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        曲線運動教學中的問題設計與思考

        2015-12-10 16:53:37盛云生
        物理教學探討 2015年11期
        關鍵詞:問題設計

        盛云生

        摘 要:新課程理念下的課堂教學提倡以學生為主體,以學生發(fā)展為本,體現以學生的“學”來評價教師的“教”、“以學論教”的評價思想。本文就人教版《曲線運動》這一節(jié)內容,從課前的問題設計、課中的問題解決及課后的教學改進三個方面闡述如何滿足學生的求知需求、匹配學生的認知水平、改善學生的學習效果。

        關鍵詞:問題設計;運動軌跡;速度方向;受力特征

        中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2015)11-0036-2

        今年南京市的教學實踐周,應物理同行之邀請,筆者執(zhí)教了人教版必修二教材中的曲線運動(第一課時),接到任務后,本著交流、研討、創(chuàng)新之想法,筆者研讀了教材文本,決定將教學內容轉化為四個主要問題設計,呈現、討論、解決、評價這四個問題自然就構成了課堂教學的完整系統(tǒng)。

        1 問題設計基于學生需求

        問題適切,提問得法,可將“講堂”變?yōu)橐詫W生為主體的“學堂”,可充分激發(fā)學生的主體意識,發(fā)揮學生的主體作用;可培養(yǎng)學生自主學習、自行探索,變被動接受為主動獲取知識的能力。問題常常是互動的載體,問題設計需注意整體性、趣味性、準確性、啟發(fā)性,問題設計更要基于學生的需求和教學的需要。

        《曲線運動》這一節(jié)是一章的開始,“曲線”指明物體運動軌跡的特征,筆者曾針對幾屆學生做過調查,在學生不知道本章內容的前提下,就“曲線運動”這個名稱,你會提出哪些問題。學生的回答通常有:

        ①它與直線運動有何區(qū)別?

        ②物體運動軌跡為什么會彎曲?

        ③它有哪些類型?

        ④怎么研究?

        曲線運動與直線運動的顯著區(qū)別就是速度方向是不斷改變的;物體的運動軌跡是由力和速度方向的關系決定的;類型怎么分、如何研究,都是這一章需要解決的問題?;趯W生的問題提出和本節(jié)的教學內容,筆者梳理了本節(jié)課需要解決的四個主要問題:

        ①速度方向如何確定?

        ②運動性質如何界定?

        ③受力特征如何分析?

        ④運動類型怎樣劃分?

        前三個問題是本節(jié)課需要解決的問題,問題之間有逐步深入的邏輯關系,問題的解決也是從現象觀察到理性分析,最后獲得認知,呈螺旋上升,符合教學規(guī)律和學生的認知規(guī)律。第四個問題是為后續(xù)的平拋運動和圓周運動做鋪墊,可以根據課堂教學時間和生源情況靈活處理,不影響本節(jié)課的教學安排。

        2 問題解決基于學生認知

        2.1 追問:曲線運動的速度方向

        若物體做單向的直線運動,速度方向是不變的。若物體運動的軌跡發(fā)生彎曲,其速度方向應該是變化的,這是一種常識性的認知。因此,如何確定曲線運動的速度方向就成為學習者的自然追問。

        方法1 現象感知:借助砂輪磨刀具炙熱的微粒從砂輪邊緣沿切線飛出,旋轉的雨傘水滴從傘邊緣也沿切線方向飛出,讓學生感知并思考微粒和水滴為什么會飛出?又為什么沿切線方向飛出?教學實踐表明,教師在教學中要留有足夠的時間讓學生觀察、討論、思考,并用“科學的語言準確地表達出來”是學生理解曲線運動速度方向的關鍵所在。

        方法2 理性分析:物體沿曲線由A運動到B,平均速度方向由A指向B,若B點向A點逐步靠近(如圖1所示),平均速度方向就會以A點為圓心逆時針轉動,當B點無限靠近A點時,平均速度方向將沿A點的切線方向。所以,做曲線運動的物體,某點的速度方向沿曲線上該點的切線方向。

        圖1 曲線運動物體的方向

        2.2 生成:曲線運動的運動性質

        曲線運動的速度方向沿曲線上該點的切線方向,因而曲線運動的速度方向時刻在改變,因速度是矢量,曲線運動是變速運動就是一種自然的生成。

        2.3 剖析:曲線運動的受力特征

        物體的運動軌跡為什么會彎曲?其動力學原因是一個需要剖析的深層問題。教材中利用由斜槽滾下的鐵球在水平面上沿直線運動,因為受到磁體的側向吸引,小球的運動軌跡發(fā)生了彎曲。由這一現象讓學生分析小球的速度方向和受力方向不在一條直線上,從而得出曲線運動的條件:當物體的速度方向與受到的合力方向不在一條直線上時,物體做曲線運動。這是一種由現象感知到理性分析再到總結歸納得出結論的過程。

        如圖2所示,可以啟發(fā)學生思考,作用在物體上的合力F有什么作用?引導學生將F沿切向和法向方向進行分解,切向方向的分力改變速度的大小;法向方向的分力改變速度的方向。物體的運動軌跡發(fā)生彎曲,物體一定受到法向力作用,這就要求物體的速度方向與所受的合力方向不在同一直線上。

        圖2 做曲線運動的物體的受力

        2.4 拓展:曲線運動的類型劃分

        曲線運動的分類方法有多種,從動力學角度分析:若物體受到的合力為恒力,物體的加速度恒定不變,屬于勻變速曲線運動;若物體受到的合力為變力,物體的加速度變化,則屬于非勻變速(或稱變加速)曲線運動。這一拓展是為后續(xù)的平拋運動和圓周運動的學習做好鋪墊。

        3 教學改進基于學習效果

        從學生的學習效果來看,教師在教學中需要關注如下兩個問題:

        一是一般曲線的切線學生畫不準,這是因為學生缺少必要的數學基礎。教學中可以借助于切線的特征引導學生在畫完“切線”后做出檢驗,將所畫的“切線”延長,若它與曲線只有一個交點,則是準確的;若它與曲線有兩個交點,則所畫的“切線”實則是一條割線,需要重新調整。

        二是對曲線運動的受力特征及其應用學生掌握得不理想,針對斜槽上滾下的小球沿水平面做直線運動的演示實驗,教師可以啟發(fā)學生思考并解決以下問題:

        1. 給你一個條形磁鐵,可以對直線運動的小球施加怎樣的影響?

        2. 若磁體放在小球的正前方,小球的運動軌跡會不會變化?速度如何變化?若磁體放在小球的正后方,情況又如何?

        3. 若磁鐵放在小球運動的直線兩側,小球的運動軌跡會有怎樣的變化?嘗試進行細致的分析。

        這樣的改進,有助于學生充分認識物體的運動軌跡是由速度和受力的方向關系決定的,有助于學生深刻理解曲線運動的動力學原因,也有助于學生掌握已知曲線走向如何畫速度方向和大概的受力方向,已知速度方向和受力方向畫大概的曲線走向。這是本節(jié)課教學中需要突破的難點。

        教師在教學中,自身重視文本研讀,基于學生需求科學設計教學問題,合理搭建認知臺階引導學生思考,幫助學生掌握學習的重點和難點,并以學習的效果為出發(fā)點和落腳點設計教學和改進教學,應該成為教師教學的常態(tài)追求。

        參考文獻:

        [1]朱欣. 關于“曲線運動的三個問題”[J]. 物理教學探討,2006,24(9):25—27.

        [2]楊倡林.“曲線運動”的教學設計[J]. 物理教學探討,2012,30(11):66—68.

        (欄目編輯 羅琬華)

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