卞志榮

（江蘇省天一中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214101）

“曲線運(yùn)動(dòng)”是人教版必修第2冊(cè)第5章第1節(jié)教學(xué)內(nèi)容.這節(jié)內(nèi)容看似簡(jiǎn)單，但蘊(yùn)含了極其豐富的思想和方法，教材編寫(xiě)充滿著課程改革的時(shí)代氣息和物理學(xué)科的鮮明特點(diǎn).

首先，教材編排邏輯性，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律.用教育心理學(xué)的理念安排教學(xué)內(nèi)容，有層次.遵循從現(xiàn)象到本質(zhì)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，知識(shí)與能力相結(jié)合，書(shū)本與實(shí)際相聯(lián)系，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究熱情.

其次，注重實(shí)驗(yàn)探究，提倡探究學(xué)習(xí).強(qiáng)調(diào)知識(shí)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，注重學(xué)生認(rèn)知過(guò)程中的方法與體驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和掌握物理學(xué)的研究方法很有幫助.

第三，創(chuàng)設(shè)實(shí)際情境，豐富學(xué)生感性認(rèn)識(shí).讓學(xué)生通過(guò)觀察，大膽猜想，質(zhì)疑問(wèn)難，尋找論據(jù)，探索現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律.通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論探究，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)學(xué)生活動(dòng)和教學(xué)交互性.

第四，教材內(nèi)容精當(dāng)，利于教學(xué)方式轉(zhuǎn)變.新教材沒(méi)有像老教材那樣，把“運(yùn)動(dòng)的合成和分解”放到本節(jié)之中，給足了教師創(chuàng)造性使用教材的空間，便于教的方式的改變，也為學(xué)生留足了探究學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間.

第五，實(shí)驗(yàn)探究與理論探究相結(jié)合.數(shù)學(xué)思想和方法的應(yīng)用為學(xué)生理論探究插上了有力的翅膀.開(kāi)闊了學(xué)生的視野，體會(huì)到了探究的兩種方法和不同學(xué)科的交叉滲透.

從以上分析可以看出，新教材給教學(xué)提供了實(shí)施素養(yǎng)培養(yǎng)的良好素材，但我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)施時(shí)也不能照本宣科，應(yīng)該用我們的教學(xué)智慧，在培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力上創(chuàng)造性地使用教材，精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案.

基于深度學(xué)習(xí)理論，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)重新思考了以下問(wèn)題：（1）“為什么教的問(wèn)題”即素養(yǎng)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位；（2）“教什么的問(wèn)題”即要提供什么樣的課程或者教學(xué)內(nèi)容；（3）“怎么教的問(wèn)題”這是教學(xué)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，即通過(guò)什么樣的策略和方法才能使學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，并實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)；（4）“教得怎么樣的問(wèn)題”即教學(xué)評(píng)價(jià)的問(wèn)題.［1］在此基礎(chǔ)上，為了確保深度教學(xué)設(shè)計(jì)更加規(guī)范且邏輯性更強(qiáng)，我們研制了指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖（如圖1）.

圖1 面向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)

在“曲線運(yùn)動(dòng)”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，如何引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，我們進(jìn)行了積極的探索.

1 在概念和規(guī)律建立時(shí)的深度學(xué)習(xí)

1.1 探究曲線運(yùn)動(dòng)速度方向

按教材僅用砂輪打磨道具和投擲鏈球這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象（如圖2）得出曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿軌跡切線方向的普遍規(guī)律，顯然有點(diǎn)論據(jù)不夠充分，即便是教師增加了滴上紅墨水的旋轉(zhuǎn)陀螺的演示實(shí)驗(yàn)（如圖3）也不足以證明.因?yàn)橐陨?個(gè)現(xiàn)象都是圓周運(yùn)動(dòng)，不具有普遍性，若是這樣把結(jié)論強(qiáng)加于學(xué)生，學(xué)生也能勉強(qiáng)接受，但這不利于學(xué)生物理觀念和科學(xué)思維的正確形成.為此，筆者的做法是讓全體學(xué)生通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)，探究結(jié)論.實(shí)驗(yàn)①讓小球從斜槽軌道適當(dāng)高度釋放，小球獲得一定的初速度進(jìn)入曲線軌道板運(yùn)動(dòng)，小球在水寫(xiě)布上留下清晰的運(yùn)動(dòng)軌跡；實(shí)驗(yàn)②把軌道板從不同位置移去，探究小球從不同點(diǎn)離開(kāi)軌道的運(yùn)動(dòng)方向是沿切線方向（如圖4）.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)后為了引發(fā)學(xué)生更深層次的學(xué)習(xí)，我們及時(shí)提出了下列問(wèn)題：① 你知道小球離開(kāi)軌道為什么是直線運(yùn)動(dòng)嗎？引導(dǎo)學(xué)生能將學(xué)過(guò)的慣性知識(shí)以及力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系遷移至此；② 小球沿軌道上某點(diǎn)飛出的直線為什么就是切線呢？很自然地過(guò)渡到理論探究：通過(guò)極限的思想方法從數(shù)學(xué)角度和物理學(xué)的角度分析論證一般性的曲線運(yùn)動(dòng)的方向沿軌道上該點(diǎn)的切線方向（如圖5），使得結(jié)論更具有普遍性.從而實(shí)現(xiàn)了認(rèn)識(shí)從特殊到一般，從感性到理性的質(zhì)的飛躍，同時(shí)感知到實(shí)驗(yàn)探究和理論探究同樣具有強(qiáng)大的魅力，學(xué)生視野得到了開(kāi)闊.

