基于真实情境的习题课教学模式探究

摘   要：基于真实情境的习题课教学模式以真实情境引入，经历习题探究、模型建构、变式应用环节，能将物理学科核心素养的培养落实于习题教学活动中。以“追及相遇问题”为例，阐述了基于真实情境的教学模式下如何设计并开展习题课教学。在本课例的教学实践中，学生在真实情境中发现物理问题、构建物理模型，锻炼了学生的科学思维，培养了学生实际应用和变式探究的能力。

关键词：真实情境；习题课；教学模式

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）1-0006-3

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》建议，为发展学生物理学科核心素养，教师在教学设计和教学实施过程中应重视情境的创设。课标命题建议，试题的情境要具有一定的问题性、真实性、探究性或开放性［１］。为了评价学生的物理学科核心素养，应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境作为试题的任务情境。可见，创设真实情境不仅应落实在物理概念、规律的教学及实验教学中，也应落实在习题教学中。

１    物理习题课教学现状

在习题课教学中，教师常以讲、练传统习题为主，这割裂了物理知识与实践活动的联系。传统习题是经过人为简化，抽象出的纯物理问题。它去除了问题的背景，简略了问题形成过程，通常直接给出已知条件及问题。这类习题频繁地出现在习题课上，虽能考查纯物理知识的应用，但也增加了学生理解的难度，限制了学生物理思维的发展。

情境认知与学习理论认为：知识不是抽象的，而是一种高度基于情境的实践活动，是情境性的社会实践，是个体与环境交互作用过程中建构的一种交互状态［２］，情境认知强调知识必须在真实情境中呈现，以激发学生的认知需要。不同于传统习题，基于真实情境的习题创造性地将物理知识融合到真实情境中，将传统物理习题回归问题的原始状态。可见，这类习题能将物理知识与实践活动紧密联系，有效考查学生对知识的理解和实际应用，提高了物理习题课的教学效果。

２    基于真实情境的习题课教学模式

基于真实情境的习题课教学模式要求教师要创设真实情境，引导学生从情境中发现和提炼问题，进而驱动学生主动探究、解决问题。在实施中，可具体分为如下四个基本环节：创设真实情境—探究基于真实情境的习题—构建基本模型—开展变式应用。

第一步，“创设真实情境”。创设的真实情境是学生熟悉的情境，可以是学校、家庭乃至社会中的情境。创设的方式多种多样，可以是生活情境的再现、模拟，也可以使用常见的器材、教具开展实验情境。对于无法在教室开展的情境，可用视频、图片等替代。

第二步，“探究基于真实情境的习题”。教师将物理概念、规律等知识与真实情境进行有机融合，设计基于真实情境的习题，在课堂上开展习题探究。在习题探究的过程中，教师应适时引导学生将真实情境中的问题抽象概括出主要因素，舍去次要因素，抽取要素间的关系。

第三步，“构建基本模型”。学生往往已经习惯理想模型问题，一旦遇到真实情境的问题往往不知所措。这就需要教师引导学生将真实情境中的问题进行抽象概括，形成包含事物本质的、简化的物理模型。

第四步，“开展变式应用”。通过改变习题的已知条件、设问方式等，开展变式应用。教师应适时启发学生思考，激发学生的探究欲，指引探究方向。实施中可采取相互讨论、小组协作的形式开展变式应用。

3    基于真实情境的习题课的教学案例

下面以“追及相遇问题”中初速度大者（匀减速）追初速度小者（匀速）这类题型的教学片段为例，具体阐述如何在基于真实情境的习题课教学模式下设计并开展习题课教学，供大家参考。

第一步，“创设真实情境”。

“追及相遇问题”这节课，教师可以创设学生儿时爱玩的追逐游戏，也可以创设一些常见的生活情境。比如，通过多媒体播放一起高速追尾事故，轿车司机因错过高速路口，在高速上减速后缓慢行驶，导致后方货车紧急刹车避让不及与其追尾，如图1所示。这一真实情境巧妙引入，学生从情境中发现问题：为什么后车会撞上前车？如何才能避免两车相撞？教师顺势引导学生理解追及相遇问题的实质（同一时刻到达同一位置）及两个重要关系（时间关系、位移关系）。

