陳 宇

（古田縣第一中學(xué)，福建 寧德 352200）

何為邏輯，現(xiàn)代漢語(yǔ)中邏輯一詞指的是思維形式的規(guī)律性體現(xiàn)。由此可以引申出教學(xué)邏輯的意義：包含思維在內(nèi)的師生教學(xué)活動(dòng)的應(yīng)用性規(guī)律。教學(xué)邏輯反映了課堂主體對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中客觀規(guī)律性的認(rèn)識(shí)以及所對(duì)應(yīng)的形式化結(jié)果，是選擇、組織教學(xué)內(nèi)容和開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)。

一、曲線運(yùn)動(dòng)的教學(xué)邏輯分析與案例設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)邏輯分析與設(shè)計(jì)

《曲線運(yùn)動(dòng)》是人教版物理必修第5章曲線運(yùn)動(dòng)第1節(jié)的內(nèi)容，教材設(shè)計(jì)初衷是模仿直線運(yùn)動(dòng)的教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)，先從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度出發(fā)引入曲線運(yùn)動(dòng)的位移、速度的特點(diǎn)，再通過(guò)飛機(jī)的起飛和蠟塊的運(yùn)動(dòng)介紹運(yùn)動(dòng)的合成與分解的思想，最后用日常生活中涉及現(xiàn)象簡(jiǎn)要概括曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。但從課堂教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，按照現(xiàn)有教材的編排和設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，暴露出以下兩個(gè)問(wèn)題。

1.從教的邏輯上看

首先，曲線運(yùn)動(dòng)的前一章是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，從最初的直線運(yùn)動(dòng)的位移速度到加速度再到牛頓第二定律，學(xué)生經(jīng)歷了從表象到本質(zhì)的認(rèn)知過(guò)程，熟悉了“受力分析—產(chǎn)生加速度—影響速度”這一由因及果的邏輯思維方式，已經(jīng)不再僅僅需要“知其然”，更渴望“知其所以然”。其次，曲線運(yùn)動(dòng)后學(xué)生將陸續(xù)學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和萬(wàn)有引力等內(nèi)容，從教材內(nèi)容的教學(xué)到考試，總有一些問(wèn)題（如變速圓周運(yùn)動(dòng)、向心力）涉及到這些運(yùn)動(dòng)形式的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)，若屆時(shí)再“亡羊補(bǔ)牢”，難免教不痛快、學(xué)不盡興。

2.從學(xué)的邏輯上看

教材從石子拋出時(shí)重力與速度不共線和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)引力與速度不共線得出曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件，這種規(guī)律的得出屬于現(xiàn)象概括，不利于學(xué)生推理探究能力的培養(yǎng)和概念的自主建構(gòu)、再應(yīng)用。再者，教材從曲線運(yùn)動(dòng)引入，在實(shí)例分析中用到的是勻速直線運(yùn)動(dòng)的蠟塊，最后又回到曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。課堂教學(xué)缺乏邏輯主線的呼應(yīng)，學(xué)生極易產(chǎn)生學(xué)習(xí)的無(wú)序感。

（二）主要教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.創(chuàng)設(shè)情境 生活實(shí)例引入新課

問(wèn)題一：什么是曲線運(yùn)動(dòng)？

引入：在生活和學(xué)習(xí)中我們經(jīng)常會(huì)看到這樣的運(yùn)動(dòng) (展示各種曲線運(yùn)動(dòng)圖片)，它們的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？

意圖1：通過(guò)現(xiàn)實(shí)情境中事物共性的概括，抽象出其物理本質(zhì)特征。得出曲線運(yùn)動(dòng)定義：軌跡是曲線的物體的運(yùn)動(dòng)。

過(guò)渡：在描述曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)用到哪些物理量？

提示：研究直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所用到的位移、速度。

意圖2：運(yùn)用比較和遷移的思維方法，意識(shí)到曲線運(yùn)動(dòng)的位移判斷還是和直線運(yùn)動(dòng)一致，是從初位置指向末位置的有向線段，但是在曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向上形成與前概念的認(rèn)知沖突，激發(fā)探究欲望。

2.結(jié)合實(shí)際 循序漸進(jìn)破解難點(diǎn)

問(wèn)題二：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向如何判斷？

活動(dòng)1：小球在軟管中的運(yùn)動(dòng)（如圖），觀察小球離開(kāi)管口A時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與軌道(曲線)有什么關(guān)系？ 若從B處離開(kāi)呢?

