文 馬春桃 李 萍

“521”課堂教學(xué)模式探索
——以《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)為例

文 馬春桃 李 萍

“521”教學(xué)模式是在新課改“以生為本”的教育理念指導(dǎo)下，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)理論”以及建構(gòu)主義教學(xué)理論，結(jié)合學(xué)?！皟?yōu)教優(yōu)學(xué)”的辦學(xué)理念和實(shí)際情況所提出的，旨在讓“每個(gè)學(xué)生走進(jìn)高校，讓每個(gè)優(yōu)生走進(jìn)名校，讓每個(gè)學(xué)生個(gè)性得到發(fā)展”的一個(gè)探索與實(shí)踐。

一、教學(xué)模式簡介

“521”課堂教學(xué)模式是“五環(huán)節(jié)、二載體、一活動(dòng)”的簡稱，五環(huán)節(jié)指的是先學(xué)后教、問題引導(dǎo)、精講精煉、當(dāng)堂檢測、課后配餐五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)；二載體是指開展教學(xué)活動(dòng)的載體，即教學(xué)設(shè)計(jì)和教案；一活動(dòng)是指學(xué)習(xí)活動(dòng)小組。

1. 五環(huán)節(jié)

（1）先學(xué)后教

先學(xué)由學(xué)生學(xué)和教師學(xué)兩個(gè)并列成分組成。學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握一部分知識，并發(fā)現(xiàn)問題；教師學(xué)主要制定課堂教學(xué)目標(biāo)，調(diào)查學(xué)情，分析重點(diǎn)難點(diǎn)并尋求適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和學(xué)習(xí)方法等等。后教是在先學(xué)的基礎(chǔ)上，教師課堂上主要教學(xué)生不會(huì)的、合作探究學(xué)習(xí)中也沒解決的困惑和問題，從而引導(dǎo)學(xué)生提煉所學(xué)知識，總結(jié)學(xué)習(xí)方法。

（2）問題引導(dǎo)

根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)將要學(xué)習(xí)的知識根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)具有啟發(fā)性的由淺入深的問題串呈現(xiàn)在載體學(xué)案中，通過問題引導(dǎo)學(xué)生的先學(xué)，從而激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生好學(xué)的精神。

（3）精講精練

教師主要講學(xué)生自學(xué)以及小組合作探究也沒弄清楚的思路、方法、困惑、規(guī)律、本質(zhì)等。要求教師通過課前的學(xué)能夠了解學(xué)生困惑，將抽象的問題形象化、復(fù)雜的問題簡單化，低起點(diǎn)、高立意的講解。精練主要是針對學(xué)習(xí)目標(biāo)練基礎(chǔ)、練方法，要求學(xué)生先練后交流，再講評。

（4）當(dāng)堂檢測

針對本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)，檢測學(xué)生本節(jié)學(xué)習(xí)效果，找出學(xué)生學(xué)習(xí)漏洞并加以彌補(bǔ)。

（5）課后配餐

該部分由三組習(xí)題組成，A組題主要是基礎(chǔ)題，對基礎(chǔ)薄弱學(xué)生設(shè)置，讓他們能夠找到學(xué)習(xí)的信心；B組題的設(shè)置目的是鞏固所學(xué)方法，要求大部分學(xué)生都會(huì)做；C組題主要是提高題，針對優(yōu)秀學(xué)生設(shè)置；三組題題量的比例以1:2:1為宜。這樣可以解決吃不飽和吃不了的現(xiàn)象，做到真正的因材施教。

2. 二載體

“二載體”主要指先學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)的載體——學(xué)案，教師學(xué)習(xí)的載體——教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)案由課題、學(xué)習(xí)目標(biāo)、問題與例題、目標(biāo)檢測、配餐作業(yè)五部分構(gòu)成，教學(xué)設(shè)計(jì)由內(nèi)容及其解析、目標(biāo)及其解析、教學(xué)問題診斷分析、教學(xué)支持條件分析以及教學(xué)過程設(shè)計(jì)。