第二步，“探究基于真实情境的习题”。

因高速追尾的实际过程太过繁杂，笔者在此情境的基础上设计相关追及相遇的题目：初速度大者（匀减速）追初速度小者（匀速）。

例题  在大广高速上，一辆货车以v1=25 m/s的速度正常行驶，突然发现同车道前方x0=48 m处有一辆轿车违规以低速同向匀速前进，其速度v2=5 m/s，于是货车紧急刹车，刹车引起的加速度大小为4 m/s2，问两车是否相撞？

教师引导学生从真实情境中提炼关键信息：货车及轿车的初末时刻、初末位置及运动性质，找出追及相遇问题中的时间关系及位移关系。对两个关系的呈现，可以采取传统的列公式表示的方法，训练学生对运动学公式的应用，也可以采取画v-t图像的方式直观表示，锻炼学生形象思维的应用。

可见，处理追及相遇问题要抓住两个关系、一个条件：①两个关系是时间关系和位移关系；②速度相等，是两物体距离最大、最小，恰好追上或避免相撞的临界条件。解决问题时要注意二者是否同时出发，是否从同一地点出发。

构建初速度大者（匀减速）追初速度小者（匀速）基本模型如下：

当v1=v2时，A未追上B，则 A，B 永不相撞，此时两者间有最小距离。

当v1=v2时，A恰好追上B，则是避免相撞刚好追上的临界条件。

当v1=v2时，A已追上B，则A，B相撞。

第四步，“开展变式应用”。

变式：在大广高速上，一辆货车以v1=25 m/s的速度正常行驶，旁边车道前方x0=48 m处有一辆轿车违规以低速同向匀速前进，其速度v2=5 m/s，货车因故障紧急刹车，刹车引起的加速度大小为4 m/s2，问两车是否相遇，若相遇，相遇几次？

相比例题，本题仅改变了轿车的行驶车道，由与货车同一车道改为旁边车道，题目由是否相撞问题变成了相遇几次问题，这就要求学生继续研究初次相遇后两车的运动情况，进而判断是否会二次相遇。在采取公式法解题时，因相遇后运动较为抽象难懂，教师可以手持两辆车模型模拟两车的空间位置关系，并结合时间关系及运动情况帮助学生理解。亦或者采用图像法帮助学生理解，相比公式法，图像法更直观。

通过变式应用，完善基本模型，完善后的模型在解决初速度大者追初速度小者相撞或相遇问题时，具有普遍适用性。

完善后的模型：

初速度大者追初速度小者：

当v1=v2时，A未追上B，则A，B永不相遇（撞），此时两者间有最小距离。

当v1=v2时，A恰好追上B，则A，B相遇1次，也是避免相撞刚好追上的临界条件。

当v1=v2时，A已追上B，则A，B相遇2次（相撞）。

4    小  结

本文分析了物理习题课教学的现状，阐述了基于真实情境的教学模式下开展习题教学的必要性及可行性。介绍了基于真实情境的习题课教学模式的基本流程，并以该模式下“追及相遇问题”的习题课设计为例，说明了该模式在高中物理习题课教学实践中的可操作性及价值。本课例从真实情境到模型建立再到变式探究，逐层深入，落实了物理学科核心素养，有助于学生科学思维的锻炼，构建了科学高效的习题课课堂。

参考文献：

［１］中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［S］．北京：人民教育出版社，２０20．

［２］王文静．情境认知与学习理论研究述评［Ｊ］．全球教育展望，２００２，31（１）：５１－５５．

［３］姚留兵．高中物理习题教学需要“新鲜”情境［Ｊ］．中学物理，２０１４，３２（９）：４７．

［４］朱世军．基于物理真实情境的习题教学实践研究［Ｊ］．高中数理化，２０２０（４）：３９－４０．（栏目编辑    赵保钢）

收稿日期：2023-08-28

基金项目：广东省教育科研“十三五”规划课题“物理习题的变式教学实践与研究”（2020YQJK456）。

作者简介：古焕标（1978-），男，中学高级教师，主要研究方向为中学物理教学。