當(dāng)前,新課程改革在全國(guó)各地轟轟烈烈地展開,新課改的主要目的是提高全體學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng),強(qiáng)化知識(shí)的形成過(guò)程以及伴隨這一過(guò)程的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新態(tài)度教育。同時(shí)在高中的各門基礎(chǔ)課程中,物理課在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)方面起著無(wú)可替代的作用,力學(xué)教學(xué)在物理教學(xué)中更是占有舉足輕重的地位。
一、高中物理力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀
在傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、思想方法和應(yīng)試教育的束縛下,力學(xué)教學(xué)始終是物理教學(xué)中最突出的薄弱環(huán)節(jié)之一。高中物理力學(xué)在物理教學(xué)中的作用沒有得到充分的體現(xiàn),教學(xué)方式呆板,從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方式?jīng)]有給學(xué)生留出足夠的發(fā)展空間,這樣無(wú)法讓學(xué)生用學(xué)到的力學(xué)知識(shí)去解釋一些力學(xué)現(xiàn)象,造成力學(xué)學(xué)習(xí)的不切實(shí)際性。現(xiàn)代物理教育理論認(rèn)為,只有對(duì)物理力學(xué)概念和規(guī)律有著深刻的理解,才能真正地掌握并加以靈活運(yùn)用。物理力學(xué)教學(xué)的重中之重,就是要讓學(xué)生獲得清晰完整的物理力學(xué)概念和規(guī)律。因此,必須特別注意培養(yǎng)學(xué)生物理思維的深刻性。善于通過(guò)一些案例現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)。
二、高中物理力學(xué)案例教學(xué)的應(yīng)用
傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要以教師講授為主,學(xué)生是被動(dòng)接受教師“填鴨式”的灌輸。而案例教學(xué)法注重培養(yǎng)能力,能夠啟發(fā)學(xué)生積極思考,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、語(yǔ)言組織能力和語(yǔ)言表達(dá)能力等綜合能力。此外,在案例教學(xué)活動(dòng)中。教學(xué)者還可以將課堂討論和辯論向課外延伸,給學(xué)生安排案例研究性論文或者模擬性的答辯狀、代理詞等。所謂力學(xué)案例教學(xué)法,是在學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握了一定的物理力學(xué)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)老師講解和學(xué)生練習(xí)案例,讓學(xué)生把所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到力學(xué)實(shí)踐中的一種教學(xué)方法。它是一種具有啟發(fā)、誘導(dǎo)、決策等功能的新型教學(xué)方法。筆者認(rèn)為,我國(guó)當(dāng)前的高中物理力學(xué)教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的基本物理知識(shí),他們既要掌握基本的力學(xué)知識(shí)和理論,更要具備分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。所以力學(xué)教學(xué)中的案例教學(xué),要達(dá)到以下目的:第一,要使學(xué)生掌握力學(xué)的基本概念和原理;第二,要能把所學(xué)的力學(xué)知識(shí)運(yùn)用到力學(xué)實(shí)踐活動(dòng);第三,要具備基本的力學(xué)學(xué)習(xí)理念。
1,動(dòng)態(tài)平衡
動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題是通過(guò)控制某些物理量,使物體受力情況發(fā)生緩慢變化,而這個(gè)過(guò)程中物體始終處于一系列的平衡狀態(tài)的問(wèn)題,關(guān)鍵抓住不變量,依據(jù)不變量來(lái)確定其他量的變化,筆者在教學(xué)中就采用了常用案例圖解法。如圖1所示,輕繩AO、BO結(jié)于O點(diǎn),系住一個(gè)質(zhì)量為m的物體,AO與BO分別與豎直方向夾角為α、β,開始時(shí),α+β<902,現(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變,緩慢增加BO與豎直方向夾角β直到BO成水平方向,現(xiàn)在討論這一過(guò)程中繩AO及BO上的拉力各如何變化。在圖2中,結(jié)點(diǎn)O受重物拉力FG、兩繩拉力FOA、FOB而始終處于平衡態(tài),其中FG=mg是恒力,F(xiàn)OA方向始終不變,F(xiàn)OB大小、方向都在變。由平衡條件及三角形法則,對(duì)任一平衡狀態(tài),這3個(gè)力首尾順次相接構(gòu)成一個(gè)三角形,可以看出ROB開始逐漸減小,垂直FOA時(shí)最小,然后逐漸增大;而FOA一直增大。
2z滑動(dòng)摩擦力
筆者在“測(cè)定滑動(dòng)摩擦力”這節(jié)課時(shí),有學(xué)生提出問(wèn)題:“為什么在水平方向勻速拉動(dòng)物塊時(shí),物塊受到摩擦力大小才等于測(cè)得的拉力的大小呢?”但是在高中物理新教材中,關(guān)于平衡力的知識(shí)是后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容,但是筆者簡(jiǎn)單地介紹了兩力平衡的條件和物體在乎衡力作用下的運(yùn)動(dòng)情況,這件事起先并沒有引起筆者的注意,可是當(dāng)教完“力與運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)內(nèi)容后,發(fā)現(xiàn)這個(gè)班級(jí)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況要明顯好于其他平行的班級(jí)的學(xué)生。筆者通過(guò)思考,也許當(dāng)時(shí)在給學(xué)生講“兩力平衡”時(shí),雖然沒有順應(yīng)教材中的邏輯安排,但是講的時(shí)機(jī)正好是在該班學(xué)生學(xué)習(xí)最“需要”的關(guān)節(jié)點(diǎn)上,而且學(xué)生學(xué)到的知識(shí)立即可用之于實(shí)踐,能解決實(shí)際問(wèn)題,所以就給學(xué)生留下了深刻的印象。為此筆者認(rèn)為,教師在用新教材的過(guò)程中,應(yīng)變教材中的某些缺陷為學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,進(jìn)而師生互動(dòng)對(duì)教材進(jìn)行補(bǔ)白,從而生成、充實(shí)校本課程。
3,加速度
質(zhì)量為m的小貓靜止于很長(zhǎng)的質(zhì)量為M的吊桿上,如圖3所示。在吊桿上端懸線斷開的同時(shí),小貓往上爬,若貓的高度不變,求吊桿的加速度。解析:本題通常用隔離法來(lái)解,即分別對(duì)貓和桿受力分析,再列式求解。那么將涉及分析摩擦力,現(xiàn)在我們把貓和桿看成一個(gè)整體,在這個(gè)系統(tǒng)中只有部分物體有加速度。作為系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力可以抵消,避免了對(duì)摩擦力的分析計(jì)算,使得問(wèn)題分析簡(jiǎn)化,計(jì)算快捷。貓的高度不變,說(shuō)明貓的加速度為O,則系統(tǒng)中只有桿具有向下的加速度,系統(tǒng)受合外力為(M+m)g。則貓和桿整體用牛頓第二定律得(M+m)g=Ma。這樣就直接求得了桿的加速度為a=(M+m)g/M。
總之,案例教學(xué)并不是本次新課改才出現(xiàn)的“新生事物”’是多年來(lái)投身課程改革的專家和學(xué)者們一直追求的,是世界教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。為此我們?cè)诟咧形锢砹W(xué)教學(xué)中,我們應(yīng)擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)模式,充分應(yīng)用案例教學(xué)教法,這樣能更加有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。