高中物理课堂辅助概念理解或微探究的情境创设及其效用的实践 伍秀峰

93/95高中物理课堂辅助概念理解或微探究的情境创设及其效用的实践结题报告上海市位育中学伍秀峰2025.7.30一、研究目标立德树人，基于培养人的总体目标出发，从物理学科角度培养学生的科学素养，提高课堂教学效果。基于多媒体、实验等方面素材积累，情境下问题链及对应的学生课堂反馈的实践资料，归纳不同水平学生可能的思维模式以及学习兴趣相关的倾向性；藉由生活情景和模型抽象，分析学生应用所学解决问题能力培养的得失，进而在本人教学范围内总结可能比较普适的情境化教学策略，以实例验证一定的教学理论或规律，以期此创新经验的积累能在将来的课堂教学具有积极的参考价值。本报告主体内容为经验型资料积累（附件）。二、研究背景新教材的理念不同于传统教学中以题代讲，其核心目标在于对人的培养，虽然短期内暂时无法完全对标人本素养，但区域内教学教法也在基于学科素养发生深刻改变。情景+问题的教学并不新鲜，但以前的多为模型化、题型化的操作，可能在大量重复性训练后，显著提高学生的熟练度，但旧版本教材知识体系残缺较多，物理框架不全，基于提高分数而训练往往并不会有效地提升思维能力和解决真实问题的能力。而真实情景往往也比较复杂，“真问题”本人也尚在探索中，使用起来实际上对教师和学生的要求更高，甚至使用不当会有副作用，具体、重点案例研究。当前暂时没有太多文献或资料，是长期大致跟踪一个学生群体，描述在各个时期课堂上典型的情境创设及其实践的效果和反思，更不用说这样做的长期效果。情景的选择很重要，问题的适切性与指向性是否契合课堂核心内容？从不同学生对情境的反应看是否都能起正面的效果？教师在具体运用过程中是否自身会出漏洞？这些都是值得基于实践进行探讨的问题。等级考命题方向和方式的转变、教学内容和课堂模式的改变、数字化赋能、人工智能的应用，种种方面综合起来虽然拓展了教学方式，但也提升了开展优秀课堂教学的难度，基于教参可以发现，受到教材篇幅的限制，我们可以补充一些教材以外的内容，目的之一是巩固或完善知识体系，之二是锻炼学生思维能力，有一定的必要性，但补充多少、怎样的情境，以及鉴于当前导向下选修物理学生群体的心理状态及个人能力的差异，具体怎样实施确实是一个挑战。探究的思维层级要求更高，教材中已有不少的学生实验活动，但也大多限于实验活动，且不乏“伪探究”（实质是假想验证），由此，是否可以尝试将一些情境问题包装为带有探究意味的活动，借此提升学生的问题解决能力？应当也是值得一试的。三、研究方式1、结合多渠道的多媒体资料、实验资料等，切片分析自编或创设情境问题，并付诸实践。2、大致回顾并简要记录课堂上学生的反馈情况，成为第一手资料。3、基于积累的资料，从目标指向、难度把控和可行性、分层教学、学科（科学）思想、育人目标、学生兴趣和态度等方面，多角度例证归纳、分析，寻找规律，形成研究报告。4、在研究报告中应还附有：学生课堂体验的描述（思维连贯性、兴趣、毅力），学生逻辑严谨性和解决问题能力是否得到了提升（学生的作业实录等），物理知识体系是否得到完善，教师选材、创材水平是否提升，教师在资料准备过程中本体能力是否提升，学生认知水平、情境问题链、课堂时空把握的适配性（有效性），对学习态度不尽相同的学生是否存在双刃剑效果，等各种探讨。四、研究报告1、情境创设的方式（1）基于教材或空中课堂等的已有的情景，选用相似的情景，改编或者增加设问，以期达到更多的目标。例如情景1，利用频闪照片提问质点相关的问题，已不是什么新鲜事，教材中也在练习题里除了一道平移且旋转的扳手的题目，并给出了质心的轨迹，但这个例子也是典型的只能用质心作为替代扳手研究整体运动轨迹的点，这种轨迹描述上的替代观点其实并没有足够地展现，因此这里不再问质心而换其他点讨论，实质上就是突出质点在此方面的功能（也是质点与质心的区别之一），有可能潜在地帮助学生更顺利、更准确地理解模型建立，以及基于更丰富且稍微复杂一点的情景，锻炼学生的逻辑分析、表述能力，总体上服务于概念理解，可能带有一点综合应用。本类包括情景/情境：1、2、4、6、10、11、12、15、18、19、20、30、33、35、36、37、41、44（失误情境）、47、49、51、61、67、74。（2）基于教材练习，或者以往的练习、试题，寻找数据、表格，或者图片、视频等多媒体资料，或者自行拍摄实验视频作为情景，编制问题形成教学情境，以期达成学以致用、加深认识，提高学生证据意识和辩证思维等方面的目标，也包括求真务实的科学态度。例如情境5，其原题核心可能仅是匀减速运动物体速度的位移表达形式，但在早先的教学中，学生最多也就是当做一个公式变换的数学运算做完了事，实际上没有感到任何的实用价值，而现在放在高一，可以训练学生的模型建构、图像识别（坐标）、辩证思维，外加匀变速公式的应用，而且鉴于是真实的资料，且在教学中也容易引发思维冲突，应当能让学生在体会物理规律的价值的同时提升他们的学科素养。情景48是有关用欧姆档检测二极管的，事实上在我们现行教材编辑出版之前，这个“实验题”已经是有的，当然我也不清楚最早的编题者是随手一编，还是用机械式多用表真实实验数据（我没有尝试过）编题，但我们使用的都是电子表，其显示就没有出现过欧姆档正向接二极管时的“电阻很小”的情况，我个人当然知道这种有争议的问题绝不会出现在最终试题中，但还是带学生真实检验了一下，目标就是求真务实，而并非局限于本学科。组情境72和73，内涵上都存在思维碰撞的火花，是以我在高三又就此编制了练习题。情境72原本只是教材上一个全反射边界条件的计算题，但其实学生没有太明显的实际生活体验（也许有些同学在学习之后会去生活中尝试一下），那么学生也听说过光路可逆原理的，这里给出水下向上的摄影照片，情景毋庸置疑，并提出有一定挑战性的问题，事实上还是在激发学习兴趣和动力。情境73实际上也就是个光纤的问题，但还是当年有一个学生提醒我我的答案出了问题，由此在新课教学中我就拿玻璃砖当场演示了“外介质为空气的光纤的完全不漏光”的现象，进而在高三我将其变成一个论述题加深认识，总体都是针对了基于理论基础和实验现象的辩证务实思想。情境58的“反思”部分，是24年等级考的情境6旋转磁铁发电，“产生正弦交流电”这个题在外省市也是出现过的，不过大家可能都没有多想过还有一个题是“传感器测条形磁铁旋转时的磁感应强度来求圆周运动周期”，而其B-t图像正如我实验数据所示，那么这怎么可能产生正弦交流电？但我又发现把磁铁变短就近似可以，但理论分析过难我只能留在发表的文章里，但这段对比实验的视频我也是在高三放给学生看，相信教师自己的求真态度和研究精神或多或少还是能感化一些学生的，虽然题目本身不会再考，但如果能长期地这样让学生耳濡目染，应能让其获益良多，而不仅限于考试分数层面上。而结合着题目以及另外一些资料，想综合性地在原有理论基础上让学生归纳一个更高的、考试要求之外的视角观点，则是非常困难的，在情境65中艰难地最后在高三给学生说了一句“楞次定律本质上还是体现了能量守恒”，可见一斑。本类包括情景/情境：5、10、12、13、17、21、22、24、25、28、31、32、34、39、40、48、55、58、65、72、73、75、76、77。针对概念引出或深化，自编情境。此类方式基本上使用生活中或者实验中的真实现象，目标在于以中学生能够理解的程度，用比较真实的情景引发学生思考，进而演绎归纳一些结论，建立物理概念。一般来说多数的难度适中，甚至还比较简单，毕竟是引出概念，而另外一些则是综合性较高、难度较大的课堂活动环节，很多只能是教师带着学生一步步走下去，甚至有些不适合于学生能力一般的课堂。这些创编情境可能多数也是我有感而发，并不标准，也不是全都严谨，但一般可以激发学生的思维活动，具有挑战性的问题也确实能锻炼学生的逻辑推理能力及其严谨性。如情境3，如何用加速度判断加速减速是高中学生第一个难点，尤其再引入人为规定的矢量的正负后，更具干扰性。