3. 一活動(dòng)

“一活動(dòng)”主要指學(xué)習(xí)活動(dòng)小組。筆者認(rèn)為黃金活動(dòng)小組人數(shù)為四人，它的主要任務(wù)是自主學(xué)習(xí)、合作探究和交流展評。

二、“521”教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

通過《機(jī)械能守恒定律——第1課時(shí)》的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的案例分析“521”教學(xué)模式的實(shí)施。

1. 內(nèi)容及其解析（教師“先學(xué)”過程）

內(nèi)容：機(jī)械能的概念、動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化、機(jī)械能守恒的條件及其應(yīng)用

解析：機(jī)械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的具體體現(xiàn)，是能量守恒的特殊形式，是高中學(xué)生對能量轉(zhuǎn)化和守恒的啟蒙，機(jī)械能守恒定律起著承前啟后的作用，是必須牢固掌握的一個(gè)重要規(guī)律。學(xué)生將通過本節(jié)課理解機(jī)械能守恒定律及其條件，同時(shí)通過學(xué)習(xí)體驗(yàn)探究物理規(guī)律的一種手段──理想實(shí)驗(yàn)研究方法。

2. 目標(biāo)及其解析（教師“先學(xué)”過程）

知識與技能：

（1）知道機(jī)械能的概念，知道物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

（2）理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容。

（3）在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。

過程與方法：

（1）親身體驗(yàn)用一不可伸長的輕繩系一小球在擺動(dòng)過程中重力勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化、輕彈簧一端固定一小球振動(dòng)過程中彈性勢能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，感受大膽的猜想、理想實(shí)驗(yàn)的方法是學(xué)習(xí)與研究的一種科學(xué)方法。

（2）通過對機(jī)械能守恒條件的歸納，經(jīng)歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

（1）體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、猜想、歸納的科學(xué)研究方法。

（2）體驗(yàn)物理守恒之美。

（3）在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問題的過程中，體驗(yàn)學(xué)有所得的快樂，并感悟物理與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。

重點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用。

難點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。

3. 教學(xué)問題診斷分析（教師“先學(xué)”過程）

學(xué)生對動(dòng)能和勢能的概念已不陌生、已初步具備實(shí)驗(yàn)的能力及其觀察、猜想、歸納等基本的科學(xué)研究方法。因此本節(jié)設(shè)計(jì)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及其機(jī)械能守恒的條件，學(xué)生憑借自己的學(xué)習(xí)基本能夠解決。對機(jī)械能守恒的幾種表達(dá)式通過自己已有的知識及其小組和課堂的交流，也能由學(xué)生自己完成。利用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問題，應(yīng)該是學(xué)生要突破的一個(gè)難點(diǎn)，教師在此應(yīng)給予啟發(fā)、輔助。

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探究法、問題啟發(fā)法、學(xué)案教學(xué)法

4. 教學(xué)支持條件分析（教師“先學(xué)”過程）

學(xué)案、多媒體、單擺、彈簧振子等。

5. 教學(xué)過程設(shè)計(jì)（教師“先學(xué)”過程）

（1）教學(xué)基本流程

圖1 教學(xué)基本流程

（2）問題與例題（教師“先學(xué)”，問題引導(dǎo)，學(xué)生“先學(xué)”、教師“后教”，小組活動(dòng)，教師精講，例題精練）

問題1:

①閱讀教材，列舉重力勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例。

②閱讀教材，列舉彈性勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例。

③通過以上實(shí)例，思考動(dòng)能和勢能之間怎樣相互轉(zhuǎn)化呢？

④什么是機(jī)械能？物體的_______、________、_______統(tǒng)稱為機(jī)械能。

師生活動(dòng)：學(xué)生通過預(yù)習(xí)完成問題1，課上展示自己的答案。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生預(yù)習(xí)培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)；問題啟發(fā)，使學(xué)生養(yǎng)成思考的習(xí)慣。

