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基于真实情境的初中物理单元教学与问题解决能力培养

钱晨阳
  
教学实践媒体号
2025年15期
湖塘实验中学 213161

摘要:传统的物理教学往往侧重于理论知识的传授,而忽视了将知识与真实情境相结合的重要性。通过模拟或再现生活中的物理现象,使学生能够在熟悉的情境中理解物理原理,从而提高他们的学习兴趣和参与度。本文旨在探讨基于真实情境的初中物理单元教学与问题解决能力培养的有效策略,以期为物理教师提供实用的教学方法和建议。

关键词:真实情境;初中物理;单元教学;问题解决;能力培养

引言:

《义务教育物理课程标准(2022年版)》强调了物理教学应与学生日常生活紧密联系,鼓励学生通过观察、实验、思考和探究来理解物理现象,培养其问题解决能力和科学素养。然而,在实际教学中教师仍面临如何将物理知识有效融入真实情境、如何设计富有挑战性的问题以促进学生问题解决能力等挑战。因此,探讨基于真实情境的初中物理单元教学的有效实施路径显得尤为重要。

一、真实情境下初中物理单元教学中培养学生问题解决能力的重要性

(一)能够提升学生的实践能力和创新思维

真实情境下的物理教学强调学生的实践操作和实验探究,这不仅能够提升学生的动手能力,还能培养他们的实践能力和创新思维。在实践过程中,学生需要面对各种实际问题,思考如何运用所学知识进行解决,这一过程能够激发他们的创新思维和解决问题的能力[1]。同时,通过亲自动手操作和实验,学生能够更加深入地理解物理原理,将抽象的理论知识与实际操作相结合,从而加深对物理知识的理解和掌握。

(二)能够促进学生将所学知识应用于实际问题解决

真实情境下的初中物理单元教学强调将物理知识应用于解决实际问题,这有助于学生将所学知识与实际情境相结合,提高他们的知识应用能力和问题解决能力。通过解决真实情境中的物理问题,学生能够更加深刻地理解物理知识的实际应用价值,学会如何运用所学知识去分析和解决实际问题。这种知识应用的过程不仅能够加深学生对物理原理的理解和掌握,还能培养他们的实践能力和创新思维。同时,将所学知识应用于实际问题解决还能让学生感受到学习的实用性和成就感,进一步激发他们的学习兴趣和动力。

二、基于真实情境的初中物理单元教学设计的原则

(一)情境的真实性

情境的真实性是指所选的物理现象或问题应贴近学生的生活实际,能够引起他们的共鸣和兴趣。真实情境不仅限于学生日常生活中能直接观察到的现象,还应包括那些虽然不常见但能通过实验或模拟再现的情境[2]。这样的设计原则有助于拉近物理与学生的距离,使抽象的理论知识变得具体可感。同时,情境的真实性还要求教师在设计教学时充分考虑学生的认知水平和兴趣点,确保所选情境既符合教学内容的要求,又能激发学生的学习兴趣和探究欲望。

(二)问题的导向性

问题的导向性是指在基于真实情境的初中物理单元教学中,教师所设计的问题应紧密围绕教学目标和核心内容,具有明确的导向性。这些问题不仅要能够引导学生深入思考物理现象的本质和规律,还应具有一定的挑战性和开放性,以激发学生的探究精神和创新思维[3]。通过问题的导向性设计,教师可以有效地引导学生从真实情境中提炼出物理问题,进而通过问题解决的过程来深化对物理原理的理解和应用。同时,问题的导向性还要求教师在提问时注重问题的层次性和递进性,逐步引导学生深入探究物理现象,培养其问题解决的能力和科学探究的精神。

(三)活动的实践性

活动的实践性强调在基于真实情境的初中物理单元教学中,教师应设计丰富多样的实践活动,让学生亲自动手操作和实验,通过亲身体验来加深对物理原理的理解和掌握。通过活动的实践性,学生不仅能够获得直观的物理经验,还能在实践中发现问题、解决问题,从而培养其动手能力和创新思维。同时,活动的实践性还要求教师在设计活动时充分考虑学生的实际情况和教学资源,确保活动的可行性和有效性,让学生在实践中真正受益。

三、真实情境下初中物理单元教学中培养学生问题解决能力的实施策略

(一)结合生活实际,设计真实情境问题

教师应紧密结合学生的生活实际,设计具有真实性和趣味性的物理问题,让学生在解决这些问题的过程中,体验到物理知识的实际应用价值。可以设计一些关于生活中的自然现象方面的物理问题,让学生运用所学的物理知识进行分析和解决[4]。这样的问题设计不仅能够激发学生的学习兴趣和动力,还能够引导他们将所学知识与现实生活相联系,提高他们的知识迁移和应用能力。

