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        基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)分析
        ——以“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例

        2018-11-01 10:53:52
        物理之友 2018年10期
        關(guān)鍵詞:平拋運(yùn)動(dòng)初速度小球

        (南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097)

        1 引言

        物理核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育的過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力?;谡n程價(jià)值的追求,在物理教學(xué)中應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,給學(xué)生留下對(duì)他們終身發(fā)展最有價(jià)值的東西。越來越多的物理教育工作者接受和推崇該理念,并在自己的教學(xué)實(shí)踐中不斷嘗試。筆者以某中學(xué)物理教師的“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例,分析該教學(xué)實(shí)施中是如何體現(xiàn)物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的,并指出其中需改進(jìn)之處。

        2 基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)分析

        教學(xué)片段一:新課導(dǎo)入

        教師播放PPT,呈現(xiàn)三幅圖片。

        師:關(guān)于汽車飛起越過湍急河流的圖片,這輛車到達(dá)最高點(diǎn)之后落到對(duì)岸的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)?關(guān)于滑雪運(yùn)動(dòng)員飛躍的圖片,滑雪運(yùn)動(dòng)員從山坡頂端水平飛出后做什么運(yùn)動(dòng)?關(guān)于飛機(jī)投彈的圖片,水平飛行的飛機(jī)投出炸彈,炸彈做什么運(yùn)動(dòng)?這幾個(gè)運(yùn)動(dòng)有何共同特點(diǎn)?

        生:都是做曲線運(yùn)動(dòng),都有初速度。

        師:初速度有什么特點(diǎn)?

        生:水平向前。

        師:大家發(fā)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線、初速度水平向前,還可從其他角度發(fā)現(xiàn)什么特點(diǎn)嗎?從受力角度會(huì)發(fā)現(xiàn)什么特點(diǎn)呢?

        生:只受重力。

        師:只受重力嗎?沒有空氣阻力?

        生:空氣阻力可以忽略。

        師:通常這樣的運(yùn)動(dòng)不計(jì)空氣阻力。關(guān)于這3個(gè)運(yùn)動(dòng),在空氣阻力不計(jì)的情況下,它們都屬于平拋運(yùn)動(dòng)。

        上述新課導(dǎo)入,教師利用三幅圖片展現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景中物體的運(yùn)動(dòng),生動(dòng)形象,豐富了學(xué)生的直觀印象,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的感性思維。通過一步步設(shè)問,讓學(xué)生明白這類運(yùn)動(dòng)都是平拋運(yùn)動(dòng),從核心素養(yǎng)的“物理觀念”角度,學(xué)生逐漸形成對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí),并了解了生活現(xiàn)象中包含平拋運(yùn)動(dòng),能描述自然界中的此類圖景;從“科學(xué)思維”角度,學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的模型形成初步的建構(gòu);從“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”角度,該新課導(dǎo)入激發(fā)了學(xué)生去學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲,在小組討論中能主動(dòng)與他人合作,基于頭腦中已有的認(rèn)知和教師引導(dǎo)表達(dá)自己的觀點(diǎn),不知不覺中滲透了科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境(STSE)的教育,使學(xué)生意識(shí)到原來生活場(chǎng)景中處處隱含物理知識(shí)。教師不僅要教會(huì)學(xué)生解決“模型化”問題,更要啟發(fā)學(xué)生思維,解決與生活相關(guān)的問題,為后續(xù)學(xué)習(xí)與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。此外,學(xué)生在回答“只受重力”時(shí),教師適當(dāng)提醒空氣阻力可忽略,保護(hù)了學(xué)生的自尊心,讓學(xué)生感覺親切,即使回答錯(cuò)誤或不全面也并不可怕。

        同時(shí),該段引入也存在一些不足之處。譬如,利用汽車越過湍急河流的圖片,雖然從學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)來看,該圖片驚險(xiǎn)刺激,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的視覺感官,吸引學(xué)生的注意力,但之后教師的設(shè)問:“這輛車到達(dá)最高點(diǎn)之后落到對(duì)岸的過程中是什么運(yùn)動(dòng)?”教師的意圖是希望學(xué)生體會(huì)此處“最高點(diǎn)”的含義:有水平向前的初速度,豎直方向上初速度為0,且只在重力作用下運(yùn)動(dòng),但實(shí)際上對(duì)于這個(gè)問題學(xué)生很難聯(lián)系到平拋運(yùn)動(dòng),學(xué)生可能單憑經(jīng)驗(yàn)覺得它是一曲線運(yùn)動(dòng),所以在此處,教師不妨設(shè)置一懸念,讓學(xué)生思考“最高點(diǎn)”的含義。再如:學(xué)生從運(yùn)動(dòng)軌跡和速度兩方面回答了“運(yùn)動(dòng)的共同特點(diǎn)”后,教師追問:還可以從哪些角度分析?學(xué)生無回應(yīng),此時(shí)教師便直接提示學(xué)生從力的角度去思考。筆者認(rèn)為,在提問時(shí),教師可以做一些適當(dāng)?shù)匿亯|,如回顧之前學(xué)過的某種運(yùn)動(dòng),當(dāng)時(shí)是從速度、位移、受力等角度去分析,然后再讓學(xué)生回答這問題,學(xué)生便會(huì)想到要從哪些角度去回答,從而避免冷場(chǎng)。

