基于情境族的《压强》专题复习教学策略探讨

周辰华

【摘要】在初中物理教学中，通过合理设计“情境族”进行课堂教学的优化，是提升高质量教学质量的重要方法。整合教材插图创设情境族，通过问题引导建构知识网络;整合实验原理创设情境族，提炼实验应用的设计思想;整合生活物品创设情境族，类比迁移新型实验的设计。学生在创设的情境族中去体验、总结、梳理物理知识及本质特征，并通过与他人合作和交流来完善知识的结构，在自主建构的过程中成为知识的发掘者和研究者。

【关键词】整合  情境族  自主构建

【基金项目】山西省教育科学“十三五”规划2020年度“互联网+教育”和劳动教育研究专项课题——“初中物理情境教学‘双线融合’策略研究”之阶段性研究成果（编号：HLW-20247）。

【中图分类号】G633.7   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）27-0076-03

物理是以实验为基础的科学，物理教材提供了大量的直观、形象的实验情境，是学生学习必备的感性材料。这些丰富而有趣的学习资源不仅可以有效激发学生的好奇心和求知欲，还可以引导学生积极探索、主动思考。教学中可选用的情境有课本中的实验情境、课堂中的演示情境、学生课上的操作情境、实验生成的图表情境等。这些情境如何整合、有何联系、渗透的物理思想、整合能达到的效果，如何在学生的脑海中建构网络化的知识体系、发现实验的设计思想及形成清晰的问题解决思路。这些都是教学设计要重点考虑的问题，也是当前物理教学改革亟待解决的问题。

“整合情境，自主建构”的教学实践依据先进的教育教学理论设计出的教学流程和策略，较好地解决了教学中的困惑。比利时教育学者哈维尔·罗杰斯教授引导了“以能力为导向的情境教学法”讨论，提出一种“整合教学法”——以能力为导向的情境教学法。罗杰斯认为：“不存在抽象的能力，也不存在从抽象中发展起来的能力。学生的能力，需要在复杂情境中得到发展，并在复杂情境中得到评估。”因此，在课堂教学设计过程中，要把所有的概念、基础知识和基本能力都设计在具体的、有逻辑联系的复杂情境当中，并将多个既彼此相关又相对独立的复杂情境组成“情境族”。让学生在情境族当中去体验问题的由来和本质特征，学生根据自身已有的经验和知识背景来形成并建立新的认知结构。长此以往，学生经常在具有典型性、代表性的系列情境族中，反复应用所学知识，自然形成了比较完善的、稳固的、结构化的学科知识体系，多种能力都得到了真正的发展。

“压强专题复习”共设置了三大情境族，在创设情境时，将本节知识内容与实验探究内容都自然嵌入在情境中，让学生在分析情境，建构模型中反复应用，还将教材实验与生活物品两组情境族对比感知、迁移应用。在知识建构的过程中，利用变换条件设计实验学习内容，并集中呈现实验现象再创的情境族，经历了不断发现问题、分析归纳、解决问题，达到了复习内容的知识梳理、巩固提升，迁移创新的目的。从而完善认知、发展思维，归纳总结出解决实验设计类问题的思路和方法。“压强专题复习”提炼应用的三个教学策略如下：

一、整合教材插图创设情境族，通过问题引导建构知识网络

创设问题情境，就是在教学内容和学生求知心理之间设障立疑，让学生处于“愤”“悱”的状态，将其引入一种与问题有关的情境。在初中学生基于问题的学习探索中，针对教材的同一幅插图，设置相应的学习问题，学生通过新经验与原有知识经验的相互作用而不断充实、丰富甚至改造自己已有的知识经验，由于每一位学生思考角度、理解程度、思维方式、表达水平等方面存在着比较大的差异，会产生不同的答案。这对教师的教育教学是一种宝贵的教育资源，如果教师悉心捕捉这些差异并加以整理，可以生成有价值的资源对比信息，当这些信息呈现在学生面前时，即使教师引而不發，也可以激发出有价值的思想火花。在此过程中实现了学生自主建构、发现新知识、新规律。

针对本章重点知识设置了“情境族一”，由（一）探究固体压强大小的影响因素、（二）探究液体压强大小的影响因素、（三）测量大气压强的值、（四）流体压强与流速的关系共四个教材实验组成情境族。通过观察比较情境，完成知识的再回忆。学生思考两个问题并交流讨论，问题1.请你回忆这四个实验情境，说出这些实验的目的是什么？问题2.分别叙述每个实验所用到的器材、步骤、现象及相应的结论？学生通过观察实验情境对进行知识的再忆，完成了知识回顾的任务，并建立起物理实验的基本思路;物理实验中目的十分重要，明确以后设计时才能对实验做到有的放矢，学生通过口述首先明确了实验的目的，在器材、步骤、现象及结论的叙述中体会出每个器材的作用，步骤的安排，现象的表述及结论性的知识，并意识到控制变量法的应用;若叙述中出现了一些不合理和不恰当的地方，通过同伴之间或老师对其及时的修正，使其表述更加科学又规范。同时，建构了压强知识的系统化、结构化的认知体系。

二、整合实验原理创设情境族，提炼实验应用的设计思想

情境创设是和协作、会话、意义建构一起成为学习环境的四大要素，它是系统中的一部分，无论是社会情境、认知情境，还是概念情境、问题情境、过程情境、规律情境，它们的设计不能与其它环节脱离，应该是系统中有机的组成部分，构成其他教学环节的基础。因此，情境创设要考虑到与其它三个环节的衔接，应该有利于其它要素的展开，有助于学生顺利完成对新知识的意义建构。