这里实际上是利用结果来推断原因，辅以速度及其变化量的矢量，基本上可以比较轻松地处理掉学生的思维误区，而实际上情景只是利用图片制作的虚假情景，但相比单纯用文字和公式的表述，这里的景、图就是更加轻松地让学生能够自行归纳正确结论。另外有些也是针对概念正确认识的，主要是简单地利用现象提高认识程度，比如情景14，学生总是用质量大来说惯性大，这是用结果说明原因，那么我们就需要构造对比情景；情境53，纠正磁场方向用“N极受力方向”表示的错误（发表在《物理教学探讨》）；情境54中安培力的两个垂直的判定（发表在《物理教学》）；情境62，对碰撞现象的认识和简单分析；情境68，对影子边缘模糊是否是光的明显衍射现象的体现的探讨等。情境9是当年我准备摩擦力比赛课的原始备选内容之一，虽然当时没有用上，后来我也以此发表了文章在《物理教师》上。凭心而论，实际上用传统实验增加物体重力，测几个数据点就行，为了防止学生堕入把重力当正压力的误区，再做几道题就可以了，所以这里明显就是我自己有感而发地给学生展示，一是比传统实验更快更有吸引力，二是求真务实，真的用双踪实时显示数据来表达了滑动摩擦力随正压力的变化，用事实来表达公式，作为传统实验的补充环节，既提升了学习兴趣，也深化了概念的正确认识。现在传感器测量较为快捷，双踪显示的即为两个物理量的瞬间对应关系，我当年做这个实验用的还是“牛顿第三定律”的软件界面，现在软件更新了会更加方便，如电学元件的U-I关系图、情境58的反思（发表在《物理教师》）、情境63（发表在《物理通报》）等，相比传统实验更加快捷，规律表达可能也更加准确，甚至做到传统实验做不到的。利用实验或生活现象，换个角度或者作更深层思考，演绎更多结论。如情境30的“最速降线”实验，它本身只是科普一下这个现象，但恰好实验者拍到了四个小球基本飞出桌面后落在同一点的现象，拿来讲“重力做功”与路径无关就非常合适了，还能让学生回顾平抛的知识，锻炼综合分析问题的能力。事实上单纯推导结论和引用这个情境，对将来的做题并无影响，但仅是理论推导对我来说总是感觉会让学生的认知缺少点什么，在此之前我都只能是用瀑布现象，有点空口无凭地说“沿各个路径下来的水珠速度一样大”来说事，现在这个实验直接解决了问题。这类情境由于需要更多联想及更综合的分析，对学生来说难度可能就会明显提升了，如情境45利用“静电飞花”导出电势能概念，只能一步步让学生按照设定好的问题来走，但还算比较好理解（后半段就是个类比分析），而情景也起到了引起思考兴趣的作用；情境57，针对之前演示实验的不准确解释，引出“涡流”概念及模型。而情境60和情境78，一个是导出涡旋电场、电磁场理论，另一个是分析β粒子的来源（还不带真实科学理论），就相当困难了。个别的出于概念或者方法的引出有极大困难，不得已使用即使在中学生认知里也是结果反推原因（理论）的方式，如情境56，楞次定律的得出在历史上具有偶然性，学生直接归纳能力等同于0，如果按传统的四步实验去总结，还不如先让学生记下楞次定律然后去推测或者验证，那么这里为了体现感应电流产生磁场的“抵抗”，是先给出了后续才会学习的安培力的来拒去留的力学现象，再结合古代思想，配以相对合适的阶梯型问题活动链，才相对顺利地导出了楞次定律，是有难度的，而其背后的能量守恒观念，直到高三最后我觉得也没能让学生理解，见情境65。其实从做题角度来说，有没有这个情景最终也没太大差别，但个人的教学观点一般是没有证据，不谈理论，希望对学生将来的思考方式、价值取向起到积极的作用。本类包括情景/情境：3、7、8、9、14、16、23、26、27、29、30、38、42、43、45、46、50、52、53、54、56、57、59、60、62、63、64、66、68、69、70、71、78。2、较长期的学生表现反馈简述由于在高二时重新分班，高三进一步调整，故高一教授的大半学生高二下以后不再是我教，所以能够拿出来观察三年的样本不多，这里只能摘录一些学生在三年里从练习表现上的反馈（由于没有记姓名，可能有些只是摘录到高一的反馈）。总体来说，由于当前上海市的考分所限，要想学生在物理学科上多花精力、为国储才，现状是比较悲观的，这一点从同学们在高一时的认真状态，到了高三的疲惫和偷工减料表现，清晰可见。由于当前新教材的习题中存在不少需要表述逻辑思路的，就更容易显现，当然这种题到了高三就极少了。而到了最终的等级考，虽然25年还是相对简单的，但主要还是比拼的思维灵活程度和长期以来训练的严谨性，而媒介就是对基本概念、方法和技能的考查，但忌讳死做题，由此男女同学的过程中表现（比如校内、区内的检测）一般来说差距明显，但到了市级考试难度降低后差距就缩小了，甚至还有意外拿A+的，当然也有对等的没拿到A的。在等级考前的三个月，一般来说心态平稳跟紧课内步伐的同学，所得效果都还可以，还有一些没有紧跟课堂内容但自身头脑较好的（似乎是很快就明白，就不再深究的），大概得到了A；头脑相对还算灵活，但这段时间过度专注于解决模拟卷或其他来源的较困难题目的，而对课堂讲授的细节觉得过于简单的同学，基本没有获得应有的成绩，当然也不排除连续测验分数波动影响学习状态的同学，尤其是一些女同学，如果没能及时回到按部就班的复习流程上，等级考的负面效果就是很明显的。以下，就以学生的练习截图来说明问题。（1）高一阶段的认真典型：①：左边这位同学实际上写的汉字不多，但基于数学工具，无论是代数表达还是图景表示，都是比较到位的，虽然会偶尔犯小错误，但很容易改正，我仅教过其高一，了解到其高三等级考效果不错。而右边上下两位同学，一个喜欢严谨地表述，另一个喜欢数学工具表述，最终都还是不错的，但这里也值得提醒，高一新生有可能提前学习过一些运动学内容，所以针对右边的画图问题，并不困难，所以即使画的很认真的同学到高二后也有可能落后，但一般来说愿意主动这样多思考一点多做一点的同学都还不错，这应当与我经常在情景分析中顺带多分析一点有关，但对于学习底子薄弱或者态度一般的同学来说，就会“学习重点”不突出，会有些混乱（毕竟情景比模型是更混乱的），这里没有留下这类同学的作业记录。②：“吹牙签”题目的启示：左方两位同学，一个是文字表述，另一个直接公式运算（虽然缺少了很多的近似和假定），分析思路都是相对正确和简单直接的，他们在后面的学习中也是相对顺利的，但右边这位同学似乎在暑假就知道了很多东西（一知半解），描写了很多，也有不少是正确的，但实际上有点冲淡了这题的直观本意，实际上更像是学生在展示自己的渊博知识，过于真实地去解释问题，但很可惜，这样的话学生就会有些过度自信，长期影响就是解决问题的思路会逐渐混乱，而且还不舍得花时间去解决自己的基本概念和技能的问题，忽略所谓的“低级失误”。这类同学要么是凭借自己的才智真的拿到了好成绩，要么就是不断地混沌下去，很可惜上述的右边同学属于后者，虽然高二以后他就不是我教的了，但这里面会不会也与我总是使用真实情景，把问题复杂化有关呢？③：许同学高一许同学高三许同学高一许同学高三方同学高三论心态的重要性：上图的许同学和方同学是我带完三年的，实际上单纯看物理学科，个人觉得此二人思维能力是差不多的，都挺好，也是从高一以来都比较听话地按我课堂讲授的方式解决问题，从图中的表述可见一斑，但是其中方同学全科目总体是不如许同学的，所以从对自己要求出发，心态也更紧张一些，从二者的答题表现，他们都是需要按部就班思路清晰才能保证正确率，而逐渐地到了高三更加紧张的阶段，方同学相比许同学就显现出更多的低级失误，而许同学在公式表达方面则是更加准确了一些；虽然他们都不算最聪明，但也都没有会不会的问题（基于上海市范围的检测内容），而在等级考中也并没有如此多的文字表述需求且相对简单，因而许同学虽然在高三也频繁在测验中有失误，但其平和的心态还是支持到了拿A+，方同学则是A（实际上有个别思维表现不如方同学的拿了A+，存在一定运气成分），而另外相比之下，我的课代表单就物理水平是高于他们的，却存在长达一年的心态不稳（有其他学科等方面的因素）和上课犯困的情况，最终也只拿到了A。④：经过较长时间的潜移默化的思维训练，我们要相信学生的解决问题的能力是在进步的，尤其在数学始终是学生学习的重中之重的情况下，正常或者较好的学生的数据分析能力是足够的，只是有些物理语言他们组织不好而已，还有些数学工具用得未必完善，需要我们去引导。