摘 要：在高中物理教學(xué)過(guò)程中，教師要對(duì)課堂教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，提高課堂教學(xué)的效率.在高中物理曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)的時(shí)候，教師借助自制教具來(lái)引導(dǎo)學(xué)生從抽象的曲線運(yùn)動(dòng)理論轉(zhuǎn)化為具象的運(yùn)動(dòng)模擬與認(rèn)知，加深學(xué)生對(duì)于理論的學(xué)習(xí)與理解.本文分析了在高中物理曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，如何利用自制教具來(lái)創(chuàng)新課堂教學(xué)的情境、活躍學(xué)生的思維，并對(duì)教具教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行反思與優(yōu)化.

關(guān)鍵詞：高中物理；曲線運(yùn)動(dòng)；自制教具；課堂教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）30-0095-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡(jiǎn)介：李佳（1989.12-），男，江蘇省常熟人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

高中課堂教學(xué)不能僅做知識(shí)灌輸和組織題海戰(zhàn)術(shù)，而是要活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神.在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)的過(guò)程中，教師利用自制教具來(lái)豐富學(xué)生的思維認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生利用自制教具將抽象的物理知識(shí)具體化、形象化，不僅可以在課堂上給學(xué)生帶來(lái)新鮮感，還能夠激發(fā)學(xué)生的熱情，吸引學(xué)生參與到物理課堂中，既可以夯實(shí)現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，又能夠通過(guò)自制教具靈活探究抽象的物理知識(shí)，探索、創(chuàng)新物理學(xué)習(xí)的方法，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、探究能力，保障課堂教學(xué)效率的提升^[1].

1 自制教具在高中物理課堂中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在高中物理教學(xué)的過(guò)程中，教師鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具的選擇，制作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教具，同步鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力.

1.1 活用自制教具激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性

在物理課堂上，教師重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)興趣.通過(guò)激發(fā)興趣，學(xué)生的課堂參與積極性更高，跳出傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí)，動(dòng)手參與物理學(xué)習(xí).一種有效方式是利用自制教具調(diào)動(dòng)學(xué)生參與熱情，讓他們親自動(dòng)手、實(shí)驗(yàn)，體會(huì)和掌握物理知識(shí).為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐制作和使用教具.這樣的親身實(shí)踐使學(xué)生更深入理解物理原理，同時(shí)培養(yǎng)他們的觀察力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決能力.此外，教師還可以組織學(xué)生參加小組項(xiàng)目，共同設(shè)計(jì)和制作復(fù)雜教具，如電路實(shí)驗(yàn)板、力學(xué)模型等.通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)生們互相交流和合作，共同完成項(xiàng)目，并在最終展示中展示成果.這種參與式學(xué)習(xí)模式激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和探究精神，增強(qiáng)他們對(duì)物理學(xué)科的興趣和自信心.課堂上，教師應(yīng)注重激勵(lì)和贊揚(yáng)學(xué)生，及時(shí)給予肯定和鼓勵(lì)^[2].

1.2自制教具可以建立直觀的物理認(rèn)知現(xiàn)象，輔助學(xué)生理解知識(shí)內(nèi)涵

自制教具的優(yōu)勢(shì)在于調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上的積極性，為他們建立直觀的認(rèn)知印象.通過(guò)自制教具，學(xué)生能更直觀地理解物理現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)軌跡等知識(shí)，從而更好地輔助他們掌握理論知識(shí).在教具的實(shí)際場(chǎng)景搭建下，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撧D(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、模型模擬現(xiàn)象，充分地將理論與實(shí)踐融合在一起，將外部知識(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在知識(shí)，輔助學(xué)生掌握物理理論，應(yīng)用在實(shí)際物理問(wèn)題的分析和解決中^[3].