活動(dòng)2：觀察幾幅圖(展示圖片)描述的現(xiàn)象，說(shuō)清砂輪打磨下來(lái)的熾熱微粒，飛出去的鏈球，傘面上甩出去的雨滴分別沿著什么方向運(yùn)動(dòng)？

意圖1：做曲線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度方向并非沿位移方向，而是曲線上的某一點(diǎn)切線方向。

意圖2：曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向時(shí)刻在改變，曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。

過(guò)渡：由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知，速度改變必然存在加速度，物體一定受到合外力的作用.與熟悉的變速直線運(yùn)動(dòng)相比，曲線運(yùn)動(dòng)的受力有什么特點(diǎn)呢？

3.反證推理 層層設(shè)問(wèn)溯源追因

問(wèn)題三：物體為什么會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)？

活動(dòng)1：討論直線運(yùn)動(dòng)的種類和它們的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。

思考：①如果物體所受合外力為零、速度不為零，物體將作何運(yùn)動(dòng)？②如果物體所受合外力不為零、速度為零，物體將作何運(yùn)動(dòng)？③如果物體所受合外力不為零且與速度共線，物體將作何運(yùn)動(dòng)？④如果物體做曲線運(yùn)動(dòng)，合外力與速度應(yīng)滿足什么關(guān)系？

意圖1：利用層層設(shè)問(wèn)引導(dǎo)推理過(guò)程，充分調(diào)動(dòng)思維完成邏輯構(gòu)建。曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件為合外力不為零、速度不為零，且合外力與速度不共線！

意圖2：由演繹推理到實(shí)踐檢驗(yàn)，增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)；類比直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)所受力的特點(diǎn)將曲線運(yùn)動(dòng)分為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)和變加速曲線運(yùn)動(dòng)。

活動(dòng)3：研究合外力對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)速度的影響

思考：①合外力與速度同向和反向時(shí)對(duì)速度的影響？②合外力方向與速度方向垂直時(shí)對(duì)速度的影響？③合外力與速度方向夾角小于90度時(shí)對(duì)速度的影響？④合外力與速度方向夾角大于90度時(shí)對(duì)速度的影響？

意圖3：從熟悉的變速直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征逐步過(guò)渡到曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征，學(xué)生學(xué)會(huì)有意識(shí)的運(yùn)用分解的思想分析切向力和法向力對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的影響，教學(xué)邏輯符合由易到難的認(rèn)知規(guī)律。

例題：物體從M運(yùn)動(dòng)到N，請(qǐng)?jiān)谝韵滤膫€(gè)選項(xiàng)中選出可以表示物體作加速（減速）曲線運(yùn)動(dòng)的一項(xiàng)。

意圖4：鞏固思維成果，得出曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力總是指向軌跡的內(nèi)側(cè)的規(guī)律，并總結(jié)出曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力與速度夾角小于90度時(shí)，物體做加速曲線運(yùn)動(dòng)；曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力與速度夾角大于90度時(shí)，物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)。

4.實(shí)驗(yàn)探究 化繁為簡(jiǎn)啟發(fā)思維

問(wèn)題四：曲線運(yùn)動(dòng)的分析方法。

活動(dòng)1：以蠟塊的運(yùn)動(dòng)為例，探究合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

演示：①玻璃管不動(dòng)，讓蠟塊勻速上升②蠟塊不動(dòng)，玻璃管水平勻速運(yùn)動(dòng)③玻璃管水平勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，蠟塊沿玻璃管勻速上升。

探究：①蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡、位移？②蠟塊參與哪兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)？位移、速度？③合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系？

先使玻璃管不動(dòng)，測(cè)出蠟塊上升一段高度所需要的時(shí)間；再使玻璃管水平運(yùn)動(dòng)，測(cè)出蠟塊上升同樣高度所需要的時(shí)間。比較兩時(shí)間的大小，發(fā)現(xiàn)玻璃管不動(dòng)和玻璃管運(yùn)動(dòng)兩種情況下蠟塊上升同樣距離所需的時(shí)間幾乎相等?？梢?jiàn)，蠟塊的水平運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響其在豎直方向的運(yùn)動(dòng)；同理，蠟塊的豎直運(yùn)動(dòng)也不會(huì)影響其水平運(yùn)動(dòng)。