这里的弹簧振子周期数据分析已经具有一定的思维量，认真花时间完成的同学在后期的学习中绝大多数不会遇到过大的困难，但也不能一概而论，上面也说过有些同学是知道一些公式的，所以这里的图作的好未必将来能拿到好成绩，但如果知道公式却能忍着不用，看透题目的意图认真完成的话，高三的表现都挺好，也就是高一的苦功夫都是有价值的。④：既肯认真表述，又能概念清晰，还能考虑全面的同学毕竟是少数上图左边的同学对文字问题进行了模型化示意图处理（情景化），并自定了物理量，且以密度大小为基准点从头开始论述，用恰当的文字配合公式完全正确地表述，而且也很清晰重力势能的正负代表高低这一概念，显然跟他本身的物理素养和学习习惯有关，也不是教师能够左右的，可惜高二及以后不再是我教，所以后面的例子中这类同学就极少了（原本就很少）。同理的右边这位同学也是，愿意将汽车0~50km/h的加速是否匀加速对比额定功率进行前期讨论（当然后面的动能定理训练过少，多数同学都做不出也很正常，到了高三也是，后面有讲）。听闻这两位同学最终等级考都考得不错，愿意思考且正确的，功夫花的都是值得的。显然上图中左边的同学其实更加愿意模仿教师步骤（但没画受力分析），不过看起来更加像是“只要把数字算对就可以了”的情况，对功的正负、动能变化量的正负似乎一点都不关心，或者说是非常缺乏重视度，也可能是这方面训练得较少，但相比而言右边的同学显然是喜欢少写字、少表述的一类人，却能把握所有的关键点，可见这个物理情景在其脑海里是十分清晰，功能关系虽然抽象，但要点对他来说掌握得比较快，所以认真和理解能力两全是最好的。听闻还是右边的同学最后考得好。这一组上图左方同学显然是模仿教师十分到位的同学，但事实上她的物理思维能力只能说还可以，我带到高三在回答其问题时还会发现隔三差五的思维堵点，而右方同学对“人造重力”的“支持力感”的表述显然思维是比较活跃的，其实这已经超出了我在课堂情境分析上的描述，是不错的，如果不出意外，经历长期情境问题思维训练的同学，最终都会有不错的成绩，即使考得一般，也在可以接受的幅度范围内，不过我是没想到左方这位课堂回答问题也经常卡壳的同学意外地拿到了A+，她究竟理解了多少？还是正好考试比较适合她？我也有些迷惑了。（2）高二更加抽象化的例子：①：电场力做功、电势能概念一出，正负号的问题就很普遍，左图可见，上课时引出概念的过程中，还是有不少同学认真学习了这部分功能关系的，但还有大量的同学弄错，说明这部分的课堂环节耗时不足，也说明如此抽象的概念，用不用情景其实差不多，最主要是靠多一点的标准化动手练习才好，而右图中既有能量，也有动力学分析，这样的综合内容不太可能有情景可看的，能够写全的同学凤毛麟角，写得还不错的都不算多，反思过来实际上与高一的相关分析的练习量不足有关，所以这里也是提出一点担忧，论实事求是地讲物理，使用真实情景创设情境教学是必然的，但从课堂时间来说，可能还需要更加合理的分配，就像上述的“冲淡主题”的话，对于中等水平的学生来说就不是什么好事了。②：基于记忆的理解程度和准确度问题：这位同学的表述，显然是记录一些“等厚干涉”的原理，肥皂膜的截面画的还不错，但是表述并不十分准确，她高一并没有像我课堂上那样分析过更多的情景，因而我的上课节奏对其来说是比较快的，所以这种需要课标之外的内容“程差”来解释的物理现象，对其来说是比较困难的，因此我在这类问题上会较少地自行添加教材以外的情景，但要想讲清楚又得涉及教材以外的内容，所以只能处理为学生能理解多少算多少，毕竟考试要求上这可能就是一个记忆性的知识点。但从这个回答可见，这一类的学生是真的需要一定量（或者说足量）的练习才能巩固和内化，就像她写的“厚度变化率”，显然就是还未理解，即使只是记忆了一个结论。这些同学尤其依赖学习时间和平稳心态，像图示这位同学在考前两个月就已出现迷茫情况，但也未与我沟通和解决问题（可能是时间精力不足），所以最终分数还不如另一位平常表现更一般的同学，相当可惜，她的其他科目考得都还可以的。③：长期借助情景教学的两个典型学生特点：（图示的不一定是我高一带上来的，但也经过了至少一个学期的我的教学）学生愿意不懂就问，即使可能只是课堂上没来得及理解或者没注意的，比如常规电压表显示有效值这件事情，但过一段时间又会忘记一些，毕竟我们这类课堂内容是相当多和复杂的，教授时基本上证据理由需要面面俱到，很难描述出哪个点是课堂重点，这也是很大的劣势，但对水平较好的一批同学没什么负面影响，甚至能让他们对物理概念更加清晰（如上图描述变压器的同学）。学生在定性的讨论分析占据较多时间后，像非纯电阻电路这样的一种简单的“计算概念”，由于在课堂上没有足够多的时间来练习和巩固，并且这也是比较抽象的没有什么情景可言的问题，所以学生非常容易代入初中的知识造成失误，也就是教学中偏重情景削弱训练时，学生对无法情景化的概念理解及相关运算能力是偏弱的。④：太难的情境问题链的效果不如当作知识点识记：上图中有关电磁场的理论，显然左边这位同学答得已经不错了，基本理解了课内要求的电磁场定性理论，但到了右边这题，显然他将电磁场理论中的“电场”与“电流”混淆了，另外也有同学说得深一点，但还是与驱动电子运动的“电场”相混淆了，这显然我也不是没讲，但也没有什么好办法去解决，毕竟这绝对属于一个认识上的难点，而实际上课堂时间不允许我们拓展那么多和那么长时间让学生去充分理解“电流就代表变化的电场”这件事，此题我讲评后也不指望学生能理解，但我给同学们的建议是，不如把题目翻译一下，是什么，形成了什么，能产生怎样的磁场？从更表面一点的角度去解决问题。所以其实我也早就发现了，某些过难理解的情境问题，可以给一部分学生拓展视野、提高认知水平，但对于大多数人，我还是应当在高谈阔论之后，再选一个更具象化的角度，帮学生翻译和记忆，毕竟考试也不考那么深，没有必要为难学生。⑤：记忆力好、心态平稳、长期严谨和全面地分析问题，外加平常练习始终认真对待的同学，即使物理能力不是拔尖，也能通过对教师的模仿，逐渐将自己回答问题的方式变为很高的水平，毕竟我们当前的题目还没有那么困难和复杂的问题，像这位刚才提到的许同学，能在这个小题中，把边边角角各种相关因素都写出来并正确，与他长期的课堂思考和课后巩固是不可分割的。但是这样的学生极少，所以前面我也说了，最终的等级考分数主要还是看思维的灵活和精准度，辅以学习的认真程度，其实后者是为前者服务的，但在相同的认真度下，很少有人能打破思维方式的壁垒，造成“超常发挥”的。所以在后面附件中一开始我就说，增加更多情景后，对自觉认真的学生有裨益，而不能自觉转入学习状态的同学，则很可能是看热闹，外加课堂节奏加快，两极分化是增大的。（3）在高三寻找问题及表现：①：抽象的就是困难的实际上学生在牛顿定律写的还不错，但到了功能关系，表面上看起来是公式乱写，或者说还有“功转化成能”的思想在里面，实质是学生对功和能概念的混淆，这也很难解决，毕竟高中阶段我们也是先教授了功这样一个可以定量的物理量后再教授能的，学生有不正确的概念认识也很正常，但如果能够每一次都严格按照教师的列等式要求来写的话，动能定理的方程不至于那么困难，个人感觉，实际上一是高一没有花大时间来解决概念标准度的问题，二是学生在面对无法情景描述的抽象问题时，再探讨计算，则他们脑海里第一想法就是把答案算对就行，这就是个计算题算法随意，而其文字表述本身就艰深难懂，学生也不太想花时间在上面，由此混乱导致公式写法的混乱，加上可能还有同学在教辅资料等其他渠道看到的解题过程，我们一线教师在提高学生解题步骤的规范性上深感压力。而与之相反的，从高一就认真学习教师写法的同学，确实经历了公式与内心想法的别扭、多写文字等的折磨，但到了高三基本就不需要再在这类题上面让教师担忧，当然这样的学生我见到的也不多，如果上智力不错、心态平衡、学习步伐稳健，领悟到一定的精髓后，步骤简洁却都能几乎写得不漏，就像下图（这题练过一次较差，隔了相当时间再拿出来检测的），我的另外一个课代表胡同学，甚至偶尔发现我做错的题，同时不清楚了立即就问我并能快速解决，顺理成章地拿到了A+。