(1.廣東省英德市教師發(fā)展中心,廣東 清遠 513000;2.廣東省英德市第一中學,廣東 清遠 513000)

《普通高中物理課程標準(2017年版)》指出：創(chuàng)設(shè)情境進行教學,對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。[1]課堂是落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)任務(wù)的主陣地,課堂教學中要重視情境的創(chuàng)設(shè),強化物理知識與生活生產(chǎn)的聯(lián)系。

“勻變速直線運動與汽車行駛安全”體現(xiàn)了物理規(guī)律與生活實際的緊密聯(lián)系，教學設(shè)計中可以通過真實情境的創(chuàng)設(shè),激發(fā)學生解決問題的內(nèi)驅(qū)力,讓學生經(jīng)歷問題解決的過程,感悟原理、內(nèi)化品質(zhì)、提升能力,形成必備的品質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1 教學設(shè)計

1.1 教材分析

“勻變速直線運動與汽車行駛安全”是廣東教育出版社出版的普通高中物理必修1第二章的最后一節(jié)內(nèi)容,主要闡述勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用和汽車行駛安全。要求學生掌握知識的同時，還要落實社會責任感的培養(yǎng)任務(wù)。編寫理念是以實際情境為背景,建構(gòu)物理模型,利用勻變速直線運動規(guī)律解決實際問題,同時通過實際情境的分析和定量計算,明白各個因素是怎樣影響汽車行駛安全的。

1.2 學情分析及對策

(1) 心理特點

① 現(xiàn)狀:學生有著較為濃厚的數(shù)學、物理等學科的學習興趣,但不夠認真細致、科學理性；

② 對策:通過問題驅(qū)動、尋找證據(jù)和角色扮演的方式開展教學。

(2) 知識儲備

① 現(xiàn)狀:學生對運動的描述已經(jīng)有一定的理解,初步熟悉勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用,對于較復雜的運動過程和對象尚不夠清晰；

② 對策:將較復雜問題進行分解,有層次、遞進式呈現(xiàn)問題,螺旋式提升學生的科學思維能力。

(3) 學法思維

① 現(xiàn)狀:學生能在熟悉問題情境中根據(jù)需要選用恰當?shù)奈锢砟Ｐ徒鉀Q直線運動問題,但停留在經(jīng)驗層次；

② 對策:設(shè)置實際情境讓學生學會提出問題,尋找證據(jù),分析證據(jù),習得“解決問題”的思維途徑和策略。

(4) 能力儲備

① 現(xiàn)狀:學生能對常見的物理現(xiàn)象進行分析和推理,但將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型的模型建構(gòu)能力不足；

② 對策:設(shè)置實際情境讓學生經(jīng)歷觀察、思考、分析和建模過程,提升學生的思維品質(zhì)。

1.3 教學目標

(1) 物理觀念

知道汽車行駛的反應(yīng)時間和剎車時間,能用運動學公式求解反應(yīng)距離和剎車距離,培養(yǎng)運用物理學規(guī)律解決實際問題的習慣。

(2) 科學思維

能分析汽車行駛的實際問題,綜合應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律解決汽車行駛的復雜問題,在對汽車行駛的不同階段的分析推斷中,培養(yǎng)綜合分析、科學推理的能力。

(3) 科學探究

通過汽車行駛安全問題與物理規(guī)律的關(guān)系探究,理解物理與生活、社會的關(guān)系。

(4) 科學態(tài)度與責任

通過計算推斷飲酒、疲勞駕駛發(fā)生交通事故的危害,培養(yǎng)應(yīng)用物理原理防止事故發(fā)生的習慣,具有應(yīng)用科學保障社會安全的意識。[2]

1.4 教學重點和難點

重點：把實際物體的運動簡化，建立物理模型，應(yīng)用運動規(guī)律解決交通安全問題；汽車安全行駛和交通規(guī)則等生活實際問題的理解和應(yīng)用。