以苏科版初中物理九年级上册“简单机械和功”单元为例,本单元详细介绍了“杠杆”、“滑轮”、“功”、“功率”以及“机械效率”等关键物理概念。为了让学生更好地理解和应用这些知识,教师可以设计一个名为“校园设施优化”的项目,引导学生思考如何运用简单机械原理来优化校园内的各种设施。在“杠杆”原理的应用上,教师可以引导学生探讨“双杠”、“脚踏式垃圾桶”、“门窗合页”等的设计原理和优化方案。在“双杠”的设计过程中,教师可以指导学生分析不同长度和高度的双杠对锻炼效果的影响,研究不同位置的双杠对动作稳定性的作用,进而找到最优的设计方案,使得学生在锻炼过程中既能有效提升身体素质,又能最大限度地降低运动风险,确保锻炼的安全性和有效性。在“脚踏式垃圾桶”的设计中,教师可以引导学生思考如何通过改进脚踏板的力度、垃圾桶的容量和开口大小等因素,提高垃圾桶的便捷性和实用性。学生可以分析不同力度的脚踏板对使用体验的影响,研究不同容量的垃圾桶对垃圾收集效率的作用,进而设计出更加人性化的垃圾桶,使得学生在日常生活中能够更加轻松、方便地使用。在“门窗合页”的设计中,教师可以启发学生探索如何通过调整合页的材质、结构和安装方式,提升门窗的稳固性和灵活性。学生可以讨论不同材质的合页对耐用性和美观度的影响,研究不同结构和安装方式的合页对门窗开关顺畅性的作用,从而设计出更加优质的门窗合页,确保门窗在日常使用中既稳固耐用,又开关灵活,提升生活的便捷性和舒适度。通过这样的设计活动,学生不仅能够深入理解“杠杆”原理的应用,还能在实践中锻炼问题解决能力和创新思维。在“滑轮”原理的应用上,教师可以设计一个名为“校园升旗台改进”的创新型项目。通过这个项目,教师能够有效地引导学生深入思考并探索如何巧妙地利用定滑轮与动滑轮的有机结合,来精心设计一款既能够显著节省人力,同时又具备高效运作特性的升旗装置。在此过程中,学生可以系统地分析并比较不同滑轮组合方式对升旗过程中所需施加力量的具体影响,细致研究滑轮的安装位置以及角度调整对升旗过程平稳性的重要作用。通过这一系列的探究与实践,学生最终能够综合各种因素,找到并确定一个最优化的升旗装置设计方案,从而在实际应用中验证滑轮原理的科学性和实用性。

(二)利用物理实验,模拟真实问题解决过程

教师应充分利用物理实验,模拟真实情境中的物理问题解决过程,让学生在实验操作中体验问题解决的全过程。可以设计一些与真实情境相关的物理实验,让学生在实验中运用所学的物理知识进行分析和解决问题[5]。这样的实验设计不仅能够锻炼学生的实验操作技能,还能够培养他们的实验设计和问题解决能力。

以苏科版初中物理八年级上册“光现象”单元为例,本单元涵盖了“光的色彩”、“光的直线传播”、“平面镜”和“光的反射”等重要知识点。为了帮助学生更全面地掌握这些概念,并能够将理论知识应用到实践中,教师可以精心设计一系列实验活动。在“光的色彩”实验项目中,教师可以引导学生使用三棱镜来分解太阳光,观察其如何被分解为绚丽的七色光谱。这一实验不仅展示了光的色散现象,还让学生直观地理解了不同颜色的光具有不同的波长。通过改变三棱镜的角度和位置,学生可以探索光在经过三棱镜时的路径变化,以及这些变化如何影响光谱的形成。这样的实验活动不仅加深了学生对光的色彩与波长之间关系的理解,还激发了他们对光学现象的好奇心和探索欲。在“光的直线传播”实验中,教师可以组织学生进行小孔成像实验,模拟光在直线传播过程中的成像原理。通过调整小孔的大小、形状以及光源与屏幕之间的距离,学生可以观察到成像的大小、清晰度等特征的变化,从而更深入地理解光沿直线传播的规律。教师还可以引导学生思考光在传播过程中可能遇到的各种情况,如光在介质界面上的折射,以及光在遇到障碍物时的衍射现象。在“平面镜”和“光的反射”实验中,教师可以运用平面镜和激光笔来直观地演示光的反射定律。学生可以通过调整入射光线、反射光线和平面镜的角度,观察并记录反射光线与入射光线之间的关系,验证入射角等于反射角的规律。教师还可以设计一些更具探究性的实验,如研究不同材质的平面镜对反射光线的影响,或者比较凹面镜和凸面镜在成像上的差异等。这些实验不仅有助于学生更深入地理解光的反射原理,还能培养他们的实验设计和问题解决能力。在整个实验过程中,教师应鼓励学生积极参与,动手操作,并主动思考。通过观察、记录和分析实验数据,学生可以逐步形成科学的问题解决方法和思维方式。同时,教师应及时给予指导和反馈,帮助学生纠正实验中的错误,提升他们的实验操作技能和问题解决能力。通过这样的教学方式,学生不仅能够更好地理解和应用光现象的原理,还能够培养他们的科学探究精神和创新思维。