事实上学生能把逻辑思路表述得严谨和完整，主要还是依赖对教师的模仿+自身理解，我们教师本身也是如此。而下面这位梁同学则是有很强的记忆力和分析能力，从来没有问题问我，也顺理成章拿A+，课堂反映也是极其快速准确，以致于我一般不太叫他回答问题。所以我觉得成绩最终还是靠学生本体，我只能引路，而且只是尽量让学生感觉课堂上有点物理的东西，而不只是考试的东西。②：总有学生被训练的愿意多思考了在情境73中我提到了教材上这道“光纤导光”题目一开始我是做错了的，后来就是被上述的写了变压器原理的那位特别喜欢写字的同学纠正了的，说明从高一开始，愿意跟着一起思考的同学，只要理解力还过得去，一定是在情境式教学中会有收获的。而现在这道题我出在高三（讲题也能成为一种情境），其实倒不是特别关注两次折射定律的运算，而是想看看有多少人具有较高的思维完备性，在利用边界光线计算后，还能写出一些探讨的论述，当然能写出一点的都不多，而这位同学虽然有写错的地方，却已经是写的很全的了，我们也没有时间和精力正规地训练学生的论述能力，但经过较长时间的情景分析，一定程度提升了学生的逻辑严密性和完整性后，还是能有一些同学知道要写出一些计算以外的东西的，也算是微有成果。而下面的同学则已经有点科学探讨的意味了：③：不难的问题百密一疏，较难的、生疏的问题下手即失误乃是常态。上图我记得不是很清楚是不是还是那位许同学，但这也是很多比较认真学习的同学的情况：其实物理并非其强势学科，即使是经历了较长时间的锻炼，有相当比例的比较认真的同学在表述上已经学得有模有样，但仍可见其思路逻辑稍有混乱，容易百密一疏，这种现象很普遍，真不是不会，却会做错（我这里展示的应该还不算做错，只是有些不明确），以致于高三后期我们还是在大力地纠正学生的林林总总的漏洞（当然对于不同水平的同学，漏洞的尺度也是不同的），教学生沉下心来重视大小失误，尽量避免意外失分，而我一般很可能就是将典型的学生所写且值得探讨的，拿出来展示给大家进行分析，无形中也就形成了一种题目情境。但是我也反思过一定程度的纠结表述，又会缺少了关键性正确思维的训练，实际上鉴于我们学生的水平，绝大多数学的是千疮百孔，此时也只能遇到一个，解决一个，还不一定能引起重视。如果刚才电磁感应的表述叫百密一疏，这里的两道题则就是在具有一定难度的情况下，真的不熟练（汽车功率题的表现）或者不会了（电磁弹射题的表现），具体表现就是入手点就不正确，概念不是足够的清晰，而且这里展示的都算是比较好的同学，其他同学的表述可以想象。但这个对学生是否影响较大？要看情况，汽车功率那道题其实就是练习不足，本身并不难，但也就像上述我说的，专注于情景教学往往会让学生做题练习不足，这就正常了，高三多练几次就行，但其实这种题套路较明显，考的概率是较低的。而电磁弹射这题本身教材中并不涉及，源于外地题，我们同学没有经历过类似的强化训练就是会觉得过难的，但个人觉得既然教材中也不出现，那么仅作为提高学生分析能力的拓展型问题即可，不用过于纠结要会到什么程度。④：我愿意多思考，学生也会逐渐发挥想象力，这就是不错的效果！我再顺势进一步分析或类比，与同学们共同挖掘可以对应的更多的物理规律。典型例子如下，这里不再作更多描述。可参考情境76等。这两位同学，一位比较依赖模型程式化，另一个思维稍微开阔一些但概念也不是那么清晰，最后后者考得意外地好（可能因为卷面简单？），而前者就比我预期的范围还要低了，一是理解的灵活度问题，还有则是前面说过的高三下学期的心态和方向迷茫的问题。由于本人十分注重物理内容的“真实”，因此耗费课堂时间也较多，内容也更加繁杂零散，缺少习题练习而解答题等的表述却是要求更高，所以实际上对学生的要求是很高的，那么学生也会感觉困难就像下面这位同学的中肯描述。⑤：用学生的评价正视我的问题。这位同学是我高二才开始教的，说的正是我三年来教学的薄弱之处，但实际上即使是区区一个证据意识，也是在新课教学中要大大地占用时间的，所以鱼与熊掌很难两全，我课堂上具体怎么解题讲得确实是较少的，这就是这位同学所说的“术”，我想下一轮我可能确实要课堂上做点题了，不过做什么题我还是会保持自己的见解。同学们评语写的比较早，这位张同学成绩出来后也拿到了A，不知他作何感想，我也有点迷茫了。五、简要总结（9点）由于具体的实践经历和经验已经散布在上述的报告和下文的附件78情境反思中，所以这里仅作极简的总结归纳。1、自行创设或者改编教材情境，需要教师首先有查询资料、辨别真伪、辩证认识、逻辑组织等方面的准备，自己逼着自己进一步的学习和学以致用，肯定是提高了创编者本身的科学素养。2、实施者需要有一定的或者说较高的课堂把控能力，因为很多情境开放分析会逐渐偏离当前教学主线，所以一般来说自编的才最适合按自己思路来走完教学流程。3、本文并未明显提及“探究”相关内容，但其实这类创编情境可以说已是无形中融入了一定的探究思想，三年实践，个人认为没有必要刻意追求所谓“高阶思维”的探究活动，顺势而发才是最有效的方式。而这三年对我来说真正的“探究”，可能也就是我自己去探究，发表了4篇文章以表达一些具体问题的观点。4、教师须逐渐观察和了解学生，包括表情判断等，需有一定能力在适当的时候发挥共情作用，同时对情境问题本身应相当全面地了解，在仔细倾听学生表述的同时，尽可能先找到学生思维的闪光点，恰当且不明显地表扬，然后再给出调整或者讨论的意见，由此学生群体能有一定的获得感，才能保持积极性。5、难度把控上见仁见智，虽然当前新教材已经比二期课改的内容丰满很多，但知识体系还是残缺的，这一点存在不可克服的客观困难，不过基于学生水平，通过有限的、不太深入的“超纲内容”的探讨，最终让学生基本正确地理解课标要求的内容，还是值得去做。三年实践表明，只要情境创设恰当，问题不是高不可攀，这种课本上看不到的东西，所有学生都是愿意听一下的，最多有人看热闹，有人看门道而已，附件中的情境除了极个别的，都可以使用。6、对于学习能力较好、主动性较高的同学，这种教法能有效地提升其看得见和看不见的能力，比如模型迁移、严密逻辑、看待问题的普遍方式等，对于能力一般的学生，则要慎重考虑时间利用率的问题，因为“更多的思考”可能对他们效果不太大，而增加常规的练习和训练，毕竟我们最后还要看考试分数的。7、具体的情境问题链最好保持在三个问题以内，除非是非常有趣或者有分析价值的，过度的刨根问底，却没能引起学生兴趣，让他们没有获得感的话，会立即让他们从学物理变成感觉在做题。8、连高三的讲评习题也可以变为教学情境，所以情境创设并不困难，存在一条逻辑适恰的主线就可以了，而剩下的问题是素材：空口语言联想生活现象、真实生活中常见或不常见的图片和视频、实验视频和数据、当场利用粗糙器材的演示（粗糙器材，极易重现，才能显得规律普遍）等都可以使用，而个人观点的使用原则，就借用我发表的文章的一段话：“数字化（多媒体等）的资源取材便捷、广泛，可以轻松构造教学情境；数字化实验技术不仅操作快捷，还能做到很多传统实验手段无法完成的测量或展示，通过高度可视化有效果促进学生思维能力的培养，功能强大。但在实际应用中应注意以下3点：一是教学目标、问题设置和所选资源需要适配；二是在有条件让学生亲身体验或教师亲自演示时，应尽量避免用数字化资源替代；三是即使实验用到数字化技术，也应给学生留出合适的数据处理时间。随着我们对数字化技术与教学平衡点的不断探索，数字化技术对教学效率和效果的提升作用会越来越显著”。9、包括附件，本报告出现了几十次“兴趣”一词，相信已经很凸显我大量地使用多媒体、数字测量技术等手段的原因，相比课本，更真实的图片更有说服力，静态的图片有动态的视频支撑肯定更佳，三年来我的学生在课堂上八成时间是抬着头的（这也导致了练习量不足），学生的兴趣其实是我最大的目标。反思一下，讲台下的学生将来能成为像科研工作者等与物理强相关的从业人员吗？答案绝大多数是否定的，所以我们教师追求物理知识的真理，而在学生就是探索世界、发现和解决问题的一般方法，我能做的，就是在帮助学生尽量不失分的同时，把唯物主义、辩证思想以一种同学们还能听得下去的方式展现出来，希望对他们人生之路能有些许作用，这也是我能够理解到的一点教育者的情怀。