1.3 自制教具培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的實(shí)踐能力

在自制教具設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)他們一起進(jìn)行教具的設(shè)計(jì)和制作.在這一過(guò)程中，學(xué)生需充分發(fā)揮頭腦風(fēng)暴、發(fā)散思維的能力，并在動(dòng)手制作過(guò)程中不斷創(chuàng)新和實(shí)踐.在自制教具和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師需要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行自我分析和思考.學(xué)生在自主總結(jié)思路后，實(shí)施教具的制作和實(shí)驗(yàn)?zāi)M.自制教具課堂活動(dòng)能訓(xùn)練學(xué)生的自主分析、思考能力，創(chuàng)造實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)，輔助學(xué)生構(gòu)建自主的知識(shí)體系，從而提高他們的自學(xué)能力和構(gòu)建能力.

2 在高中物理“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中活用自制教具的策略

曲線運(yùn)動(dòng)是高中物理知識(shí)體系中非常重要、核心的知識(shí)模塊.在為學(xué)生介紹曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，要從曲線運(yùn)動(dòng)的概念、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向、曲線運(yùn)動(dòng)的條件等入手，曲線運(yùn)動(dòng)是一個(gè)需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)的模塊，但是學(xué)生對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)的研究多是停留在平面、二維圖像的分析上，缺少立體的認(rèn)知，對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)的研究也停留在理論層面^[4].

利用自制教具的模式，教師可以在課堂上構(gòu)建實(shí)際的問(wèn)題研究場(chǎng)景.通過(guò)自制的教學(xué)工具，針對(duì)性地為學(xué)生進(jìn)行理論分析與講解，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、探索和體會(huì)曲線運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.這樣，學(xué)生可以直觀地觀察曲線運(yùn)動(dòng)的路線，并分析影響曲線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的各種因素.

在自制教具設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用自制教具讓學(xué)生直觀體會(huì)物理現(xiàn)象，深入理解物理知識(shí)的內(nèi)涵.此外，教具還可以幫助突破物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的局限和不足.通過(guò)在一個(gè)較為簡(jiǎn)單的情境中理解和認(rèn)識(shí)曲線運(yùn)動(dòng)，學(xué)生可以更好地掌握相關(guān)知識(shí).

2.1 對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)自制教具的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)高中物理教學(xué)模式時(shí)，首先需要確定曲線運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)目標(biāo).教材中為幫助學(xué)生理解曲線運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn).通過(guò)觀察彎曲軌道中的曲線運(yùn)動(dòng)速度和方向，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中了解曲線運(yùn)動(dòng)的概念.如圖1所示：

將一張白紙放在水平桌面上，并在紙上擺放一條彎曲的軌道.使用沾滿紅色印尼的小球，以初速度從C點(diǎn)滾入曲線軌道，再?gòu)腁點(diǎn)離開(kāi)，留下一條運(yùn)動(dòng)軌跡.通過(guò)觀察運(yùn)動(dòng)痕跡記錄小球離開(kāi)軌道后的運(yùn)動(dòng)軌跡，拆開(kāi)軌道，當(dāng)小球以同樣的初速度從C點(diǎn)進(jìn)入，從B點(diǎn)出去時(shí)，記錄兩次運(yùn)動(dòng)軌跡.對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，需要考慮兩次運(yùn)動(dòng)之間是否存在關(guān)系.

通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地觀察曲線運(yùn)動(dòng)的方向，并比較速度、方向和運(yùn)動(dòng)軌跡.雖然上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯佑^察曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，但受到外界因素的影響較多，如小球速度不夠快、紙張弄臟、桌面不平等因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

教師組織學(xué)生自制教學(xué)工具，以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力.為了制作自制的曲線運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證道具，需要準(zhǔn)備以下材料：1.5 V電池、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電壓為3 V的減速小馬達(dá)、木棒、正方形泡沫板、木板、白紙、鋼球、鑷子、自動(dòng)褪色的消失墨水、燒杯、電鉆、鋸子、美工刀、釘子和錘頭等.在制作過(guò)程中，首先在泡沫板上挖一個(gè)凹槽，使泡沫板的四周呈現(xiàn)中間低四周高的格局.接著，在泡沫板和木板的中間開(kāi)一個(gè)小孔，將減速小馬達(dá)固定在小孔內(nèi).然后制作兩個(gè)長(zhǎng)度與鋼球直徑相同的小木棒，用釘子固定長(zhǎng)木棒，制作簡(jiǎn)易的轉(zhuǎn)動(dòng)器，并將推動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)器上.最后，用白紙裁剪與模板相同大小的形狀，放置在木板上，形成泡沫板-木板-白紙-木棒的自制教具.這樣就制作成了如2圖所示的曲線運(yùn)動(dòng)演示裝置.

