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        “自由落體運(yùn)動(dòng)”同課異構(gòu)教學(xué)活動(dòng)的思考

        2015-04-09 15:52:02何軍
        物理教學(xué)探討 2015年2期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)設(shè)計(jì)

        何軍

        摘 要:本文針對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)內(nèi)容常見(jiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)做出一些分析,從另一個(gè)角度思考“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)。改常見(jiàn)的學(xué)生動(dòng)手活動(dòng)為學(xué)生的閱讀討論,在閱讀和討論中完成知識(shí)的學(xué)習(xí),同時(shí)提升自己的思維能力。

        關(guān)鍵詞:自由落體運(yùn)動(dòng);教學(xué)設(shè)計(jì);同課異構(gòu)

        中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2015)2-0004-3

        在近日舉行的同課異構(gòu)物理教學(xué)研討活動(dòng)中,筆者與其他四位教師同時(shí)上了“自由落體運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)課。盡管一些教學(xué)環(huán)節(jié)的處理及各自的教學(xué)風(fēng)格不同,但上課的流程卻大致相同。都是先通過(guò)幾個(gè)小實(shí)驗(yàn),分析影響物體下落快慢的因素,在此基礎(chǔ)上給出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念與條件;接著,利用紙帶實(shí)驗(yàn)及頻閃照片實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;最后,與勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較,加以應(yīng)用。自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)一定要按這種教學(xué)流程嗎?其中有些活動(dòng)是否有必要?有無(wú)其他的處理方式?為此,筆者進(jìn)行了一些思考。

        1 人教版教材中有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)內(nèi)容安排的思考

        《自由落體運(yùn)動(dòng)》是人教版必修1第二章第五節(jié)的內(nèi)容,是在學(xué)習(xí)完勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律后的一個(gè)具體應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容涉及到科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)、模型的建立、規(guī)律的應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容,可以認(rèn)為是“運(yùn)動(dòng)描述”這一知識(shí)板塊的一個(gè)綜合,能夠較好地體現(xiàn)新課標(biāo)對(duì)“運(yùn)動(dòng)描述”內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求,即了解知識(shí)產(chǎn)生的背景,了解物理模型的特點(diǎn)和理解勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力和分析概括能力,能夠很好地實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)的三維目標(biāo)。但人教版教材將與“自由落體”有關(guān)的物理學(xué)史和科學(xué)方法單獨(dú)分為一節(jié),在內(nèi)容上有一種被割裂的感覺(jué)。

        2 課堂教學(xué)中幾個(gè)環(huán)節(jié)的幾點(diǎn)思考

        2.1 影響物體下落快慢的小實(shí)驗(yàn)

        上課初,教師和學(xué)生一起參與的幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)有三個(gè)效果:增加了師生的互動(dòng),活躍了課堂氣氛;順利地切入本節(jié)課的內(nèi)容,起到很好的引題效果;得到影響物體下落快慢的因素,其中阻力是主要因素。

        盡管這樣引入新課有上述三點(diǎn)好處,但也有一些弊端。筆者認(rèn)為,這樣的實(shí)驗(yàn)其實(shí)可以不做,如果要做,可以滯后做。理由有三:

        ①學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前,有著與落體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn),知道物體下落快慢不同的最主要因素是阻力的影響不同。

        ②在伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究分析過(guò)程中,也沒(méi)有提及阻力這一因素。如果我們還原前人的研究歷程,同樣可以先回避阻力這樣的問(wèn)題。

        ③有些教師在此實(shí)驗(yàn)上花費(fèi)太多時(shí)間,沖淡了本節(jié)課的主題。

        2.2 探究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是否一定要用實(shí)驗(yàn)

        筆者觀(guān)察到:由于實(shí)驗(yàn)器材不熟悉、動(dòng)手能力不強(qiáng)等種種因素,學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)求解重力加速度的過(guò)程中花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,分析紙帶,通過(guò)紙帶求解速度和加速度是單獨(dú)的一節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本節(jié)課不應(yīng)該成為另一個(gè)紙帶處理的實(shí)驗(yàn)課。如果因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)沖淡本節(jié)課的主題,則會(huì)顯得主次不分。

        3 “我”的簡(jiǎn)要教學(xué)設(shè)計(jì)

        根據(jù)以上思考,筆者確定本節(jié)課有兩個(gè)主題:“研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法”和“自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”。根據(jù)這樣的主題,設(shè)計(jì)了本節(jié)課的教學(xué)活動(dòng)。簡(jiǎn)要摘錄如下:

        1.課堂引入

        筆者在百度詞條上將有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)信息摘錄,形成資料發(fā)給學(xué)生。資料中包括:自由落體的定義、特征,有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)史實(shí)和伽利略的抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法等。

        創(chuàng)設(shè)情境:亞里士多德和伽利略的隔空對(duì)話(huà)。

        問(wèn)題:圖中亞里士多德的“!”和伽利略的“?”“……”以及“!”各是什么含義呢?請(qǐng)查閱資料,解讀各種標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的含義。

        學(xué)生閱讀資料10分鐘,查找相關(guān)信息。

        2.課堂教學(xué)

        師:亞里士多德的“!”是什么含義?

        生:亞里士多德對(duì)物體下落得到一個(gè)規(guī)律,重的物體下落得快,輕的物體下落得慢。

        師:那伽利略為什么又有“?”呢?