附件：2022级高中物理教学自编（创）情境、情景问题与反馈上海市位育中学伍秀峰总纲：1、绝大部分属于教材、常规流程以外的自编情境，难度参差不齐。2、绝大部分以提起学生兴趣为主要目的之一。3、因人而异，因时而异，因势而异，过度使用会适得其反。4、因人而异，自觉和不自觉的学生，效果很可能是相反的。5、我都随便尝试讲讲的而已，有的很困难也不一定准确或正确。6、懂得顺势而为很重要。7、不谈计算，看看还能谈什么。共78页，好与不好的共探讨。8、三年来真正用过的情景/情境远远多于此，课不是那么好上的。9、反馈中的“层次”仅指学生可能做出的应答水平，并非学生本身水平，学生的回答层次还与课堂环境、心态等诸多因素强相关，即使物理水平确实一般的学生，也会有他/她的过人之处。我曾对同学说：“你确实没考及格，但现在所学和将来用的差别很大，你有耐心，如果条件允许，你也还能保持热情，将来从事物理相关的工作，甚至科研，都没问题。大师不好说。”情景1：滑雪运动员在空中转身540°设问1：是不是转动的物体一定不能看作质点？是不是很小的物体才能看作质点？举例？设问2：取运动员身上哪个点作为研究整体轨迹而替代他的质点？头部行不行？手掌行不行？目标：在描述真实情景的过程中，简单理解质点的概念。效果：层次1：学生对设问1的回答也是含糊不清、缺少底气，确实没有思考过类似问题，只能等教师一步步提示和举例。而对设问2却基本会回答“重心”这个听说过的词，到了头部是否可以又会出现障碍，没有主动去粗略描轨迹的意识。层次2：学生在设问1能够举出一些例子，但具体问题具体对待的最终结论可能还是要靠教师引导。设问2简要说明理由没有太大困难。反思：虽然是针对真实现象和真实问题，但其实也是在作理想化处理，对于“看作质点要视研究的问题而定”的结论，讨论过程中也可以观察出不同水平的学生的思维迁移、发散能力是不一样的，空间想象能力也会看出一些差别。可能从这点开始，就要培养学生勤联想、勤动手的良好习惯了。情景2：摄影师高速拍摄出膛的子弹设问：已知两次拍摄的曝光时间相同，哪颗子弹更快，为什么？目标：在一个稍微有些复杂的真实情境中，应用瞬时速度的概念。提升学习兴趣，拓展视野。效果：层次1：学生以步枪和手枪的区别（猜测或者是既得常识）来说步枪子弹快（也可以算合理的解释）。或者学生说相同时间内步枪子弹离开枪口更远（正中预设问题）。层次2：学生能够关注到子弹糊影的问题，并大致地定性地判断步枪子弹快，但是难以和曝光时间相结合进行分析。层次3：学生清晰地知道曝光时间和糊影长度之间的关系，并正确地确定研究的时间和位移，对问题加以解释。反思：起到了不错的活跃课堂的效果，多数情况学生的反应是包含常识和层次2的分析，也起到了了解曝光含义、选择研究过程的作用（生活应用、做题），可惜当初教学水平、迁移能力还不足，如果能够再用一些时间作出一个比较夸张的减速的位移时间图像，将此情景再转化为形象的数学语言描述，可能能更加深化学生对过程的认识和瞬时速度概念的理解。情境3：简单视频播放+假想数据列表尝试问题：是不是加速度为负的，物体一定是在减速？设问1：根据加速度的定义式，计算三者的加速度并用箭头标注其方向。设问2：是不是加速度为负的，物体一定是在减速？如何根据加速度判断加速减速？目标：基于真实情景抽象出运动模型，用数学表达的方式辅助理解加速度的概念，纠正惯性思维的观点。效果：层次1：学生对设问1的活动需要花一定的时间，并且带有疑问地得出结果，甚至可能是在教师提示下一步步得到结果，可能还有些不太理解结果对应的含义。对设问2能够指出反例，但无法顺利或快速地进一步归纳结论。层次2：学生对设问1毫无疑问地快速作出解答并做好标注，可能会对结果有疑问，但简单交流能够轻易理解结果的含义。对设问2也能在较短时间内举证并归纳出合理的规律。反思：虽然是针对真实现象提出的假数据问题，但也是在对现实情境理想化的基础上，针对较困难概念作出的一种比较能将情景、数据、概念结合的情境设置，其实效果还不错，但实际上当时没有纸质学案之类，学生也缺少动笔记录的过程，这个归纳结论的过程走的很顺，但可能学生也就当结论记得了，隔了一段时间后就难以再和情景主动联系，而可能在练习题中逐步演变成为纯数学的运算观点了，这一弱点在后来的牛顿定律的具体分析中会再度体现出来，相当可惜。情景4：如图，飞机上发射导弹设问：加速度的大小和速度大小有没有什么关系呢？能不能举例说明，比如速度很大，加速度较小或较大的例子？目标：基于真实情景及衍生想象，加深加速度概念的定性认识。效果：层次1：学生对设问要先思考和理解一下“加速度小”的含义，然后再举出一两个例子。层次2：学生很快就举出两个或以上的例子，并说明分别对应哪种情况。层次3：在层次2的基础上，学生能够模糊地解释现象中如何体现加速度大小。反思：基于此情境之前已有现实情境来建立加速度概念，多数情况下学生并不会用此图中情景作为答案，但是中等水平同学都能想到用高铁或飞机描述高速低加速度的情况，也就是此图片情景基本失效，或是因为图片作为静态实景，且非生活常见，以此为基础让学生想象动态情况，不如直接让学生联想和讨论生活现象，或者藏一张生活常见的情景图，在适当的时候展示出来并进一步发散思维。而高速或者低速时，高加速度的现象学生的回答还是模棱两可，尤其运动员起跑瞬间的理解更是抽象，没动却要想象他要动，且是很快地加速，这种从位移抽象到速度再抽象到加速度的思维对学生来说是很困难的，一些学生到了高三也只是记得了起跑的加速度大这个结论而已。而这个可能需要借助现代测量工具从数学语言角度来加以验证和说明。情境5：汽车制动测试图像，两种纵坐标共用一个横坐标。设问1：大家通过观察简单说一说车的速度是怎么变的？设问2：但是根据蓝线，车的加速度变化不大，这里有没有矛盾？设问3：如果是匀变速，速度的图线能否对应上数学表达式？目标：让学生在踩坑的过程中培养良好的识图、运用概念的习惯；锻炼数学语言、数形结合的能力。有新颖性和挑战性。效果：层次1：学生几乎都下意识地说减速得越来越快，提出了设问2才意识到横坐标的问题，没有能力自主研究设问3.层次2：学生比较谨慎，注意到该图的一些提示，在设问1能够模糊地提出横坐标的问题而无法下结论。层次3：学生能自主分析完设问2，给予充分时间可以得出设问3的数学表达式。反思：没有一定时间的专门针对图像的训练，拿出不常见的图像作为数学描述，是可以考察学生的思维能力水平的，本情境作为工具应用、情境辨识、概念理解都有一定的功能，也是学生在用所学知识近似分析简单的生活现象，有新颖性和研究价值，但是可惜当初实践时，没有放足够时间给学生自主探讨，设问3的内容被教师很快地提点着顺带过去了，损失了情境的部分功能。情境6：软板演示（有慢镜头显示板恢复的方向）+图片讨论设问1：木块放在软板上，为什么会受到支持力，方向为什么是向上的？设问2：卡车停在水平地面上，支持力和压力分别来自谁的形变？设问3：物块放在斜面上，压力和支持力分别来自谁的形变？方向如何？目标：基于弹性形变的认识后，从产生原因角度帮助学生理解弹力的概念，从具象到想象再到归纳。演示实验凸显形变及其恢复方向。效果：层次1：学生几乎都是常识性地说出力的方向，不太确定地说出对应的形变物体，也可能不正确，没有进一步对“形变恢复”的分析。层次2：学生能够比较正确地指出形变物体，简单以“形变要恢复”指向弹力产生的原因。层次3：学生能自主分析到形变恢复的方向，并在一定的引导下归纳接触面上弹力方向特点。反思：实际上绝大多数学生想象力还是有的，尤其是用演示中夸张的具象化形变进行引导后，对于肉眼不可见的形变学生心中都有一定的数，但真正比较理论化地表述出来，对不同思维水平的学生来说差异较大，可能是因为这不仅是一段有些长度的分析表述，而且还用刚学知识，更有存在研究对象的转换问题，导致学生在分析弹力成因的过程中会有一些障碍。