文 徐冬梅

一、教學(xué)思路的明確

“波的形成和傳播”作為高中物理“機械波”“機械振動”等教學(xué)內(nèi)容的延伸和擴展，著重介紹了有關(guān)波的共性知識，機械振動只討論物體的運動狀態(tài)隨時間的變化，波動討論的是振動在空間介質(zhì)中的傳播。波的形成和傳播主要介紹介質(zhì)中某處發(fā)生振動時，由于介質(zhì)質(zhì)點之間存在相互作用，一個質(zhì)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動，使振動沿介質(zhì)傳播出去，這一振動的傳播就是機械波。

在認知層面，學(xué)生已經(jīng)了解了物體運動的幾種形式：平動、轉(zhuǎn)動和振動，并且知道或熟悉如水波、聲波、電磁波等概念。在能力層面，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的邏輯推理與歸納能力。但本章內(nèi)容則對學(xué)生的理解力和空間想象力都有較高的要求。在非智力因素方面，應(yīng)注意的是，高中生對物理現(xiàn)象仍然有較高熱情，而對于能夠觀察的物理情景則會形成較深的印象。

針對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與背景，學(xué)生學(xué)完簡諧振動，知道做簡諧振動物體的位移—時間圖像是一條正弦曲線，而水波形狀也類似于正弦，這兩者之間究竟有什么聯(lián)系和區(qū)別呢？本節(jié)教學(xué)就是要由此“破題”，激發(fā)學(xué)生探究事物本質(zhì)的動力，嘗試改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，變被動接受為主動探索和思考。這就是本節(jié)課教學(xué)的指導(dǎo)思想。

在教學(xué)策略上，鑒于學(xué)生對波的認識和理解需要一個過程，因此，教師就需要將講解轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W(xué)生的親身體驗和對實驗的觀察。通過播放錄像，并設(shè)置合適的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生逐步體會和理解本節(jié)的知識。

二、教學(xué)目標(biāo)的厘定

在課程改革的背景下，強化目標(biāo)意識是實現(xiàn)高效教學(xué)的重要內(nèi)涵。本節(jié)教學(xué)目標(biāo)厘定如下：

(1)知識與技能：通過觀察和分析認識波是振動的傳播，知道波在傳播振動形式的同時也傳播能量和信息。能區(qū)分橫波和縱波，知道什么是波峰和波谷，密部和疏部，知道什么是機械波和機械波形成的條件，理解波的圖像的物理意義。

(2)過程與方法：通過“學(xué)生依次下蹲、起立，看起來好像是波浪在前進”，建立波形成的形象思維認識。加強利用圖像法理解問題的能力。

(3)情感態(tài)度與價值觀：感悟波的形成和傳播，增強參與意識，培養(yǎng)團隊協(xié)作的精神。培養(yǎng)透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維品質(zhì)。

本節(jié)的教學(xué)重點是：機械波的形成過程及傳播。教學(xué)難點則是機械波傳播過程中的特點。

三、教學(xué)環(huán)節(jié)的安排

基于以上思考，筆者安排了六個教學(xué)環(huán)節(jié)(如圖1所示)，并逐一進行闡釋。

圖1

1.提出問題，啟發(fā)思考

在第一個教學(xué)環(huán)節(jié)，教師就需要提出引起學(xué)生積極思考的問題，并維持思維活動貫穿整個過程。而“思維始于問題”，因此，利用合理的問題，就是本環(huán)節(jié)“引入”的關(guān)鍵。并且，這種問題引導(dǎo)策略亦被貫穿于后續(xù)環(huán)節(jié)之中。(以下“Q”代表問題，“A”代表學(xué)生可能的回答)

本環(huán)節(jié)，教師首先提出問題—

Q1：生活中有哪些形式的波？

A1：聲波、水波、光波……

Q2：什么是波？它有哪些特性？這就是我們本章開始學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

在問題1提出后，學(xué)生能舉出大量波的例子，但需注意，波究竟是什么？他們并沒有明確且具體的概念。正如本章引言所說：“有一些概念是如此普遍，其意義是如此深遠，以致對于我們還理解不深的某些事物，這些概念也能提供一些重要的情況。在這些概念中最了不起的應(yīng)該算是波了。我們會遇到各種各樣的波：具有極大破壞力的地震波，海洋湖泊中的水波，空氣中的聲波，彌漫在空中的無線電波以及光波……我們會問：波究竟是什么？不過，還不如問：關(guān)于波，我們能夠說些什么？”

2.觀看視頻，提出問題

教師先展示生活中如藝術(shù)體操中的帶操、繩波、聲波等常見的波形，隨后將問題具體化，明確本節(jié)主要以繩波為例來研究機械波是如何形成并傳播的。

教師播放抖動繩子形成繩波的動態(tài)視頻，模擬繩波在介質(zhì)中的傳播。然后引導(dǎo)學(xué)生模擬繩波?？蛇x擇16個學(xué)生手臂相挽，并手持扇子，使扇面形成一條直線。模擬時，先后讓左右2名學(xué)生開始上下運動，讓學(xué)生觀察所有扇面運動時所形成的波形及每個學(xué)生的運動特點。

