一試吧。用手堵住小孔呢?學(xué)生認(rèn)知水平提高一步，情景引入就再延伸一步。相關(guān)性也應(yīng)該體現(xiàn)在與學(xué)生的生活環(huán)境與經(jīng)歷相關(guān)。特別是在探究開(kāi)始的時(shí)候。直接用農(nóng)用噴霧器來(lái)引

12、入情景并不合適，學(xué)生有幾個(gè)用過(guò)?就是氣壓式熱水瓶，也逐漸淡出日常生活。應(yīng)該選擇一些學(xué)生熟悉的情景，比如教室內(nèi)的桶裝水用了一段時(shí)間后再開(kāi)龍頭，桶中的水會(huì)咕咚咕咚往上冒，這是為什么；把用過(guò)的沐浴露或洗發(fā)液瓶的噴液頭拆開(kāi)來(lái)，看看它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析它們的工作原理；高壓鍋冷卻后再去打開(kāi)為什么有點(diǎn)費(fèi)力，等等，讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成以物理的眼光去留意和觀察周圍的現(xiàn)象。 (3)適用性 情景的形式是多樣的，根據(jù)不同層次的探究要求，引入恰當(dāng)?shù)那榫?，直奔主題是明智的選擇。 一類是可以直接感受的情景，前面所舉各例有不少能體現(xiàn)。對(duì)這類情景，學(xué)生感官反映強(qiáng)烈，探究過(guò)程較為直接，有很強(qiáng)說(shuō)服力。學(xué)生在探究過(guò)程中對(duì)內(nèi)含的研究思想和方

13、法的感悟也較敏捷。特別是在定性探究某些規(guī)律時(shí)常用之，比如探究摩擦力大小與哪些因素有關(guān)。先把手臂擱在課桌上，上壓書(shū)本，壓得越多，就會(huì)感覺(jué)到移動(dòng)手臂用的力越大，說(shuō)明摩擦力與壓力有關(guān)，再在手臂下墊一塊毛巾(外套、毛衣也可)，比較同樣的壓力(壓同樣多的書(shū)本)移動(dòng)手臂所用的力明顯不同，說(shuō)明摩擦力與物體表面的粗糙程度有關(guān)。由實(shí)際情景產(chǎn)生的感官刺激所形成的概念，要比用小車在平板上實(shí)驗(yàn)觀察所得出得結(jié)論印象更深刻。另一類時(shí)是現(xiàn)實(shí)與想象結(jié)合的情景。此類情景可以在學(xué)生對(duì)物理規(guī)律有了基本的認(rèn)識(shí)后引入，用來(lái)鞏固探究的成果，它是從基本探究層次過(guò)度到深入探究層次的鏈接。比如，太空行走的宇航員由于宇航服內(nèi)空氣膨脹，無(wú)法回到艙

14、內(nèi)，危在旦夕，讓你救助，雖然學(xué)生提出的方法依然是地球上的，但思維卻展開(kāi)想象的翅膀飛向太空，通過(guò)情景轉(zhuǎn)移，擴(kuò)充思維空間。但這一步不能跨得太大，以免扯斷了學(xué)生思維與情景之間的聯(lián)系。又一類是包含著某種變數(shù)的情景，這類情景是以既有事實(shí)為基礎(chǔ)，向外延伸變化而創(chuàng)設(shè)的，探究需要一定的基礎(chǔ)，帶有研究性質(zhì)，探究的結(jié)果也可能不是唯一的，短時(shí)間內(nèi)尚難達(dá)成共識(shí)，這類情景最富有魅力。這是一個(gè)很有趣的例子：氣球充氣前放入杯中(塑料杯、口杯、玻璃杯、燒杯等)，充氣后膨脹壓住杯壁，手握氣球能把杯也提起，這是事實(shí)。若是先充氣待氣球的直徑稍大于杯口時(shí)，輕壓在杯口上(肉眼看不出形變)，繼續(xù)充氣使其膨脹，這時(shí)再提氣球，能把杯也一塊兒