实际上最后凭借大量训练，中等程度学生对弹力的产生及方向会没有多大障碍，可能最终也能自己用“形变恢复”的理论来解释弹力的产生，某种程度上说明本情境还是在学生脑海里留下了一些印象，但最终效果还是沦落为学生识记结论、为受力分析之类的建模服务了。情景7：“制陶”静态图片（辅助增加gopro视角视频）活动：画出手指与陶罐间的摩擦力方向，并说明原因目标：对摩擦力概念学习后的反馈，对相对运动理解的反馈，培养学生从静态图片想象动态情景，以及可能存在分类讨论的意识。引起学生讨论的兴趣。效果：层次1：学生简单地画出了陶罐所受摩擦力的方向，并在引导下能联系到陶罐相对于手指的运动方向。层次2：学生能够比较正确地画出一对滑动摩擦力的方向，能够主动说到相对运动，但是手指相对于陶罐的运动需要提示，学生可能会说到图片中存在的旋转方向的可能性。层次3：学生能自主提出旋转方向的可能性，并选择其中一种（也有根据经验指出应有的旋转方向的）作出一对摩擦力方向，并比较清晰地用手指相对于陶罐的运动来进行解释。反思：中等水平的学生在限定旋转方向的情况下对陶罐受到摩擦力的方向还是没问题的，毕竟它相对于手指的运动和它本身的运动方向是一致的，但思考到手指本身不动，那么相对于陶罐的运动就需要逆向的想象，也有相当多的学生是用作用力反作用力关系来说明手指所受摩擦力方向的，说明相对运动的想象能力确实是学生没有太多的思维储备，这时再用视频来转换视角进行说明，是可以起到良好的效果的。而能否对旋转方向引起一定程度的讨论，也是比较简单的观察学生思维水平的一个内容。虽然最终学生在多物体受力分析时，用的更多更快的还是作用力反作用力推理另一个摩擦力，但真的问相对运动，还是不少人能说出一点来，总归是起到了一定的效果。情景8：正常缓慢加速的坦克静态图片及活动板实验视频设问：画出坦克与地面间摩擦力的方向，并说明原因，以及是动摩擦力还是静摩擦力。目标：对于有一定复杂程度的情景，设置有一定挑战性、容易引发探讨的问题，进一步理解相对运动趋势及摩擦力的概念。效果：层次1：学生画出坦克受摩擦力向后，地面的随意画，动静摩擦力的区别无法确定（模棱两可）。层次2：学生能指出正常情况下“不打滑”，所以是静摩擦力，对坦克（履带）受的摩擦力方向有可能画对，根据相互作用力作出地面受摩擦力方向，但对于相对运动方面的解释存在疑惑。层次3：学生能明确指出研究点在于履带，并主动分析出其相对于地面的运动趋势方向，由此得出静摩擦力方向（更好的学生可以联想人走路的向后蹬脚）。反思：无论是引发学生探讨的兴趣，还是落实摩擦力概念及培养学生具体情景中的建模分析能力，都是可以较好地达成预期的目标的一个情境，进一步认识选择研究对象、分析相对运动的过程在摩擦力分析中的重要性，在探讨中让学生在互相交流中进行学习，起到了不错的效果。最后辅以演示实验——可滑动的板上的玩具遥控坦克的加速运动，验证静摩擦力的说法及用运动状态的改变验证地面受到的摩擦力方向，达成比较完整的一次情境分析。此后，大多数学生在类似的情景中都可以比较正确地理解相对运动趋势的方向，进而分析静摩擦力。当然更多的真实分析我也在高三出过一次题，关于动量定理的，可惜学生涉及到多物体系统的模型分析还是比较欠缺的，题目如下：（5）但事实上B板还是受到了来自下方滑轮的一些阻力的，其方向为______________，在这种情况下，开动坦克一会后突然断电，坦克A与板B在很短时间内即变为相对静止，此时板相对于桌面的速度为__________________（选填“水平向右”、“水平向左”或“无”）。情境9：“双传感器实时显示摩擦力和正压力”演示实验（或视频）操作：下方力传感器显示的拉力等于秤砣所受的滑动摩擦力大小，上方用皮筋连接秤砣测量皮筋拉力，通过初态调零、反号操作，使之显示出秤砣所受支持力的大小，保持秤砣静止，不断地在拉动下方纸板的同时上下移动上方传感器以改变正压力，双踪实时显示正压力和摩擦力的值。（当初条件有限，是借助验证牛三的软件界面操作的，现在会更方便）设问1：根据我们的学生实验，当材料相同时，是不是越重的物体受的滑动摩擦力越大，或者说重量不变的话，物体受滑动摩擦力大小就不会变？设问2：现在有实验图像了，大家观察一下摩擦力和正压力大小上有何关系？哦，怎么验证成正比呢？目标：确立重力和正压力的区别，确定滑动摩擦力大小和正压力的时刻对应的关系，提高学生的学习兴趣、科学思维严谨性。效果：有趣就行反思：2019年我执教了一些“摩擦力”的比赛课，其准备过程比较坎坷，虽然最终呈现的也就那么点内容，但是前期准备相当丰富，其中就包含这个f=μN的实验，但基于当时的教学目标（定性和学生活动）没有用上，后来我就此撰写文章并发表，觉得在时间允许的情况下还是值得让学生感受一下的，虽然教材里绝无此段（因为这是我想的），而让学生操作又会漏洞百出，但显然这里是含有一些从物理学角度看来需要达成的目标的，即使学生不能感悟，最终也就记了公式会做题，但仍然值得演示一次。情境10：演示实验，一根长绳和两桶纯净水设问1：有没有可能用一根绳子，同时将两桶水拉得滑动起来，还要求比较轻松？设问2：究竟是谁在拉桶？手指的力如何产生了怎样的效果呢？目标：在有挑战性的实际应用中，体会力的分解及学以致用。在一个稍有复杂的情境中，从选择研究对象，到定性效果判断，再到平行四边形定则的应用，让学生在较高的兴趣中体会物理知识对生活现象的解释与指导。效果：层次1：学生经过一番讨论，各种尝试后，有人能想出如图方案，对于设问2这种研究对象转换+模型建构，需要教师一步步引导才能最终得出沿绳方向的分解可以有效用来分析问题的结论，并且还得检视一下大部分同学的平行四边形是否画的正确。层次2：学生比较快就在脑海里经过多种方案并确定了如图所示的做法且进行尝试。对于设问二，虽然研究对象可能会有些模糊，但是比较容易得出适合的分解方向的结论。平行四边形正确与否还是需要检查。能够根据分解示意图说明一部分“轻松拉动”的理由。层次3：学生能比较明确研究对象及其受到的力起到的效果，轻松地作出力的分解示意图，且比较正确地说明“四两拨千斤”效果的原因。反思：本活动重要目的之一就是引发学生探索的兴趣，效果还是不错的，只是对不同思维水平的同学，以及认真程度不同的同学，最后的结论在过一段时间后落实在类似情景的研究、做题上效果不尽相同，可能这方面应当设置学案等工具，让学生一开始就耐心地从研究对象开始逐步写下一点东西，会有更好的效果。力的分解其实是一种数学运算，在此只是为了方便解释生活现象而选择了最直接的分解方式，其实最终学生还是使用受力分析更普遍。情境11：演示实验，定滑轮、绳结组、质量比为5:4:3的钩码组。设问1：这里好像是个直角，理想情况下应该不应该是直角？这个角又可能是多少度？为什么？设问（活动）2：以节点为研究对象，我们可能会用到怎样的物理原理和数学工具来理论推理呢？目标：共点力平衡的概念、平行四边形定则的运用。效果：层次1：学生很容易一口回答出设问1，问其原因就是非常熟悉数学中的边长3/4/5的三角形，再问问不出，教师一步步引导设问2，才能最终有一些人能相对完整地表述原理。层次2：设问1基本同层次1学生，但能有人提出可能需要进行对节点的受力分析，而设问2受力分析没有太大问题，但平行四边形画法会部分出错，也比较容易找出直角三角形，依据所画不难解释，但在完整表述原理的过程中包括原理在内会有疏漏的地方。没有发现层次3的学生。反思：本活动重要目的之一就是引发学生探索的兴趣，效果还是不错的，只是对不同思维水平的同学，以及认真程度不同的同学，最后的结论在过一段时间后落实在类似情景的研究、做题上效果不尽相同，可能这方面应当设置学案等工具，让学生一开始就耐心地从研究对象开始逐步写下一点东西，会有更好的效果。力的分解其实是一种数学运算，在此只是为了方便解释生活现象而选择了最直接的分解方式，其实最终学生还是使用受力分析更普遍。情景12：演示实验，一个物体静止在倾斜的长板上，缓慢增加倾角，物体某一时刻开始打滑滑下。设问1：（活动）给你一个量角器，能否大致测出二者间的摩擦因数？是何种摩擦因数？设问2（可选）：假定板无限长，则倾角从0增大到90°的过程中，物块所受摩擦力大小是如何变化的？