利用自制教具的時(shí)候，學(xué)生親自動(dòng)手去設(shè)計(jì)曲線運(yùn)動(dòng)，去觀察和驗(yàn)證曲線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)理論.將小鋼球放在盛有藍(lán)色消失墨水的燒杯中，放在轉(zhuǎn)動(dòng)器的第一個(gè)卡槽位置作為曲線運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn).閉合運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)器推動(dòng)鋼球運(yùn)動(dòng)，在白紙上留下運(yùn)動(dòng)軌跡，學(xué)生通過(guò)運(yùn)動(dòng)軌跡的觀察能夠確定小鋼球所做的運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡表現(xiàn)為一個(gè)圓弧.斷開(kāi)自制教具的開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)器停止運(yùn)動(dòng)，鋼球離開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)器繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并落入到泡沫槽中，白紙上清晰地記錄著小鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖3所示.

依照上述的操作，反復(fù)進(jìn)行小鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡的探索，為了區(qū)分幾次運(yùn)動(dòng)軌跡的不同，用不同顏色的消失墨水繪制小鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡，每次設(shè)計(jì)曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候設(shè)置不同的初始速度，對(duì)比運(yùn)動(dòng)軌跡，第二次小球曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖4所示.

對(duì)兩次運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行比較，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)軌跡上的不同之處時(shí)，會(huì)產(chǎn)生探究的疑問(wèn).教師可以借此契機(jī)引申曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生探究和對(duì)比軌道運(yùn)動(dòng)中的差異，以驗(yàn)證教材中有關(guān)曲線運(yùn)動(dòng)的定律和定理是否正確.

2.2 利用自制教具來(lái)構(gòu)建自主探究的課堂氛圍

基于自主探究活動(dòng)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下設(shè)計(jì)、制作教具，模擬曲線運(yùn)動(dòng)的真實(shí)場(chǎng)景.制作過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)材料為常見(jiàn)生活用品，操作簡(jiǎn)便，呈現(xiàn)出來(lái)的物理現(xiàn)象直觀.學(xué)生可以直接驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，論證教材中的物理理論.

通過(guò)自制教具，學(xué)生實(shí)際觀察和對(duì)比了曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在新舊知識(shí)之間建立了聯(lián)系.教師在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，夯實(shí)了學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)方向、速度和作用力方向之間的認(rèn)知.

由于曲線運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的變速運(yùn)動(dòng)，教師利用自制教具活躍課堂氛圍，強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識(shí)并降低畏難心理.這給學(xué)生充分的自主空間去討論、探究、總結(jié)學(xué)習(xí)結(jié)論.在自主研究的過(guò)程中，學(xué)生互相學(xué)習(xí)，掌握新舊知識(shí)知識(shí)點(diǎn)之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，構(gòu)建完善的物理知識(shí)框架.

在物理課堂上，教師組織學(xué)生自制教具，親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生的積極參與性和興趣，而非僅完成任務(wù)地記憶理論和計(jì)算方法.本文分析了高中物理曲線運(yùn)動(dòng)講解過(guò)程中，如何利用自制教具豐富學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).讓學(xué)生設(shè)計(jì)、制作并操，觀察實(shí)際軌跡，探究影響物體運(yùn)動(dòng)方向、速度的因素.結(jié)合直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)，建立知識(shí)對(duì)比、分析和思考，夯實(shí)對(duì)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，將所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)際問(wèn)題分析.同時(shí)，教師可構(gòu)建高效課堂，提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

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[責(zé)任編輯：李 璟]