意圖1：通過(guò)真實(shí)情境搭建探究平臺(tái)，蠟塊的實(shí)際運(yùn)動(dòng)即合運(yùn)動(dòng)可以分解成豎直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等效性、等時(shí)性、獨(dú)立性。

活動(dòng)2：利用蠟塊模型分析教材配套習(xí)題中跳傘問(wèn)題中運(yùn)動(dòng)的合成與分解。

探究：①如何確定蠟塊的合位移與分位移？已知分位移如何計(jì)算合位移？②如何確定蠟塊的合速度與分速度？如何計(jì)算合速度？

通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系可以快速看出，蠟塊的合位移為兩個(gè)分位移的矢量和；蠟塊的合速度為兩個(gè)分速度的矢量和。它們的大小和方向都可以用數(shù)學(xué)方法計(jì)算或表示。

意圖2：運(yùn)動(dòng)的合成與分解實(shí)質(zhì)是對(duì)位移、速度、加速度的合成與分解。遵循平行四邊形定則。

5.遷移融合 新建概念鞏固深化

活動(dòng)1：從動(dòng)力學(xué)角度分析蠟塊的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡是直線的原因。

意圖1：運(yùn)用新建概念的融合解決蠟塊運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律，鍛煉從多角度分析解決問(wèn)題的綜合能力。蠟塊在豎直方向和水平方向上都在做勻速運(yùn)動(dòng)說(shuō)明蠟塊所受合力為零；蠟塊豎直方向的上浮分速度和水平方向的平移分速度都恒定，所以合速度也為定值。綜合以上兩方面可以得出蠟塊的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，軌跡為直線。

活動(dòng)2：拓展應(yīng)用、深化理解。

例題：如果物體在y方向的分速度vy = 2m/ s，而在x方向的分速度隨時(shí)間均勻變化，vx= at（a=2m/ s2），請(qǐng)?zhí)顚?xiě)表格并在坐標(biāo)紙中建立坐標(biāo)系、描繪出物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

討論：選擇比較典型的圖像展示并引導(dǎo)學(xué)生分析①分析軌跡是曲線的動(dòng)力學(xué)原因；②圖線反映的曲線運(yùn)動(dòng)其分運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；③總結(jié)研究復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)。

意圖3：再次鞏固曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征并提升科學(xué)思維素養(yǎng)。總結(jié)出研究復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的方法是將其分解成簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，“化曲為直”是其中一種重要的代表思想方法。

（三）教學(xué)邏輯總結(jié)

在高中物理知識(shí)體系中，曲線運(yùn)動(dòng)是銜接直線運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的重要一環(huán)，具有承上啟下的作用。案例旨在依循運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩條線索，通過(guò)概括、問(wèn)辯、探究、反饋等一系列活動(dòng)，使學(xué)生經(jīng)歷曲線運(yùn)動(dòng)概念的建構(gòu)過(guò)程，感受邏輯思維的力量，最終形成解決復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的有效策略。

二、課程改革應(yīng)重視教學(xué)邏輯

一方面，教學(xué)邏輯并不是一成不變的，而是一個(gè)再創(chuàng)造過(guò)程。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)是教師運(yùn)用教材進(jìn)行課堂教學(xué)的依據(jù)，如何把握教學(xué)內(nèi)容的深、廣度既要參照教材，又要滲透教師對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)會(huì)并結(jié)合豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。只有這樣才能更具體，更充實(shí)，更生動(dòng)地完成教學(xué)的實(shí)施。另一方面，教學(xué)邏輯是一個(gè)教學(xué)融合、循序漸進(jìn)的思維體系。教學(xué)邏輯的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮教的邏輯和學(xué)的邏輯的融合，在物理學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的前提下，要能依循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和邏輯思維特點(diǎn)，在“知識(shí)、認(rèn)知、教學(xué)”的三序合一的理念指引下設(shè)計(jì)出更為有序的教學(xué)層次。只有做到以上兩點(diǎn)，才能使學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)真正實(shí)踐于物理課堂。