        生:那是因?yàn)樗谒伎?,他感到困惑?/p>

        學(xué)生給出資料中伽利略的兩個(gè)石頭下落的假設(shè)。教師結(jié)合材料給學(xué)生講解歸謬法和邏輯推理的知識(shí)。

        師:那“……”的含義呢?

        生:重新研究自由落體運(yùn)動(dòng),尋找規(guī)律。

        結(jié)合資料,師生一起重走伽利略的發(fā)現(xiàn)歷程:提出假設(shè)—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推。在這過(guò)程中讓學(xué)生感悟科學(xué)研究的魅力:

        ①伽利略認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的勻加速運(yùn)動(dòng)。這里體現(xiàn)出科學(xué)家從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的研究思想和堅(jiān)信自然遵循簡(jiǎn)潔美的哲學(xué)觀(guān)點(diǎn)。

        ②將測(cè)速度轉(zhuǎn)化為對(duì)位移、時(shí)間的測(cè)量。感受間接測(cè)量的思想和數(shù)學(xué)的魅力。

        ③從斜面推廣到豎直面,體會(huì)外推法的思想。

        師:現(xiàn)在知道伽利略“!”的含義了!

        生:自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

        師:自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),那究竟怎樣的運(yùn)動(dòng)才稱(chēng)為自由落體運(yùn)動(dòng)呢?

        給出自由落體運(yùn)動(dòng)的定義:自由落體運(yùn)動(dòng)就是只在重力作用下由靜止開(kāi)始的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

        問(wèn)題:利用我們目前掌握的知識(shí),能不能驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)?

        引導(dǎo)學(xué)生回憶使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器借助紙帶求加速度的方法。

        師:你們?cè)隍?yàn)證過(guò)程中怎么保證物體做自由落體運(yùn)動(dòng)呢?

        結(jié)合自由落體的定義,分析該實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng),師生一起得出:

        ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直放置。

        ②下面懸掛的重物質(zhì)量要大,體積要小。

        ③先開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,后釋放紙帶。

        師:滿(mǎn)足了這些要求,物體就是做自由落體運(yùn)動(dòng)嗎?

        師生一起分析提煉:

        ①自由落體運(yùn)動(dòng)是理想的運(yùn)動(dòng)模型。

        ②實(shí)際運(yùn)動(dòng)近似成自由落體運(yùn)動(dòng)的條件。

        師:以下觀(guān)察到的物體運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎?

        a.在二樓窗口看到窗外下落的小石子。

        b.小鐵球入水后的運(yùn)動(dòng)。

        c.用手抓著物體,以重力加速度豎直向下加速運(yùn)動(dòng)。

        d.在月球上靜止釋放的羽毛和小球。

        通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)的辨析,強(qiáng)調(diào)自由落體運(yùn)動(dòng)的“自由”:

        ①物體開(kāi)始下落時(shí)是靜止的,即初速度v=0。如果物體的初速度不為零,就算是豎直下落,也不是自由落體。

        ②物體下落過(guò)程中,除受重力作用外,不再受其他任何外界的作用力。

        觀(guān)看美國(guó)宇航員在月球上釋放羽毛和小球的視頻。

        結(jié)論:任何物體在相同高度做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),下落時(shí)間相同。

        演示毛錢(qián)管有空氣、空氣較少和沒(méi)有空氣時(shí)羽毛和銅錢(qián)的下落情況,引導(dǎo)學(xué)生思考影響物體下落快慢的因素。針對(duì)眾多影響因素,提出相關(guān)思考題,為下一章《力》的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

        最后,利用類(lèi)比思想,由初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

        4 反 思

        對(duì)比兩種教學(xué)設(shè)計(jì),筆者認(rèn)為有三點(diǎn)不同:

        ①通常的教學(xué)設(shè)計(jì)往往是“做實(shí)驗(yàn)—討論—結(jié)論—應(yīng)用”的教學(xué)流程,以實(shí)驗(yàn)為引子,討論為主體,應(yīng)用為收尾完成課堂教學(xué)。本教學(xué)設(shè)計(jì)以史實(shí)為基礎(chǔ),以尋“史”為脈絡(luò),重點(diǎn)是體會(huì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)現(xiàn)中的科學(xué)思想,理解自由落體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵。

        ②在通常的教學(xué)設(shè)計(jì)中,師生互動(dòng)以實(shí)驗(yàn)為根本,強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)手能力。討論過(guò)程中的問(wèn)題往往是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)的平行的問(wèn)題。本教學(xué)設(shè)計(jì)以尋“史”為基本活動(dòng),強(qiáng)調(diào)的是思維活動(dòng),問(wèn)題往往對(duì)應(yīng)著前人發(fā)現(xiàn)自由落體規(guī)律的進(jìn)程,問(wèn)題是縱向的,對(duì)學(xué)生的思維刺激度更高。

        ③通常的教學(xué)設(shè)計(jì)就自由落體運(yùn)動(dòng)講自由落體運(yùn)動(dòng)。本教學(xué)設(shè)計(jì)把自由落體運(yùn)動(dòng)回歸到相關(guān)的史實(shí)中,能夠更好地實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo),更好地發(fā)揮教育的功效。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曹文平.對(duì)《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)的思考[J].物理教學(xué)探討,2011,(3):32.

        (欄目編輯 趙保鋼)

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