(三)设计启发性问题,激发学生的物理学习兴趣和好奇心

在物理课堂上,教师可以设计一系列启发性问题,引导学生主动思考、积极探索。这些问题可以围绕物理概念、原理、实验现象等展开,旨在激发学生的好奇心,促使他们主动寻找答案。

以苏科版初中物理八年级下册“力”单元为例,本单元涵盖了“弹力”、“重力”、“摩擦力”和“力的作用是相互的”等重要知识点。为了激发学生的学习兴趣和好奇心,教师可以设计一系列与日常生活紧密相关的启发性问题。在“弹力”的学习中,教师可以提问:“为什么篮球从高处落下后会弹起来?不同材质的球在弹力上有什么不同?”这样的问题能够引导学生思考弹力的产生原因及其影响因素,促使他们主动探索弹力的奥秘。在“重力”的教学中,教师可以提出:“为什么我们向上抛出的物体会最终落回地面?月球上的重力与地球上有何不同?”这样的问题能够激发学生对重力现象的好奇,促使他们深入思考重力的本质和特性。对于“摩擦力”,教师可以设计问题:“为什么我们在冰面上行走时容易滑倒?不同鞋底材质对摩擦力有何影响?”这样的问题能够引导学生关注摩擦力在日常生活中的作用,促使他们主动寻找减少或增加摩擦力的方法。在“力的作用是相互的”这一知识点的学习中,教师可以提问:“为什么我们拍球时,球会弹回来并打到我们的手?力的相互作用在日常生活中还有哪些应用?”这样的问题能够帮助学生理解力的相互作用原理,并激发他们探索更多力的相互作用现象的兴趣。通过这些启发性问题,教师不仅能够引导学生主动思考、积极探索,还能够培养他们的物理学习兴趣和好奇心。

(四)利用挑战性问题,促进学生的深度学习和批判性思维

在物理教学中教师可以设计一些挑战性问题,以促进学生的深度学习和批判性思维。这些问题通常涉及较为复杂的物理概念和原理,要求学生进行深入的分析和思考,甚至需要进行实验验证或查阅相关资料来找到答案。

以苏科版初中物理九年级下册“电磁波与现代通信”单元为例,本单元涵盖了“信息与信息传播”、“电磁波及其传播”和“现代通信——走进信息时代”等重要知识点。为了促进学生的深度学习和批判性思维,教师可以设计一系列具有挑战性的问题。在“信息与信息传播”的学习中,教师可以提问:“在信息时代,信息的传播速度对我们的生活产生了哪些重要影响?不同信息传播方式各有何优缺点?”这样的问题能够引导学生深入思考信息传播的本质及其对社会的影响,促使他们批判性地分析各种信息传播方式的利弊。在“电磁波及其传播”的教学中,教师可以提出:“电磁波是如何在空间中传播的?为什么不同频率的电磁波具有不同的穿透能力和传播距离?”这样的问题能够激发学生对电磁波传播机制的好奇,促使他们深入研究电磁波的物理特性及其在通信中的应用。对于“现代通信——走进信息时代”这一知识点,教师可以设计问题:“现代通信技术是如何改变我们的生活的?未来的通信技术可能会朝哪些方向发展?”这样的问题能够引导学生关注通信技术的最新进展,促使他们思考未来通信技术的发展趋势及其对社会的影响。通过这些挑战性问题,教师不仅能够促进学生的深度学习和批判性思维,还能够培养他们的创新意识和问题解决能力。学生在解决这些问题的过程中,需要综合运用所学的物理知识,进行深入的分析和思考,从而不断提升自己的物理素养和综合能力。

综上所述,通过结合生活实际、利用物理实验、设计启发性问题和挑战性问题等多种教学策略,教师可以有效地提升物理课堂的互动性和学生的参与度。这些策略不仅有助于学生理解和掌握物理知识,还能培养他们的实验技能、问题解决能力、批判性思维和创新能力。在实际教学中教师应鼓励学生积极参与课堂讨论和实验活动,勇于提出自己的见解和疑问,形成师生共同探讨、共同进步的良好学习氛围。

参考文献:

[1]韩相锋.初中物理教学利用生活现象创设问题情境的策略研究[J].天天爱科学(教育前沿),2023,(11):167-169.

[2]吴霄,李强.浅谈初中物理教学中“情境化教学”与“问题教学”的应用[J].科学咨询,2024,(06):247-251.

[3]陈霄飞.初中物理问题情境教学的策略[J].天津教育,2024,(27):98-100.

[4]翟长平,杨文睿.探索真实情境下初中物理教学的问题解决模式[J].试题与研究,2025,(13):153-155.

[5]任超群.初中物理课堂教学中利用生活现象创设问题情境的应用研究[J].成功,2025,(14):73-75.

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