创设真实情境难在哪里？
第453篇原创文章
从理念上，考察一个情境是不是真实情境并不复杂。
如果这个情境只是一个导入的故事，不能算真实情境；
如果这个情境只是一堆背景的资料，也不能算真实情境；
如果这个情境只是创设的虚假可能，甚至远离事实逻辑，远离学生生活或远超学生认知范畴，也不能算真实情境。
因此，不是真实情境的情况非常多。那么，什么才是真实情境呢？也就是，符合学生认知发展规律，贴近学生生活或认知范畴，真实性更高，且能够在真实情境里面对问题，发现问题，分析问题，解决问题的情境。
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真实情境并不复杂
这样的真实情境，不是导入，不虚假，不是单纯信息，而是学生不断发展学科核心素养离不开的情境。甚至通过多个典型的真实情境，大单元的深度学习，伴随式的过程性评价，就可以帮助或引导学生们达成学习的目标，逐步提升学生的核心素养水平。
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既然，道理并不复杂，但是为什么根据学习目标，素养目标，设计评价，创设真实情境，设计大单元学习，开展学习活动会那么不容易呢？
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一个真实情境的分析
我想到了一个例子，上个月，马斯克发布了新的特斯拉皮卡。马斯克非常满意这辆车的外形设计，对该车的安全性自信满满，然而，在发布会现场，意外发生了。马斯克演示了两个场景，证明玻璃的安全性。
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第一场景：让钢球从离地3米的上空抛下，撞击汽车玻璃。
第二场景：让演示者徒手扔钢球砸向汽车玻璃。
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从3米多高落下的钢球砸中这款皮卡使用的防弹玻璃时，玻璃也毫发无损。
接下来，信心十足的马斯克指挥助手将同一枚钢球扔向前窗玻璃，意外却发生了：玻璃被砸碎了。
估计，演示之前，大家都觉得这两个场景肯定都没有问题。万万没想到，第二场景竟然现场把玻璃砸碎了。这到底是怎么回事。事发后，媒体寻找人们撰文解释。如果媒体找到你，你会如何解释呢？请分析回答。
在这样一个真实情境中，想要解释并不容易，你需要具备一定的分析能力和经验，才能尽可能地给出科学合理的解释。
如果学生们面对这样的真实情境，他们又会如何展开探究呢？又需要哪些引导性的关键问题或子任务，帮助他们进一步探索呢？这就是真实情境下的深度学习。
有意思的是，我们还真的看到了媒体联系科学家之后的解释。
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像科学家一样思考
美国东南路易斯安纳大学的物理学家Rhett Allain给出了背后的物理学解释。在一篇刊登于《连线》杂志的博文上，Allain用简单的力学知识阐述了这一事件的机理。
Allain首先分别估算了这两种情况下，玻璃受到的冲击力，也就是冲量大小。
首先是从高空落下的钢球。从上文的动图可以看到，马斯克的助手爬上了一架梯子，随后将小球沿着管道释放。这样的过程，可以用最简单的中学物理知识来模拟：钢球的下落近似于自由落体。因此，钢球最终砸向玻璃的速度，就完全取决于它的下落距离。
这样的距离如何估算？Allain注意到了两个细节：第一，如下图所示，钢球从出现在管道的底部，到落在玻璃上，这段时间是可以通过数帧数准确算出的。Allain测得，这段时间是0.267秒；
另一方面，根据下图进行估算，可以认为这段距离，是钢球完整下落高度的十分之一。将这些信息带入自由落体的公式（重力加速度g取9.8 m/s2），算出钢球的下落距离是3.5米。因此，钢球砸向玻璃的速度是8.3 m/s。
下一个问题，是估算这枚钢球的质量。对此，我们没有准确的数据，但是可以根据在售的钢球进行估计。在市面上，这样一枚棒球大小的钢球，质量大约是4.2磅（相当于1.9千克）。
于是，Allain采用上述数据，算出了钢球落下的动量为15.7 kg·m/s。
那么，当马斯克的助手进行破坏性的一掷时，钢球的动量是变得更大了吗？
同样，Allain对这个过程中的动力学数据进行了估算。为此，Allain首先根据视频，做出了以下3条假设：
· 助手投球时，钢球与玻璃的初始距离是1米；
· 钢球在飞行过程中，加速度保持不变；
· 通过视频判断，钢球的飞行时间大约为0.27秒。
基于这样的假设，我们很容易算出钢球砸向玻璃的速度是7.7 m/s。相应的动量也随之得出：14.1 kg·m/s。
慢着，你可能也注意到了，砸碎玻璃的这一掷，动量是14.1；而钢球从高空落下时，动量更大（15.7）。即使考虑到估算过程中的误差，自由落体的钢球对玻璃的冲击力，至少应该与掷向玻璃的钢球相当，但为什么两块玻璃的状态出现天壤之别呢？
Allain指出，造成不同结果的关键区别，在于两种情况下玻璃安装方式的差异。
小球自由落体时，玻璃是被8只夹具固定住的。这种固定方式不是完全刚性的，允许玻璃在受到冲击时，出现一定的位移。
但当同样的玻璃被镶嵌在车门中，玻璃被牢牢固定住，位移的空间远远小于前者。
上述计算已经告诉我们，在这两种情况下，小球以几乎相同的速度（或者说动量）撞向玻璃，随后受到玻璃的作用力而停下来。当玻璃被嵌在车窗中时，玻璃的位移（以ST表示）较短；而被夹具固定的玻璃，位移（Sg）更长。
绘图：RHETT ALLAIN
根据动能定理，我们知道玻璃在这一过程中做的功等于作用力与距离的乘积W=F·S。
这时，你可能已经发现端倪了：玻璃做的功等于小球动能的变化，而玻璃做功的效果，都是让小球停了下来。小球初始动能相当、最终的动能都是0，因此，这两种情况下，玻璃做的功相等。
终于，答案呼之欲出：被嵌在车窗中的玻璃位移更短，因此受到的作用力更大。基于现有的数据，我们无法准确计算两者作用力的差距。Allain做了一个简单的假设：被夹具固定的玻璃受到冲击时，位移为1厘米；嵌在车窗里的玻璃位移2毫米。这时，后者受到的冲击力，是前者的5倍之多，因此破裂的可能性也就大大增加了。
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可见，发现一个生活中的真实情境并不困难，难就难在如何将真实情境与学习目标背后的结构化知识紧密关联，并设计好递进的子任务。否则，一个过于复杂的真实情境，学生可能完全不知道如何解决，也不清楚如何开始分析。
另一个难点在于从设计教转向设计学。教师不能过早地公布答案和步骤，而是要引导其思维的发展，要有耐心，要让学生学习真实的发生，并提供更多的学习工具。理解学生学习建构的过程变成了教师的宝贵经验。
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推而广之
真实情境·三点体会
结构化的知识体系不能单纯以教师讲解的方式全盘托出，这样的方式容易陷入教师代替学生思维发展的过程；
结构化的知识体系需要隐藏在真实情境的单元任务后面，让学生们在自主、合作、探究的过程中去建构；
看上去像是仅仅针对个别真实情境的学习深入分析，又不仅仅限于个别情境之中，而具备了更广泛的迁移能力，从而形成了新的循环迭代过程。