預(yù)習(xí)1: 做平拋運(yùn)動(dòng)的小球，在運(yùn)動(dòng)過程中_____能轉(zhuǎn)化為_____能。如圖2所示，物體在光滑的水平面上滑行，碰到彈簧，在彈簧被壓縮的過程中，物體的_____能轉(zhuǎn)化為______能，當(dāng)物體速度為_____時(shí)，彈簧壓縮量最大，此時(shí)彈簧的彈性勢能達(dá)到______，之后彈簧把物體彈回，彈簧的_____能向物體的_____能轉(zhuǎn)化。

圖2

師生活動(dòng)：學(xué)生在課前的預(yù)習(xí)過程中完成預(yù)習(xí)1，課上交流點(diǎn)評。

設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化對問題1的理解、同時(shí)檢測對問題1的預(yù)習(xí)結(jié)果。使學(xué)生形成自我評價(jià)、自我管理的好習(xí)慣。學(xué)生在初中的學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)了解了勢能和動(dòng)能的基本概念，該部分內(nèi)容是學(xué)生以學(xué)案為載體進(jìn)行“先學(xué)”，在課堂上以學(xué)習(xí)活動(dòng)小組為單位進(jìn)行小組的展示并與其他小組和教師進(jìn)行交流與補(bǔ)充。

課堂的效果：由于知識較為簡單，學(xué)生具備了觀察、分析和歸納總結(jié)的基本能力，所以該部分學(xué)生能夠很好地通過自己學(xué)習(xí)得以解決，學(xué)生在“先學(xué)”過程中體驗(yàn)到了物理概念的形成過程：觀察現(xiàn)象、提出問題，思考并解決問題，總結(jié)歸納。

問題2:

①自己動(dòng)手做圖3所示的實(shí)驗(yàn)，小球可以擺到跟A點(diǎn)等高的C點(diǎn)，如圖3甲所示。

如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線，小球雖然不能擺到C點(diǎn)，但擺到另一側(cè)時(shí)，也能達(dá)到跟A點(diǎn)相同的高度，如圖3乙所示。思考在這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？

圖3

②自己動(dòng)手做圖4所示的實(shí)驗(yàn)，觀察小球在B、C間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。思考在這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了什么？

圖4

③以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題呢？

師生活動(dòng)：學(xué)生課前預(yù)習(xí)并實(shí)驗(yàn)，課上展示自己實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和得出的結(jié)論

設(shè)計(jì)意圖：體驗(yàn)動(dòng)能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、猜想、歸納的能力，感受物理之美。

課堂效果：該問題已在學(xué)案中有所體現(xiàn)，有的學(xué)生自己制作了簡單的實(shí)驗(yàn)用具，并拿到小組內(nèi)先進(jìn)行組內(nèi)交流，然后由教師組織他們進(jìn)行小組展示實(shí)驗(yàn)的過程、觀察到的現(xiàn)象、從而引發(fā)的思考等等，課堂氣氛十分活躍。

問題3:我們在以上的實(shí)驗(yàn)中猜測到，當(dāng)只有重力或者彈力做功時(shí)，機(jī)械能是守恒的。那么你能否用理論證明你的結(jié)論呢？（提示：建立一個(gè)物理情景，如自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)，物體沿光滑曲面下滑等，從動(dòng)能定理出發(fā)證明你的觀點(diǎn)）

師生活動(dòng)：學(xué)生通過小組活動(dòng)建立各種物理情景、證明自己的猜想，并利用投影展示交流自己的證明過程。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生理論推理的能力，在與他人的交流中學(xué)習(xí)。

