初三科學進階復習的情境化教學策略研究

朱紅莉

摘? ? 要：中考科學試卷注重依托具體的情境，考查學生的杠桿模型建構能力、利用杠桿平衡條件分析推導和解釋應用的能力。因此，教師可梯度設計復習教學使學生在進階中發展思維，并依托情境使學生在建構中進階學科能力。一輪復習中，教師可采用如下策略：引入情境，化抽象概念為具象認知;情境再現，建構杠桿模型化研究;模型運用，促進實際問題的解決。二輪復習中，教師可采用如下策略：轉換情境，引發探究;運用模型，深入推理;提煉方法，自我遷移。

關鍵詞：初中科學;復習教學;情境化教學;學科能力進階

一、杠桿類問題引發的思考

（一）關注學生的核心素養

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“《課程標準》”）對杠桿內容的要求為：知道簡單機械杠桿的特點，并能用其解釋一些生活實例。筆者對近三年杭州中考關于杠桿知識的考查進行了分析，發現每年的分值穩定于6分，可見其重要地位。這些試題依托于具體的情境，考查學生的杠桿模型建構能力、利用杠桿平衡條件分析推導和解釋應用的能力。其中，變化的是知識所依托的情境，不變的是素養立意下調動所學知識解決實際問題的能力要求。

（二）初三復習課的現狀

《課程標準》指出，要“突出學生的主體地位……創設良好的學習情境，設計適宜的探究問題，引發學生認知沖突，激發積極思維”，但復習課中教師很少創設情境。實際上，復習課是學生對碎片化知識進行網絡建構的過程，更需要創設真實情境來激發學生的“疑”與“思”，讓學生動手又動腦，提高復習的效率。

例如對《生活中的杠桿》的復習，傳統策略是：一輪復習，回顧杠桿五要素的定義，省力、費力、等臂三類杠桿的分類和杠桿平衡條件的實驗，炒冷飯式地復習已學內容，通過大量習題訓練加以鞏固;二輪復習，依舊采用反復練習的方式強化對杠桿平衡條件的動態分析。這樣的復習盡管在內容難度上有了遞進，但仍會導致學生的公式化學習，不利于培養學生的高階思維。

二、復習課的進階設計

（一）梯度設計，在進階中促進思維發展

掌握建模能力是學生核心素養中高階能力的體現。物理情境建模分析，即在不斷變化的情境中提煉信息，建立與之對應的模型，并運用模型分析解決問題，其一般步驟詳見圖1。這對思維正處于從具象向抽象轉變階段的初中生來說，具有一定的挑戰性。

復習課的設計要基于教師對學生已有水平的了解，并根據學生的困難點進行突破。通過前測，筆者發現學生難以對生活情境中的杠桿進行建模，尤其缺乏通過建模分析解釋生活現象并解決實際問題的能力。故在一輪和二輪復習中，筆者將教學目標分解成兩步：一輪復習通過情境實驗與模擬體驗，逐步建構生活中復雜杠桿的模型化研究;二輪復習以大情境轉換小情境，問題深入進階，提高學生在實際問題中的理論推導分析能力。由此，學生在應對新的情境時，就能夠自主形成分析、解決問題的思路和方法，促進思維發展。

（二）依托情境，在建構中促成能力進階

學科關鍵能力指學生在學科課程的學習過程中形成的具有典型的學科特性并與特定的學科素養相關聯的能力。教師應引導學生積極開展建構學習、探究學習和問題解決學習，促進學生科學學習方式的轉變。借助情境的建構，筆者將一輪和二輪復習中的學科關鍵能力進行分層，使學生在體驗和創造中實現能力進階，提升核心素養，詳見表1、表2。

三、情境化教學實施策略

（一）《生活中的杠桿》一輪復習策略

1.情境引入，抽象概念具象認知

筆者準備兩種不同的開瓶器（圖略），開瓶的作用力方向是不同的，讓學生在體驗中概括總結：在杠桿（開瓶器）轉動過程中，不動的點為支點O，使杠桿（開瓶器）轉動的力為動力F1，阻礙杠桿（開瓶器）轉動的力為阻力F2。進而概括出杠桿的定義：在力的作用下繞著固定點轉動的硬棒。