觀察前教師應(yīng)向?qū)W生提出系列問題，引導(dǎo)學(xué)生有預(yù)期、有目的地觀察：

Q1：如果同學(xué)們之間沒有手臂相挽，當(dāng)某同學(xué)(打頭)開始運動的時候，扇面能否形成波形？

Q2：誰帶動大家運動起來的？

Q3：讓扇面形成波形需要哪些必要條件？

Q4：在波形向前傳播的過程中，還傳播了什么？

3.總結(jié)歸納，給出定義

通過學(xué)生模擬繩波的形成，概括出機械波形成的必要條件：(1)振源(波源)；(2)介質(zhì)。同時明確機械波在傳播過程中傳播了波形以及振源的振動形式。通過歸納總結(jié)給出機械波的概念：機械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機械波。組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有相互作用，一個質(zhì)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動。在初步建立概念之后，還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生進一步明確概念的一些要點，以深化理解。

由此，教師繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生觀看視頻，并啟發(fā)學(xué)生思考系列問題：

Q1：每個同學(xué)的水平位置是否改變？

Q2：每個同學(xué)起始運動方向是否相同？

Q3：每個同學(xué)運動的先后順序如何？

該組問題旨在引導(dǎo)學(xué)生理解：機械波在傳播過程中質(zhì)點不隨波遷移；每個質(zhì)點起振方向與振源相同。第三個問題的設(shè)置目的則是要引導(dǎo)學(xué)生觀察振源在左右兩邊先后開始運動過程中，傳播到中間兩個學(xué)生時，運動的先后順序是否相同？以及如何描述每個質(zhì)點運動的先后？最后，在學(xué)生得出“振動過程中前一同學(xué)帶動后一同學(xué)運動”的結(jié)論時，教師應(yīng)強調(diào)“前”“后”均是相對振源的位置而言的。

4.實驗演示，驗證結(jié)論

教師在歸納總結(jié)機械波傳播過程中的特點之后，用實驗驗證以上結(jié)論。用機械波演示器向?qū)W生更清楚地展示機械波傳播的特點，同時引導(dǎo)學(xué)生注意以下觀察要點：(1)觀察某一個質(zhì)點的運動；(2)由振源開始依次觀察每一個質(zhì)點的起振方向；(3)每一個質(zhì)點運動的先后順序。

觀察后，教師總結(jié)：(1)每個質(zhì)點都在平衡位置附近作簡諧振動；(2)每個質(zhì)點起振方向與振源運動方向都相同；(3)振動過程中前(靠近振源)一質(zhì)點帶動后(遠離振源)一質(zhì)點運動。

5.邏輯推理，實驗驗證

在初步建立并鞏固了機械波的概念之后，面臨的又一問題是機械波的分類問題，即橫波與縱波。該環(huán)節(jié)的處理需要用邏輯推理與實驗驗證相結(jié)合的方式。

總結(jié)完波在傳播過程中的特點后，教師可以進一步引導(dǎo)學(xué)生觀察質(zhì)點運動方向與傳播方向的關(guān)系，從而給出橫波的定義：質(zhì)點運動方向與波的傳播方向垂直。同時指出波峰與波谷的位置。

隨后，教師指導(dǎo)學(xué)生運用邏輯推理的方式大膽給出縱波的定義：質(zhì)點的運動方向與傳播方向在同一條直線上。那么縱波究竟是什么樣的呢？教師可安排演示實驗。

實驗演示1：軟彈簧中振動的傳播

學(xué)生通過運用邏輯推理、對比的科學(xué)方法建立縱波的概念，實驗演示驗證縱波的特點，從而體驗物理學(xué)中的對稱美。再進一步，教師在觀察時直接指出縱波的疏部和密部。

實驗演示2：縱波演示儀演示縱波傳播過程中的特點

該實驗通過縱波傳播過程再次印證機械波傳播過程中的特點。

6.聯(lián)系拓展，開闊思維

教師再次呈現(xiàn)前面所展示的圖片讓學(xué)生分析繩波、帶操中的彩帶、聲波分別是橫波還是縱波。繼而進行拓展，介紹地震波的傳播及其中橫波縱波的傳播快慢以及破壞性。

作為知識鞏固環(huán)節(jié)，本環(huán)節(jié)安排的當(dāng)堂練習(xí)包括學(xué)案選擇題，內(nèi)容涉及機械波的形成及其傳播特點。最后安排拓展討論：簡諧運動的位移時間圖像與機械波圖像的物理意義的區(qū)別是什么？

四、教學(xué)設(shè)計的總結(jié)

回顧本節(jié)教學(xué)設(shè)計的整個過程，充分體現(xiàn)了由淺入深、由感性到理性、由形象到抽象的教學(xué)次序。六個教學(xué)環(huán)節(jié)條理清晰、連貫周密，對學(xué)生的思維訓(xùn)練貫穿始終。在教學(xué)方法層面，積極利用問題串、演示實驗、多媒體演示、學(xué)生活動等形式，合理化解教學(xué)難點，并調(diào)動了學(xué)生的積極性。此外，歸納、驗證、推理等科學(xué)方法的采用也是本節(jié)教學(xué)設(shè)計的一大特色。

[1] 邢紅軍,陳清梅,胡揚洋.科學(xué)方法納入《課程標(biāo)準(zhǔn)》：基礎(chǔ)教育課程改革的重大理論問題[J]. 教育科學(xué)研究,2013(7)：5-12.

[2] 王慧,陳清梅,邢紅軍.簡諧運動的高端備課[J].課程教學(xué)研究,2014(3).