課堂效果：該部分學(xué)生在“先學(xué)”過程中已完成或部分完成，在課堂上他們通過小組的合作共同建立一個(gè)統(tǒng)一的觀點(diǎn)，然后組間展示與交流評價(jià)，各小組建立了不同的物理情景，爭先展示自己的證明成果，討論與交流的十分熱烈。最后由教師對他們的證明進(jìn)行簡單的總結(jié)與評價(jià)。

問題4:通過以上的猜想和理論推導(dǎo)，請你概括出機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，并寫出機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式及機(jī)械能守恒的條件。

師生活動(dòng)：學(xué)生歸納總結(jié)、組內(nèi)交流，組間展示點(diǎn)評。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生歸納、語言表達(dá)的能力等。

課堂效果：每個(gè)小組的歸納與總結(jié)稍有片面，但教師引導(dǎo)他們將各小組各個(gè)片面化的總結(jié)歸納起來，就形成了機(jī)械能守恒定律內(nèi)容的完整表述了。

預(yù)習(xí)2: 在下列幾個(gè)實(shí)例中，機(jī)械能守恒的是（ ）

A.在平衡力作用下運(yùn)動(dòng)的物體

B.在光滑水平上被細(xì)線拴住做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球

C.在粗糙斜面上下滑的物體，下滑過程中受到沿斜面向下的拉力，拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力

D.如圖5所示，在光滑水平面上小球壓縮彈簧的過程中，小球和彈簧所組成的系統(tǒng)

圖5

預(yù)習(xí)3：以下說法正確的是（ ）

A.物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一定守恒

B.物體所受合力的功為零，它的機(jī)械能一定守恒

C.物體所受的合力不等于零，它的機(jī)械能可能守恒

D.物體所受的合力等于零，它的機(jī)械能一定守恒

師生活動(dòng)：學(xué)生課前預(yù)習(xí)作答。

設(shè)計(jì)意圖：自我檢測對問題3、4的理解。

例題：小球沿高為h=5m的光滑斜面由靜止開始下滑，求小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速率（g=10m/s2）。

討論：應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，與直接用牛頓定律解題相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？

練習(xí)：質(zhì)量為m的物體，從桌面上豎直拋出，桌面離地面高為h，物體能達(dá)到離地高度為H，若以桌面為參考平面，不計(jì)空氣阻力，則物體落地時(shí)的機(jī)械能為多少？

師生活動(dòng)：學(xué)生先獨(dú)立完成、然后小組交流、最后在班級展示，教師總結(jié)應(yīng)用技巧注意事項(xiàng)等。

設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，與直接用牛頓定律解題相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足。通過練習(xí)題鞏固強(qiáng)化對機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。

例題與練習(xí)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“521”模式的精講精練環(huán)節(jié)，每個(gè)例題和練習(xí)都是通過教師“先學(xué)”過程中精選的，具有一定的代表性，從而強(qiáng)化和鞏固學(xué)生對基本概念的理解和應(yīng)用。

（3）小節(jié)：由學(xué)生自我總結(jié)本節(jié)課的收獲。

（4）目標(biāo)檢測

設(shè)計(jì)意圖：該部分主要是了解學(xué)生對學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成程度而設(shè)計(jì)的，該部分的試題不易過難、過多，要求學(xué)生在5分鐘左右的時(shí)間完成為宜，具體試題如下。

①機(jī)械能守恒的條件是“只有重力對物體做功”這句話的意思是（ ）

A.物體只能受重力的作用，而不能受其他力的作用

B.物體除受重力以外，還可以受其他力的作用，但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零

C.只要物體受到的重力做了功，物體的機(jī)械能就守恒，與其他力做不做功無關(guān)

D.以上說法均不正確

②如圖6所示，一輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過程中（ ）

圖6

A.彈簧與重物的總的機(jī)械守恒

B.彈簧的彈性勢能增加

C.重物的機(jī)械能守恒

D.重物的機(jī)械能增加

③從地面以初速度V0豎直上拋一物體，當(dāng)它的速度減為一半時(shí)，上升的高度是多少？

④如圖7所示，在水平臺(tái)面上的A點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度V0被拋出，不計(jì)空氣阻力，求它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小。