目标：模型建构、平衡概念、平行四边形定则等的综合运用。效果：层次1：学生难以对设问1自主地进行建模分析，并想到“刚好打滑”的临界点，需要教师一步步引导才能做出来。对于设问2，可能能回答出静摩擦力减小的结果（顺延设问1的公式描述）。层次2：学生经过讨论可以在一段时间内自主地建模、受力分析、列公式等，有可能会想不到“刚好打滑”的临界点，不过问题不大，可能能表述这是静摩擦因数。对于设问2有部分同学可以想到会变成滑动摩擦力而减小。层次3：学生自己把设问1比较完整地做出来了，对于设问2可以有正确的函数表达，甚至可以衍生出图像表达、动静摩擦力存在突变的细节等。反思：本活动重要目的之一就是学以致用、用以固学，实质上是在做题，但学生可能会更有兴趣接受这个有挑战性的任务，所涉及的知识技能相对比较简单，而且很常见，所以只要不是囫囵吞枣过去，那么经过高二、高三若干次类似模型的建构，这种受力分析、正交分解解决问题的思路对学生来说不是太大问题，由于本质上是做题，而且重复操练次数很多，所以到高三与不做此实验光纸面做题的同学相比差别不大，可能最多也就是给学生留有一个曾经探讨和解决这个实际问题的印象。情境13：【前期铺垫：用夹子把重物夹在了绳上某点，且两绳关于竖直线对称时，利用绳与竖直线夹角已求出拉力大小与重力间的关系】我们如果向上移动P点，显然两绳不再对称，拉力会有变化。那么现在我们把夹子换成一个假定光滑的动滑轮（器材），也向上移动右端点呢？设问方式1：你们觉得可能会出现什么现象？我们来演示一下，哦果然如此，两绳还是关于竖直线对称，那么绳上拉力变了没有，为什么？设问方式2：已知，跨过光滑的滑轮两侧的轻绳上的拉力大小总是相等的，向上移动右端点的过程中，绳的总长L、悬挂点的水平间距D都是不变的，则绳上拉力会如何变化，为什么？目标：模型建构、共点力平衡条件、理论与实践相结合的综合性问题研究。两种设问方式刚好是相反的步骤，方式1基本上在于让学生知道此现象，学会画受力分析，并再次用平行四边形定则作出解释，最终教师引入数学原理。方式2则是希望学生能先从物理规律、数学原理入手，推测可能的实验现象并作出解释。效果：层次1：学生能够说出滑轮会活动，猜测平衡时可能两绳仍然对称，拉力可能不变，其他什么也做不了。层次2：以设问方式2先行展开一定的讨论，能猜测到两绳与竖直线夹角是不变的，能够主动地或者经提示地以此夹角表示出绳上拉力与mg的关系，记得了滑轮两边拉力大小相等的结论，但无法将几何角度和“拉力等大”、L、D的关联性找出，不过也算达成了目标，最后靠教师演示确定结论，教师引导能建立夹角与L、D的数量关系。未见到层次3水平的，先用对称性以数学方式解释了夹角问题，进而分析拉力不变的学生。反思：本活动也不是什么考试的热点，只是在提升学生学习兴趣的同时，进一步巩固共点力平衡的运算能力，以及认识这种滑轮模型，并用以致学，由于这里面逻辑思路中有较多的数学关系，所以不要求学生能够非常详细、严密地作出解释，更多的就是理论+验证。实际上这个情境也在功能关系中出现过，考的不多但是能让学生上台操作，拓展视野且比较有趣。情景14：设定情景：用不太大的力拉船，船也会逐渐移动起来，假定用等大的力拉轮胎，轮胎却没动。设问1：这是否能说明轮胎的惯性大于船，为什么？设问2：如何比较两只船惯性的大小？目标：理解牛顿第一定律中关于惯性的概念，建立以运动状态改变来表征惯性的分析方式。承上启下。效果：层次1：学生出于生活经验否定设问1，理由就是轮胎的质量小，无法联系运动状态改变的难易程度，经过提示可以达到理解轮胎不动是因为受摩擦阻力影响较大的原因。对设问2则还是先说质量大小，难以自行设想一个运动过程进行分析。层次2：学生先说到不能这样比较，因为轮胎受较明显摩擦阻力影响而不动而不是因为惯性大，但惯性的大小还是只能落在说质量大小上，由此引入设问2，一般来说学生可以模糊地描述一种带有控制变量意思的运动情景。层次3：学生很明确对于不动的物体是无法描述其惯性大小的……最后还能在运动过程的表述中落实到加速度这个物理量上（基本没见到这层次学生，可能是前面课堂流程过快，没有足够理解“运动状态改变的难易程度”）。反思：本活动是利用对真实情景的分析，巩固牛顿第一定律的理解，也算一种有挑战性的问题活动，学生其实起初都并不觉得存在思路上的障碍，所以能引起兴趣进行相对持续的思考和讨论，在高三观察，一样的问题具体的正确分析思路已经只剩不多的学生能大致说清楚了，不过简单提点下大多数学生还是能比较顺利地从力和运动状态改变的角度回顾分析，而高一没有做过这样对比分析的同学是要再理解一段时间的，总体具有一定效果。情景15：直升飞机摄影图片。（牛顿第三定律的应用拓展）设问：这架直升机能是静止在原地的吗，为什么？目标：牛顿第三定律、牛顿第二定律的应用，研究对象的分析与模型建构，可能性思维的拓展。效果：层次1：学生凭感觉否定静止，但单纯的对飞机本身的受力分析也存在困难。层次2：学生能凭感觉对飞机受力分析，说明合力不等于零，来否定静止，可能能先说到向右下方推出空气而受到朝左上的空气反作用力（用上了牛三），可能能依据力学结果猜测飞机是向左运动，凭经验可能猜测飞机也可能是在转弯。层次3：学生很清楚地联想电风扇等实际经验，从空气的动向说明对空气作用力的方向，进而自觉地在示意图中作出这个力，并结合反作用力对飞机受力分析，依据合力方向，比较谨慎地说明向左加速运动是可能性之一等内容。反思：利用视觉感官较好的图片，可以以美感调节学生的心理情绪，借此再提出有一定开放性的问题，学生会更有兴趣结合生活经验思考下去，再结合教师的理论辅导，是能够让学生体会学习的价值的。其中的难点之一是要想比较全面地、逻辑连续地说明飞机的受力情况，其实第一步要对空气进行常识性研究，也就是存在研究对象的转换。不同的研究对象有可能使用不同的研究手法，这在高三都会是多数学生感觉到困惑的地方，虽然多物体系统的分析不多，但却是很好的锻炼学生选择规律的一种途径。这个情景问题直到高三都可以继续使用，包括圆周运动内容的应用等方面，实际上飞机的受力分析形式跟很多题目重复，因此这个情景总体出现次数不多，每次出现就应好好一步步画完分析好。情景16：跳板跳水视频，在跳板上的三个瞬间的截图，已知第一张人为静止状态。设问0：你可以突然让自己显得很重吗？设问1：该过程中人与板都是接触的，是不是板对人的作用力始终与人的重力等大，有什么证据？设问2：那么在失重和超重的情况下，把人看作重心处的质点，其运动情况是怎样的呢？目标：超重失重概念的建立，牛顿第二定律的应用，研究对象的模型建构，运动与相互作用观念的运用。效果：层次1：学生凭观察形变程度对设问1可以做出回答，对于设问2只能是猜。层次2：学生可以进一步针对设问2，开始着手选择人为研究对象而受力分析，经提示研究加速度，一般可以研究出加速度的方向，说出一部分运动的可能性（也可能是凭经验说的）。层次3：学生很清楚地通过形变表述设问1，通过对人受力分析得出加速度，并清楚地说出可能的运动情况。反思：这个情景其实对学生来说是较常见也容易进一步想象的，直接从具象化的角度显示超失重现象，再去挖掘规律，问题0只是提起学生的兴趣。由此引入超失重概念比较容易，而且也会比较顺利地迁移到看不见形变的“蹬地起跳”的情景中。当这个部分充分研究后，电梯中的实验就比较简单了，可以作为先分析后验证来作为反馈环节，进一步加深印象。但通过长时期的观察，可能是因为学生本身的差异，速度变化的分析到了高三还是有人会失误，比如说认为人往下掉时，一接触板就会减速这样的想法，后来我们认为，这和学生喜欢背结论，而不愿花时间从受力建模开始慢慢分析有关，显然在高一以后者方式着手学习的同学到了高三没有任何问题，还有一些虽然答案对但似乎还是背了结论，另外一些仍然做不对的可以说是一言难尽，显然类似的分析我们会经历很多次，也许他们思维模式难以纠正的原因来自之前若干年的学习，也有可能学生认为物理就是做题，没必要花那么多时间下去，个人观点这样的话就没有必要纠结这类对他们来说有些“复杂”的过程分析了。情境17：播放地铁加速时，悬挂物与竖直线出现夹角的视频。