圖2

圖3

圖4

圖5

1.2 探究曲線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件

物體做曲線運(yùn)動(dòng)條件的探究是本節(jié)課的又一個(gè)重點(diǎn).我們承上啟下利用課本第5頁(yè)“練習(xí)與應(yīng)用”第2題（如圖6），在河道上任意選幾點(diǎn)讓學(xué)生畫(huà)出速度的方向并提出問(wèn)題：① 流水的速度方向有什么特點(diǎn)？引導(dǎo)得出曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)；② 曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，其受力有什么特點(diǎn)？讓學(xué)生經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)短的討論后得出：受合外力不為0且合外力的方向與速度方向不在同一直線上，否則也可以做變速直線運(yùn)動(dòng).由此升華了學(xué)生對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí).

圖6

結(jié)論是否正確呢？接下來(lái)4人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.實(shí)驗(yàn)器材：小球、斜槽軌道、條形磁鐵、長(zhǎng)方形木板、白紙、圖釘.實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生畫(huà)出小球運(yùn)動(dòng)軌跡及磁鐵對(duì)應(yīng)位置.投影學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7，并讓學(xué)生歸納總結(jié)出曲線運(yùn)動(dòng)的條件是：物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上.學(xué)生經(jīng)歷理論分析和實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程獲得曲線運(yùn)動(dòng)的條件遠(yuǎn)比我們的灌輸要牢固得多.但深度學(xué)習(xí)不應(yīng)停留在知識(shí)的獲得，更重要的是學(xué)生能用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的提升.為此，我們創(chuàng)設(shè)了以下幾個(gè)原始問(wèn)題來(lái)促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步深度學(xué)習(xí).

圖7

原始問(wèn)題1.某質(zhì)點(diǎn)在恒力F作用下從A點(diǎn)沿圖中曲線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)后，質(zhì)點(diǎn)受到的力突然反向，則它從B點(diǎn)開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是圖8中的哪條線？

圖8

原始問(wèn)題2.汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛.如圖9所示中分別畫(huà)出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的4種方向，你認(rèn)為哪一幅圖符合實(shí)際情況？

圖9

原始問(wèn)題3.籃球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)深受大家喜愛(ài)的體育項(xiàng)目.某同學(xué)投出的籃球沿著優(yōu)美的弧線穿過(guò)籃筐，圖10中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的是哪一點(diǎn)？請(qǐng)你畫(huà)出籃球經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的速度方向和受力方向，并指出力與速度方向有何不同點(diǎn)？

圖10

根據(jù)所學(xué)知識(shí)解釋此不同點(diǎn)帶來(lái)的結(jié)果是什么？自然過(guò)渡到曲線運(yùn)動(dòng)中受力與速度成銳角和鈍角的不同之處：合力沿切線方向的分力F1產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小；沿經(jīng)向的分力F2產(chǎn)生徑向加速度，改變速度的方向.所以圖甲質(zhì)點(diǎn)做減速曲線運(yùn)動(dòng)，圖乙質(zhì)點(diǎn)做加速曲線運(yùn)動(dòng).（如圖11），又一次在實(shí)際情境中，深化了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、力的合成和分解、牛頓第二定律的遷移應(yīng)用，使得學(xué)生的質(zhì)疑能力和批判性思維又一次得到了應(yīng)用和發(fā)展.

圖11

2 在原始問(wèn)題項(xiàng)目研究中的深度學(xué)習(xí)

原始問(wèn)題是指自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中未被抽象加工的典型現(xiàn)象.它具有客觀真實(shí)性、生態(tài)性、隱蔽性、遷移性和開(kāi)放性的特點(diǎn)，決定了其解決過(guò)程必然是探索和發(fā)現(xiàn)的過(guò)程.面對(duì)客觀、真實(shí)的原始問(wèn)題，學(xué)生很難找到可以直接模仿的題型，需要學(xué)生從問(wèn)題中捕捉信息、建立模型，靈活遷移知識(shí)和方法，尋找解決問(wèn)題方案，無(wú)疑對(duì)學(xué)生的素養(yǎng)和能力提升具有極大好處.［2］表1所列與本教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的3個(gè)來(lái)自生活中的原始問(wèn)題，由于課堂時(shí)間限制，只能選擇其中一例讓學(xué)生在課上進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，其他兩例可以安排在課后進(jìn)行研究性學(xué)習(xí).

表1 與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的原始問(wèn)題及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

圖12

圖13

圖14

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了新課程倡導(dǎo)的3種教學(xué)方式：參與式、探究式、主體活動(dòng)式.如曲線運(yùn)動(dòng)速度概念的建立，教師不是匆忙告知，而是通過(guò)多種現(xiàn)象觀察，獲得感性認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)猜想獲得初步結(jié)論，用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行理論分析，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究獲得普遍結(jié)論.整節(jié)課在情境創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)、實(shí)驗(yàn)探究、原始問(wèn)題項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行了大膽嘗試和創(chuàng)新，引導(dǎo)、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在“做中學(xué)，研中思”.課堂充滿了思維的挑戰(zhàn)，智慧的碰撞，創(chuàng)造的火花.有意義的深度學(xué)習(xí)伴隨著學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開(kāi)而落地生根.