接著，筆者以問題“為什么使用開瓶器時，動力的作用點要遠離支點”，引導學生結合開瓶過程中動力的方向垂直于力臂，加深對力臂定義的理解，從而總結出尋找最小動力的方法。

初中生對于物理概念的理解往往感到抽象，加之杠桿有五個要素，部分學生會產生排斥情緒。引入情境化實驗，能吸引學生積極參與課堂，使其經歷“兩種不同開瓶方式”的真實體驗，增加對物理概念的感性認識。這不僅能突破其對物理概念的機械記憶，更能激發其復習興趣，為后續課堂的深入研究作好鋪墊。

2.情境再現，建構杠桿模型化研究

（1）轉換角度，簡化建模過程

面對生活中復雜的杠桿，筆者引導學生從杠桿的定義出發，先找到“硬棒”，簡化成“線杠桿”，然后從立體的文件夾實物到側面平面圖再到建立線杠桿模型，幫助學生解剖復雜的物理情境，打開杠桿建模的思路。同時，“線杠桿”模型更易分析出動力臂和阻力臂的變化，再結合杠桿平衡條件，學生就容易分析動力的變化規律。

對于生活情境中的簡單杠桿如“蹺蹺板”“桿秤”，學生能很快找到其中的五個要素并畫圖進行分析，但是對于較復雜的物體，學生往往束手無策。因此，筆者展示具體實物，選擇側面角度抽離出“平面上的線杠桿”模型，為生活中各類復雜杠桿簡化建模提供思路。

（2）模擬情境，促使建?？梢暬?/p>

日常生活中經?？煽吹綇V告牌被大風吹倒，筆者讓學生思考并分析原因。在這個動態變化的復雜過程中，學生光靠想象難以建模，因此用小的模型（平面鏡成像實驗的器材）代替廣告牌，用吹氣代替風，小組合作模擬吹倒的過程，再選擇側面視角作圖轉化為“線杠桿”，最后結合杠桿平衡條件，就可分析出廣告牌被吹倒的原因。

以模擬實驗將生活中的情境再現，可化抽象為具體，化復雜為簡單，使學習內容直觀化。這一過程中，學生能夠迅速從復雜杠桿中找出對應的支點、力和力臂，并作圖將其可視化。

3.模型運用，促進實際問題的解決

學習杠桿時，學生不僅需要判斷和識別出杠桿模型，更需要運用杠桿模型解決實際問題。在此過程中，學生需要將題目中的信息提取出來，轉化成與之對應的物理量，運用杠桿平衡條件求解相關物理量之間的變化，從而建立邏輯關系。

如何改進使廣告牌不容易被吹倒？學生根據建立的杠桿模型，給出了三種解決方案：一是增加廣告牌的自身質量;二是增大廣告牌底盤的半徑;三是降低廣告牌的高度。從平衡條件分析實際問題，學生的思維更加嚴謹，解決問題的策略也更加多元。

此外，筆者將“如何改進宜家衣柜使其不傾倒”，留給學生課后遷移建模研究，激發學生解決實際問題的興趣。這種“情境模擬+建模推導”的方式，提供了分析實際問題的一般方法，可降低學生解決實際問題的思維難度，有利于培養學生的高階思維。

（二）《生活中的杠桿》二輪復習策略

復習不是簡單意義上的知識重復，而是以基礎知識為前提的更深層次的理解和應用。因此，二輪復習更應在一輪復習的基礎上進行深入建構——情境設計由易到難、問題設置步步深入，激發學生的積極思維。

1.轉換情境，引發探究

主情境：一袋物體重50N，一根扁擔長1.2m。

[情境一：挑扁擔]

小組合作探究如何操作能讓我們挑扁擔時肩部所受到的壓力更??？

要求：在體驗過程中，不可以減少儀器，忽略扁擔重力。盡可能多地尋找可行方法，并將可行的方案記錄在任務單上。

[情境二：平地抬扁擔]