難點：應(yīng)用物理知識分析解決汽車安全行駛問題。

2 教學過程

2.1 情境引入

播放交通事故新聞報道,學生獲取其關(guān)鍵信息，進行事故原因分析。

分組討論后小組長匯報,老師總結(jié)并板書。雨天,前車路況不熟、突然剎車,后車車速太快、跟車太近、剎車不及等,并逐一分析每個原因?qū)κ鹿十a(chǎn)生的影響。

設(shè)計意圖：以新聞報道創(chuàng)設(shè)情境,培養(yǎng)學生處理信息、提煉關(guān)鍵信息的能力,讓學生對道路交通安全事故有更深的感受和思考,引出課題。

2.2 角色扮演

假如你是這次交通事故的辦案交警,需要調(diào)查事故發(fā)生過程及原因,進行事故責任的認定,該如何開展事故調(diào)查工作？

問題1:為了調(diào)查事故發(fā)生過程及原因，主要從哪些方面進行？

引導學生從酒駕、超速、車距、疲勞駕駛等方面進行調(diào)查。

問題2:現(xiàn)場需要測量哪些數(shù)據(jù)？該數(shù)據(jù)指向哪個物理量或物理過程？

學生分組討論后展示交流,歸納成表1。

表1

設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)角色扮演的情境,激發(fā)學生的學習熱情和解決問題的內(nèi)驅(qū)力。

2.3 問題驅(qū)動,解決問題

在一次高速公路上發(fā)生追尾交通事故中,交警通過現(xiàn)場酒精檢測，顯示兩司機均無酒駕,首先考慮司機是否違反限速規(guī)定。

交規(guī)鏈接：《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第78條規(guī)定：高速公路應(yīng)當標明車道的行駛速度,最高車速不得超過每小時120公里,最低車速不得低于每小時60公里(圖1)。

圖1

2.3.1是否違反限速要求

問題1:經(jīng)詢問確定,前車司機在超車道上看到前方道路有散落物時立即剎車,車剛停下來時被后車追尾,警察測量前車剎車痕跡長度為52m,根據(jù)路面及輪胎花紋確定剎車過程的加速度為6m/s2,請通過計算判斷前車是否違反限速要求。[3]

結(jié)論：前車初速度為90km/h,根據(jù)交規(guī)對高速公路超車道的限速要求(110 km/h～120 km/h),前車違規(guī)占用超車道。

問題2:后車在看到前車剎車尾燈亮后立即剎車,測量后車的剎車痕跡為100m。根據(jù)兩車損壞程度及司機提供的證據(jù),后車以36km/h撞上前車,若后車剎車過程的加速度為6m/s2,請通過計算判斷后車是否違反限速要求。[3]

結(jié)論：后車初速度為130km/h,屬于超速駕駛。兩輛車均違反了高速道路限速要求,交警需要進一步判斷后車是否按要求保持安全距離。

設(shè)計意圖：通過交規(guī)鏈接,引導學生重視交通法規(guī)。通過簡化抽象、建立物理模型,應(yīng)用勻變速直線運動規(guī)律解決問題。

2.3.2 反應(yīng)時間

(1) 體驗反應(yīng)時間:讓學生兩人一組,一同學捏住直尺上端,一同學大拇指與食指之間距離保持3cm左右,與直尺下端零刻線保持水平,在沒有任何預示的前提下,突然放開直尺,另一同學盡快用手指去夾住它,思考：為什么總是夾不到零刻線處？

(2) 測量反應(yīng)時間:實驗中第一次當對方?jīng)]注意時突然放手,另一次對方集中注意力時突然放手,測出兩次尺子下落的高度。

設(shè)計意圖：通過兩次實驗的不同結(jié)果,讓學生體驗影響反應(yīng)時間的因素,激發(fā)學生的學習興趣,感受正常反應(yīng)和非正常反應(yīng)(疲駕,酒駕等)對汽車安全行駛的影響,認識反應(yīng)時間的長短對汽車安全行駛的極端重要性,增強學生的社會責任意識。[4]