牛顿定律活动：如果测得这个夹角近似为5°，忽略空气阻力，求列车的加速度？功率活动：上次我们测得了加速度，那么已知单节车厢质量，总共八节，假定阻力恒定，若加速时间持续了12秒，则机组输出的最大功率是多少？与标称额定功率有差距，可能什么原因？目标：模型建构、运动和相互作用观念的综合运用。效果：层次1：学生需要提示才选择对悬挂物体受力分析，然后可能是想当然地正交分解拉力求解加速度。对功率问题可能转到车的受力分析也需要教师进行引导，加上运动分析、材料分析，难度显高了。层次2：学生可以比较自主地对悬挂物进行力学分析，并说出正交分解或者二力合成在方向上的依据。对功率问题一般可以做下去，但有人会在牵引力、合力的表达上出问题。层次3：学生选择研究对象没什么问题，自主计算加速度并说明理由，同时把光滑板上球的模型也能自主受力分析求出加速度来。对功率问题不存在力学问题，自行计算和讨论即可。反思：这是一次比较有趣的“身边实验”研究，针对常见的题目，让学生能够在现实生活中看到题目所对应的情景，在提升兴趣的同时让学生感悟学以致用并（对比资料）有一定的获得感，从做题角度来说也就是一次模型建构和规律应用，但其实也是在暗中鼓励学生多注意身边的现象，能够有时间时尝试用所学的知识去科学地解释现象，同时结合讨论与反思，一定程度上锻炼学生解决真实问题的能力。当然，对于不同学生起到的效果是不一样的，实际上在易混淆的处理方式上，即使中等偏上的学生也会把握不了正确的思路，比如说拿这里的受力分析后的正交分解方式和单摆运动中力的分解方式作对比，也是需要在长时间中多次操练才能逐渐让学生明确或者说记得这里的处理方式所对应的力与运动的关系。情景18：水平匀速飞行的飞机投弹侧面视图等。问题活动：根据大量图片，我们发现无论是侧面视角，还是驾驶员视角，炸弹基本是竖直排列下坠的，那么在地面上的人从侧面观察，如果忽略空气阻力，炸弹是作自由落体运动吗？请同学上来尝试对这颗炸弹大致画一画它放出之后的轨迹，并简单说说画的理由。初始设问：平抛运动是二维的，直接定量研究有些复杂，有没有可能把它分解为两个比较好研究的直线运动？如果可以的话，怎样分解？说一说理由。课堂结尾设问：在空气阻力影响不明显时，为什么炸弹排列在一条竖线上？如果是间隔相等时间投弹，为何越往下间距越大？额外设问：最后一张图的炸弹在空中的轨迹能否算抛物线？目标：作为一个比较复杂的需要发挥学生想象的平抛运动内容的引入，运用运动与相互作用的观点，让学生从力的角度给出分析思路，并可以直接进一步导出平抛运动的规律及其应用。效果：层次1：学生能够否定这是自由落体运动，画轨迹有些困难，理由更说不清楚。层次2：学生可以定性画出轨迹，说出模糊的理由，并且在“初始设问”中选择水平、竖直两个方向分解，也能经引导说出两个方向上运动的特点。层次3：学生很清楚地用曲线运动规律为理由画出轨迹，并依据理想化的受力情况选择分解方向，且自主地根据受力分析推理运动规律。反思：如果这个引入进行得较好，就可以推理完毕后，把实验作为验证过程。对于“结尾设问”，由于轨迹和排列其实并不一样，不同学生接受的程度区别也明显，不过很多情况下平抛运动的问题落实在了定量运算上，所以到了高三无论是背答案的同学还是充分理解并能画出一组轨迹进行描述的同学，都很明确水平分速度不变的规律，没有这个情景的话，题目照样做，因此本情景也只是起到了承上启下、引起学生兴趣、渗透力学模型的作用。情景19：山地车上坡图片尝试设问：我们知道变速车上坡时可以通过调节变得更轻松一些，调节了什么呢？设问：为了解决问题，我们假定蹬脚踏板形成的角速度为ω，如果想算出后轮边缘的线速度，还需要知道什么，怎么算？目标：角速度线速度关系的应用，在真实问题中识别和选择规律。效果：层次1：学生是说不出需要知道哪些物理量的，所以设问要修改为我们常见的已知各种半径的样子，可能会凭直觉把题做下去，但不一定能说出每一步的理由，也可能需要教师带着才能一步步做下去。层次2：学生可以经过讨论（也可能是凭借生活经验或者图片显示）分析出所需的物理量，然后进行求解，并可以比较清楚地说明调节变速比的方式，能看出图中是如何使用低变速比的。层次3：本问题比较简单，层次3的学生带着层次2学生一起讨论和回答就可以了。反思：本情景说白了就是做题，然后代入学生的生活体验，用物理的视角解释简单的现象，能引起学生思考的兴趣，当然从解题角度来说，最终与不进行情景讨论的同学其实差不多，所以主要是在课堂后期活跃气氛，也能让学生感到学有所得。实际上我们也只是解决了表象问题，比如为什么慢速就省力？为什么后轮边缘线速度大小等于车前进速度？这都没有解决，而第一个问题确实难以在中学生知识范围内去严格论证，所以当初我可能也就是假借初中的简单机械省力不省功等搪塞过去，第二个问题到了高三也就是简单讲解了一次，属于相对运动的范畴。所以看似简单的真实问题，真的要分析起来处处都是问题，在有限的时空内，我们只能选择其中简单的一部分内容呈现给学生。情境20：“旋转飞椅”第一人称视角视频、截图。设问：为什么外侧座椅的挂绳与竖直线夹角更大一些？转速变大夹角又会怎么变？目标：模型构建、向心力概念及其规律的应用，解决简单的真实情景问题。效果：层次1：学生可能会用受到“离心力”进行模糊的表述，现阶段我们需要修正这种说法。学生的认识还停留在凭感觉上，因为这是个综合性问题，可能教师需要从角速度相同开始一步一步进行引导，或者不使用此情景而直接用题目计算向心力。层次2：学生可以说到外侧的人（和椅子）需要更大的向心力，能自主或者经提示说出原因，可以对质点进行受力分析，求出受力分析后向心力的数学表达式。对于转速变大的问题的解释可能还局限于经验型的表述。层次3：学生可以从角速度相同开始分析，并自行受力分析得出数学关系，而且经过提示后，可以基于较真实几何结构、比较正确的自定参数得出数学表达形式，并能发现关于角度的结论是不需要关注质量大小的，从而正确解释现象。对于离心现象可以以向心力的供需关系作出解释。当年高一时没有发现层次3的学生，也可能是没有给出充分的活动时间。反思：这其实是一个非常常见、随手可做的比较有趣的现象或实验，这里的主要目的还是学以致用，核心任务之一是从情境中抽象出模型，所以具有一定难度，而且初始问题基本没有给什么具体的物理量，需要学生自己设参数再用数学语言表达，所以在当初教授的过程中，没有给出充足时间、没有讨论充分的话效果只能说是一般，不过这个模型在经历几次操练后，中等水平学生到高三在做题上没有太大困难，只是看起来给他们的印象只剩下做题了，有些可惜。情境21：短视频“太阳系各行星表面重力加速度比较”。前提：已用万有引力定律将地表重力加速度与地球质量相联系。设问1：观察截图，视频中其实是怎样表现星球表面重力加速度大小的？设问2：这些加速度是真的上去做实验测得的，还是可能先知道了别的什么物理量？（附加设问）：为什么这些星球表面引力产生的加速度约等于重力加速度？活动：如果要你估测太阳质量，怎么做？目标：模型构建和万有引力定律的应用。效果：层次1：设问1的定性回答，自由落体运动规律通常问题不太大，设问2也能猜测到是先知道了星体的质量，设问3就不太能自主研究下去了，因为用的模型与前一环节的有区别。层次2：学生可以轻松地度过设问1、2，设问3需要思考或者讨论一下，能想到匀速圆周运动向心力模型，并能选择地球为研究对象进行一定的计算，会出现各种单位、数量级等失误，对公式及其使用的物理量，可能会存在迷茫或混淆。层次3：学生从定性到定量及表述、解释都没什么太大问题，本情境问题本身并不困难，附加问题也有较大概率回答的清楚。。反思：说起来确实是做题，其实也是一次观点运用、模型转变以及略微带有探究意味的活动，说起来没有什么真实情景，但合理的利用媒体资料，搭配递进的、让学生感觉有探究价值或者探索想法的问题，就可以让课堂比较活跃，也简单地解决了一部分真实问题，至少培养了学生规律应用的能力。当然根据到了高三的情况，这类问题操练了若干次，其实也就是提升熟练度，但也不是绝大部分学生都能轻松地选择合适的规律解题，可见即使是不难的问题，涉及到模型转换、规律