當重物在兩個人之間移動時，對兩個人的壓力是否會發生變化？如何移動能夠幫助一方省力？一方省力時，對方省力了嗎？

要求：在體驗過程中，不可以減少儀器，忽略扁擔重力。每個學生都進行抬扁擔嘗試，并把分析推導的過程寫在任務單上。

[情境三：爬樓梯抬扁擔]

當兩個人抬著扁擔爬樓梯，若重物處于杠桿中間時，分攤在兩人肩上的力一樣嗎？（假設肩對桿的力始終豎直向上）

要求：每個學生都進行抬扁擔嘗試，并把證明的過程寫在任務單上。

在一輪復習對生活中的杠桿進行建模指導后，二輪復習再對生活情境中的“扁擔”深入研究，通過大情境“扁擔”串聯三個小情境，從一人挑扁擔到平地抬扁擔再到爬樓梯抬扁擔，受力的對象從一個人到兩個人，場景從平地到有坡度的樓梯，復習深度逐步推進。

2.運用模型，深入推理

[情境一：挑扁擔]

學生經過嘗試，發現當貨物放在肩膀的后面，不論肩膀離支點O多遠，此時動力臂都小于阻力臂，是一個費力杠桿。他們最終經討論畫出了最省力的方式，詳見圖2（見下頁），并提供了證明（略）。

[情境二：平地抬扁擔]

此時情境一中的二力平衡分析方法已經無法計算出一方肩膀杠桿的支持力，因為另一方肩膀對杠桿的力是未知的。學生總結后發現若將過支點的力舍去（此時力臂為0），問題就迎刃而解。

[情境三：爬樓梯抬扁擔]

在樓梯上抬扁擔時，學生發現杠桿分析的方法與情境二是一樣的，難點在于力臂長度要結合數學三角函數的公式進行表達，可假設傾角為θ，再進行受力分析和證明。

在對實際的杠桿模型進行分析時，往往會涉及很多知識，例如浮力、密度、電學、電磁等，信息量大、思維跨度高，需要學生學會使用數學語言進行問題求解，從定量的角度寫出表達式，從函數關系的角度分析物理量的變化，且具備嚴謹的邏輯推理能力和扎實的數學功底，能夠將所學知識進行有效整合。教師要借助情境中具體問題的分析，不斷提高學生的綜合應用能力。

3.提煉方法，自我遷移

在情境問題深入探究的過程中，學生的分析推導能力也在螺旋式上升。在教師的引導下，面對同一個情境中需要變化支點分析不同受力時，學生能夠歸納總結出建立“雙支點”杠桿的一般分析方法，詳見圖3，并能在復雜的斜坡情境中加以遷移應用。

二輪復習的重要目的是培養學生的高階思維能力，即知識運用從單點到多點再到關聯，分析推導從定性到定量再到數理結合，思維要求從分析到推導再到歸納遷移。隨著問題鏈的推進，學生學習的主觀能動性充分發揮，用理論知識解決實際問題的能力得到提升。

四、實踐反思

情境化復習教學模式詳見圖4，其在初中科學課堂上的應用，能夠更好地體現“學為中心”的教育理念，調動學生的學習興趣和參與熱情，促進學生對科學知識的理解和運用，進而有效提高課堂復習效率。

在實際教學中，情境素材的選擇是教師面臨的痛點，尤其是復習課。教師要根據復習課的教學目標，基于學情組織素材，篩選出學生有經歷、能體驗的情境。在創設情境的過程中，教師要選擇真實且有意義的情境，挖掘能啟發學生思維的問題，設置具有挑戰性的任務，在探究學習中培養學生解決真實問題的能力。

德國教育家第斯多惠說：“教育藝術的本質不在于傳授知識，而在于激勵、喚醒和鼓舞?！痹诔跞茖W進階復習課中，利用情境將零散且復雜的知識結構化，促進學生的思維發展，提高學生的科學素養，是一線教師的奮斗目標。