圖7

（4）課后配餐

設(shè)計(jì)意圖：該部分習(xí)題的設(shè)置，要求要是精選，并分為A、B、C三組，題量的大概比例為1:2:1，難度逐組遞增，從而滿足不同層次學(xué)生的需求。在各組試題中抽選幾題作為參考，不多贅述。

A組

物體在下列運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能一定守恒的是（ ）

A. 自由落體運(yùn)動(dòng)

B. 在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

C. 在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D. 在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

B組

如圖8所示，AB軌道和一個(gè)半徑為R的半圓弧相連，將球從距離水平面H高處的A點(diǎn)無初速的釋放，整個(gè)過程中摩擦力均可忽略，求：（1）小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大??；（2）小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度大小。

圖8

C組

如圖9所示，一根長為l，可繞O軸在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的細(xì)桿AB，已知質(zhì)量相等的兩個(gè)球分別固定在桿的B、A端，由水平位置自由釋放，求輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)兩球的速度？

圖9

（6）板書設(shè)計(jì)

圖10

設(shè)計(jì)意圖：提綱挈領(lǐng)，同時(shí)揭示了學(xué)生探索機(jī)械能守恒相關(guān)問題的整體思路及科學(xué)方法，便于學(xué)生對于知識的理解和記憶。

三、“521”教學(xué)模式的反思與體會(huì)

1. 反思

（1） 教學(xué)設(shè)計(jì)的效果

學(xué)生以學(xué)案為載體，教師以教學(xué)設(shè)計(jì)為載體，做到了先學(xué)；課堂上在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生積極參與到組內(nèi)交流、組間分享的 “一活動(dòng)”中，教師提綱挈領(lǐng)，講重點(diǎn)、難點(diǎn)，講科學(xué)方法等，這樣做到了后教，課堂氣氛相當(dāng)活躍。如在動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)演示中，學(xué)生自制了單擺和彈簧振子，有小組還利用的是學(xué)案上沒有提到的豎直方向彈簧振子振動(dòng)加以說明動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化；再如機(jī)械能守恒理論的推導(dǎo)過程中，各小組建立了不同的物理情景加以證明，各抒己見，與學(xué)生、與教師相互交流與點(diǎn)評。這樣學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，積極參與到了“五環(huán)節(jié)”的學(xué)習(xí)過程中，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的樂趣，使學(xué)生真正成為課堂的主人。

（2）教學(xué)成果

知識方面，學(xué)生通過自己自制實(shí)驗(yàn)知道了動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化以及機(jī)械能的概念；在課上交流的過程充分理解了機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；在問題與例題的設(shè)計(jì)中能簡單的應(yīng)用機(jī)械能守恒解決問題；在目標(biāo)檢測以及課后配餐的設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

過程與方法上，親身體驗(yàn)了動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，感受到了大膽猜想、理想實(shí)驗(yàn)方法是學(xué)習(xí)與探究的一種科學(xué)方法。通過對機(jī)械能守恒條件的歸納，經(jīng)歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀方面，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、猜想、歸納的科學(xué)研究方法初步培養(yǎng)了實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗(yàn)到了物理守恒之美，在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問題的過程中，體驗(yàn)學(xué)有所得的快樂，并感悟物理與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。

2. 體會(huì)

“521”諧音“我愛你”，充分體現(xiàn)了用眼睛觀察學(xué)生，用耳朵聆聽學(xué)生，用心靈感受學(xué)生，用智慧啟發(fā)學(xué)生，以生為本的新課程教學(xué)理念。

作者信息

馬春桃，碩士，中教二級。德宏州民族第一中學(xué)，678400

李萍，本科，中教二級。撫順市第十八中學(xué)，113008