2.3.3 是否保持安全距離

交規(guī)鏈接：《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第80條規(guī)定：機動車在高速公路上行駛,車速超過每小時100公里時,應(yīng)當與同車道前車保持100米以上的距離,車速低于每小時100公里時,與同車道前車距離可以適當縮短,但最小距離不得少于50米(圖2)。

圖2

問題3:交警經(jīng)過調(diào)查得知前車司機已經(jīng)連續(xù)駕駛幾個小時,反應(yīng)時間約為3s,后車司機駕駛時間不長,反應(yīng)時間約為0.5s,則事故發(fā)生前,后車是否與前車保持了安全距離？

結(jié)論：事故發(fā)生前,后車未按要求保持安全距離。

2.4 總結(jié)與評價

通過扮演交警角色調(diào)查一起交通事故的原因，反映超速、疲勞駕駛的危害性和保持安全距離的必要性,應(yīng)用勻變速直線運動規(guī)律知識解決實際問題,同時學習相關(guān)的交通法規(guī)。

3 貼近生活,融合科技

(1) 結(jié)合圖3所示的交通標志牌,對家人提出關(guān)于汽車行駛安全的建議,并在乘車中提醒監(jiān)督。

圖3

(2) 自動駕駛汽車

情境：播放自動駕駛汽車視頻(圖4)，自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作,自動安全地操作機動車輛。

圖4

設(shè)計意圖：讓學生明白許多交通法規(guī)的制定都有物理根據(jù),從而能更自覺地遵守交通安全法,體驗物理與生活的緊密聯(lián)系。通過前沿科技的介紹,引導學生關(guān)注科技進步,開闊視野、熱愛生活、憧憬未來。

4 課后拓展

(1) 交通安全法規(guī)定機動車在高速公路上行駛時,遇到有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件,應(yīng)當遵守下列規(guī)定：在能見度小于200m時,開啟霧燈、近光燈、示廓燈和前后位燈,車速不得超過60km/h,與同車道前車保持100m以上的距離。請你從物理學的角度分析其制定的原因及內(nèi)涵。

(2) 假期里你和家人準備自駕外出旅行,出發(fā)前和行車路上為了確保行車安全,你該做好哪些工作？可以用學過的知識解釋一下嗎？

設(shè)計意圖：利用開放性的真實問題情境,強化物理知識與生活生產(chǎn)的聯(lián)系,讓學生學以致用,提高學生應(yīng)用物理知識解決生活實際問題的能力。

5 反思與評價

5.1 知學情,定對策

教學設(shè)計應(yīng)根據(jù)學生的認知特點、知識儲備等制定有效的對策開展教學，在課堂教學中充分發(fā)揮教師的主導作用,重視學生的學習過程,積極實施自主、合作、探究的學習方式,針對綜合性和拓展性較強的教學內(nèi)容設(shè)置有梯度的問題,螺旋式驅(qū)動學生完成學習任務(wù)。

5.2 結(jié)構(gòu)簡,理念新

教學設(shè)計以“事故調(diào)查”方式呈現(xiàn),引導學生觀察、思考,尋找證據(jù),將超速、安全距離、反應(yīng)時間、疲勞駕駛等問題融入其中,注重培養(yǎng)學生的問題意識、證據(jù)意識和應(yīng)用科學方法分析問題和解決問題的能力。

5.3 創(chuàng)情境,重思維

教學設(shè)計從解決實際問題出發(fā),將知識應(yīng)用置于具體的實際情境之中，將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型,合理使用證據(jù)得出結(jié)論,綜合應(yīng)用物理知識解決實際問題,并指導學生的生活實踐。

5.4 明目標,育素養(yǎng)

培養(yǎng)學生分析相關(guān)現(xiàn)象或事實,提出并準確表述可探究的物理問題,分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律,形成合理的結(jié)論。在綜合應(yīng)用所學的物理知識解決實際問題的過程中，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng),真正實現(xiàn)從解題向解決問題轉(zhuǎn)變。