15、提起來(lái)嗎?反復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你能得出什么樣的結(jié)論呢?此類探究往往會(huì)對(duì)情景作某些假設(shè)，無(wú)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何，都要對(duì)假設(shè)作出反思與評(píng)價(jià)，這樣不僅使學(xué)生掌握物理規(guī)律，更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)世界的正確方法。還有一類是虛擬的情景，這種情景無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而只能用所掌握的物理規(guī)律去推理分析，去大膽猜想。創(chuàng)設(shè)此類情景，不是追求探究的結(jié)果，而是著力于追求的過(guò)程。這類情景更富有哲理性，對(duì)學(xué)生更有誘惑性與挑戰(zhàn)性。它能把學(xué)生的思維發(fā)散到廣闊的時(shí)間與空間中去，有利于學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與人文精神的培養(yǎng)與發(fā)展。諸如一塊橡皮可以無(wú)限分割嗎；沿地球軸線開(kāi)挖一條貫通南北極的隧道，掉入隧道中的物體將怎樣運(yùn)動(dòng)；請(qǐng)?jiān)O(shè)想一個(gè)飛船的回收方案；對(duì)

16、澳大利亞設(shè)計(jì)的太陽(yáng)塔作一番評(píng)頭論足。這類情景與科學(xué)的未來(lái)溝通，也與學(xué)生的未來(lái)溝通，意義深遠(yuǎn)。(4)可行性 可行性是指某些情景是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以重復(fù)再現(xiàn)的。因此，除了體現(xiàn)物理原理外，應(yīng)該關(guān)注操作的可行性，某些實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單卻并非容易。就說(shuō)繩波的形成，先后試用過(guò)拔河繩、跳繩、窗簾繩、細(xì)麻繩、金項(xiàng)鏈等抖動(dòng)起來(lái)都不能得到令人滿意的波形。后來(lái)試用雙股裝訂繩，質(zhì)量與長(zhǎng)度如果合適，才算有較明顯的連續(xù)的波形出現(xiàn)；至于傳播方向相反的兩列繩波的迭加與獨(dú)立傳播，現(xiàn)象極難看到，只能依靠多媒體課件模擬展示了。因此，在實(shí)驗(yàn)情景引入時(shí)，必須反復(fù)地試驗(yàn)，以確定實(shí)驗(yàn)的條件與效果是否可靠。在探究“超重失重”時(shí)，人站在臺(tái)秤上起

17、立下蹲實(shí)驗(yàn)總要做的，可刻度盤(pán)轉(zhuǎn)得太快，根本無(wú)法看清示數(shù)變化，讓旁人幫助觀察，又少了份親身體驗(yàn)?，F(xiàn)在利用電梯實(shí)驗(yàn)，電梯啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)過(guò)程中，一方面觀察吊有鉤碼的彈簧秤示數(shù)的變化，同時(shí)又切實(shí)體驗(yàn)到超重失重的感覺(jué)，錄像后可以反復(fù)研究，較前者優(yōu)越。DIS實(shí)驗(yàn)首次把數(shù)字化信息系統(tǒng)引入中學(xué)物理，使學(xué)生較早接觸現(xiàn)代科技，而且物理實(shí)驗(yàn)也迫切需要現(xiàn)代信息技術(shù)的支持。正因?yàn)橄嚓P(guān)的物理實(shí)驗(yàn)還基本停留在傳統(tǒng)的模式上，DIS一旦與之配合，其粗糙之處就顯現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生誤解，懷疑探究所得得規(guī)律是否真實(shí)。驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)中，由于擋光片與小球的速度不同，傳感器無(wú)法“直接”測(cè)得小球經(jīng)過(guò)待測(cè)位置得瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)系統(tǒng)偏差，無(wú)法驗(yàn)證，在目前條件下，也是勉為其難的?，F(xiàn)代信