        教學(xué)片段二:平拋運(yùn)動(dòng)的定性探究

        師:下面來看一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)(如圖1),上面斜槽的末端切線水平,小球從一定高度釋放,飛出后做平拋運(yùn)動(dòng);下面斜槽的末端接一水平軌道,小球落下后,在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在要對(duì)比兩者的運(yùn)動(dòng)情況,那么前提是什么?

        圖1

        生:從斜槽上滑下的高度相同。

        師:確保高度相同是為什么?

        生:保證從斜槽上落下時(shí)速度相同。

        老師接通電源,電磁鐵吸附小球。

        師:現(xiàn)在把電源切斷,電磁鐵磁性沒了,兩小球同時(shí)落下,如果它們水平方向的運(yùn)動(dòng)是一樣的,會(huì)怎樣?

        生:相碰。

        老師演示,兩小球確實(shí)相碰。

        物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑,在上述教學(xué)片段中,教師利用對(duì)比實(shí)驗(yàn),使學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的觀念有了更直觀的理解。學(xué)生具有建構(gòu)模型的意識(shí),會(huì)把平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解,能夠推理預(yù)測(cè)并解釋接下來發(fā)生的兩球相撞現(xiàn)象。對(duì)于教師提出的“兩小球同時(shí)落下,如果它們水平方向的運(yùn)動(dòng)是一樣的,會(huì)怎樣?”雖然學(xué)生沒有親自操作,但依據(jù)教師所做的實(shí)驗(yàn),獲取證據(jù),具有合作與交流的意愿。此外,對(duì)于小球落下相撞過程過于短促,學(xué)生不便于觀看的問題,可引導(dǎo)學(xué)生提出改進(jìn)措施,這也是對(duì)學(xué)生反思能力的培養(yǎng)。

        教學(xué)片段三:分析小球運(yùn)動(dòng)的頻閃照片

        學(xué)生通過小組討論,得出結(jié)論:小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)、豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),教師用PPT呈現(xiàn)小球運(yùn)動(dòng)的頻閃照片。

        師:怎樣利用這張圖片證明小球在水平方向上是勻速運(yùn)動(dòng)?

        生:過小球作垂直于X軸的直線,如果在水平方向間距相同,就說明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

        師:如何證明豎直方向是自由落體呢?

        生:過小球作垂直于Y軸的直線,算出位移差Δs。

        師:運(yùn)用的是哪個(gè)公式?

        生:在勻加速直線運(yùn)動(dòng)中,相鄰相同時(shí)間內(nèi)位移差相同。

        師:相鄰相同時(shí)間內(nèi)位移差Δs=gT2,頻閃頻率為25Hz,則T=0.04s,如此可計(jì)算出g。

        學(xué)生點(diǎn)頭,表示贊同。

        師:對(duì)嗎?Δs是在照片上量出來的,它跟實(shí)際自由下落的位移差一樣嗎?

        生:不一樣。

        師:所以用上述方法能不能算出重力加速度?

        生:不能。

        師:在理論上是可以的,但在現(xiàn)有情況下,我們不知道自由落體下落的距離與照片中距離的比例關(guān)系,所以沒法計(jì)算。

        在上述片段中教師簡(jiǎn)單說明了用頻閃照片記錄小球的平拋運(yùn)動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生利用頻閃照片來分析小球在水平和豎直方向上的運(yùn)動(dòng),學(xué)生積極思考,從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行探究,找出運(yùn)動(dòng)規(guī)律。學(xué)生想到:過小球作垂直于X軸的直線,若間距相同能說明水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),這是基于先前所學(xué)的知識(shí),合理進(jìn)行知識(shí)遷移,體現(xiàn)了“物理觀念”的培養(yǎng)要求。在此過程中,教師先后在黑板上寫“理論分析”—“科學(xué)探究”,這其實(shí)是在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)。

        3 結(jié)語

        這節(jié)課的教學(xué)踐行了培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的理念,在整個(gè)過程中教師起引導(dǎo)作用,啟發(fā)學(xué)生思考,通過手腦并用,豐富學(xué)生的物理觀念、促進(jìn)科學(xué)思維的形成。同時(shí)通過定性和半定量的實(shí)驗(yàn)探究,讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)方法。用多種手段激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

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