在回顾“情境族一”的四个实验过程的基础上，再将装置图集中呈现后进行分析归类，创设了实验设计原理及设计思想的“情境族二”，将以上四个实验的种类、原理、显示的变化、显示变化的物理量以及共同的设计思想（控制变量、转换法等），分别梳理在表格中。由此可深刻领悟四个实验设计的区别与联系，提升学生科学探究能力，更加明确物理实验设计的思想方法。

学生思考两个问题并交流讨论，问题1.哪些实验用到了同样的研究方法？四个实验中有没有共性的研究方法？问题2.实验中哪些物体发生了变化？他们的作用分别是什么？学生能说出前两个实验的控制变量法，但说不出转化法，进一步追问四个实验共性的研究方法是什么？这时教师可以提示学生通过对海绵、U型管的液柱、水银柱、纸张的变化分析及相应的作用，让学生逐步意识到了转换思想在物理实验中的应用。

以上利用实验内容的魅力创设实验原理和设计思想情境族，可以充分发挥学生的主体性，有利于教师引导学生通过对实验的观察、研究和分析去思考问题、探索问题，从而揭示物理现象的本质、探究物理现象的内在规律。

三、整合生活物品创设情境族，类比迁移设计新型实验方案

“建构主义”认为，世界的存在是客观的，但对世界的理解和赋予意义都是由每个人自己决定的，是由他们根据自己的经验来建构和解释的。由于每个人的经验是多种多样的或有差异的，因而人们对客观世界的解释和建构也是多样化的。在教学过程中，教师应该围绕学习主题，从不同角度、不同方面提供多样的、丰富的生活物品和实验器材的情境族，学生在不同甚至是相反的情境中，自己去选择组合情境进行探究。这就要求学习情境除了要足够丰富且复杂多样外，还须提供多个角度、不同层次的针对性的问题，来刺激学生产生不同的思维路径和多样化的认知蓝图。让学生经历自由选用实验器材并提取相关信息，按照自己的独特的方式完成压强实验探究的梳理总结。不同的学生有机会产生各自独特的见解，相同的学生在课堂的不同时空中体现不同层次的认知水平，各自都能体验到成功的愉悦。

在上述学习的基础上，再由六个身边的物品和表格组成“情境族三”，身边物品有①海绵、②矿泉水瓶、③图钉、④乒乓球、⑤剪刀、⑥一杯热水;表格可以将固体压强、液体压强、大气压强、流体压强与流速的关系四个实验中，选择的器材、实验的步骤、观察到的现象、得出的结论等分别梳理在表格中。为降低设计难度，可提示其中一个环节的任务设计，使学生的思路更清晰，方向也更明确。此环节可将学生分成四个大组，每个大组以小组合作进行，学生先自主设计，然后小组讨论，完成表格中相应的内容，让学生通过类比遷移解决新问题，学会解决问题要用最简单的方法，强化实验设计时应注意的一些问题。在此过程中，学生需要思考三个问题并交流讨论，问题1：请你利用提供的物品，分别设计出一组实验，并将表格内剩余内容填写完整;问题2：请同一组的两名同学，一位口述，一位演示（或者是老师演示）;问题3：请你总结实验设计类问题应注意的问题有哪些？

学生的思维活跃又开放，设计了多种可行的方案。第一，利用海绵、装水的矿泉水瓶，根据矿泉水瓶中不同的水量对海绵形变程度的差异，验证压强大小跟压力大小的关系;第二，根据盛有同一水量的矿泉水瓶正放和倒放对海绵形变程度的差异，验证压强跟受力面积大小的关系;第三，利用装水的矿泉水瓶、大头针，在矿泉水瓶同侧不同高度的壁上用大头针扎四小孔，观察比较水喷出的水平距离，说明了液体的压强随深度增加而增大;利用矿泉水瓶、大头针和热水，在空矿泉水瓶中装入热水，晃动后迅速倒掉盖上盖子，发现瓶变扁了，说明大气向各个方向都有压强;第四，将矿泉水瓶切开，将乒乓球放在下端，然后对着瓶口吹气乒乓球不会掉下来，说明流速越大的位置压强越小。在此过程中，有各种不足的情况出现，但经过不断的评价和完 善，最终都找出了最好的做法，这样学生在设计，实验   和评价中初步建构起解决实验设计这一类问题的基本思想。学生通过实验的自主设计，能够自己根据实验的目的有意识的选择器材，并合理地安排步骤，准确地描述实验的现象，正确的写出相应的结论。最终将表格填写完整。在口述和演示过程中其他学生对其进行科学合理的点评和纠错。通过这一活动，学生认识到如何合理地设计实验，注意到实验步骤易操作、变化因素易控制，现象便于直接观察等相关问题，从而突破了设计类实验题的难点。

在物理教学中需要贯彻情境教学，因为情境教学能使得我们的物理教育真正促成学生智慧的生成，促进学生具有较强的思辩能力和创新能力。教师应正确理解物理情境的真谛，努力创设适合物理教学的情境族，发挥教师的主导作用，激发学生学习的内在动机，不断引导学生观察物理现象，深入分析物理问题，逐步形成正确的物理思维方法和学习习惯。从而提高物理的教学质量，培养出知识能力出众、科学功底深厚的人才。