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        深度學(xué)習(xí)理念下高一“動(dòng)態(tài)平衡”微專題課堂教學(xué)

        2024-08-10 00:00:00郜攀
        物理教學(xué)探討 2024年7期

        深度學(xué)習(xí)聚焦學(xué)生能力的獲得,而非淺層知識(shí)的識(shí)記,強(qiáng)調(diào)教師通過設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)或主題,引導(dǎo)學(xué)生全身心投入,積極參與相關(guān)活動(dòng),主動(dòng)在已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上建構(gòu)新的知識(shí),是一種高情感投入,有深度的意義學(xué)習(xí)過程。通過這些過程的參與,學(xué)生能夠掌握學(xué)科核心知識(shí),理解知識(shí)本真及其中所蘊(yùn)含的思想方法,促進(jìn)概念與規(guī)律的內(nèi)化,有助于學(xué)生批判性思維、創(chuàng)新思維等高階思維的發(fā)展,它與時(shí)下“核心素養(yǎng)”育人目標(biāo)高度契合,在其視域下的教學(xué)有助于核心素養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)[1]。

        在高一的新課教學(xué)中,運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的運(yùn)用是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),動(dòng)態(tài)平衡問題是學(xué)生學(xué)完受力分析問題的又一難點(diǎn)。在以往的教學(xué)中,教師通過例題的講解與分析,總結(jié)了解析法、矢量三角形法、相似三角形等常用的方法[2],期待學(xué)生能夠較為熟練地解決相關(guān)問題,但結(jié)果常常不盡如人意。筆者在教學(xué)中曾經(jīng)對進(jìn)入高一的“初學(xué)者”進(jìn)行過訪談,“不知道物體是怎么動(dòng)的”“不知道如何構(gòu)造三角形”“不知道采用何種方法分析問題”是大部分學(xué)生的困惑,其本質(zhì)在于學(xué)生無法建構(gòu)正確的動(dòng)態(tài)平衡的模型。為此,筆者嘗試借助虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用如下思路(圖1)進(jìn)行教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)?zāi)P徒?gòu)的過程,領(lǐng)悟模型建構(gòu)的方法,以期促進(jìn)學(xué)生建模能力提升的同時(shí),搭建高效課堂,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

        1 具身體驗(yàn)強(qiáng)感知

        學(xué)生通過親自動(dòng)手實(shí)踐,將動(dòng)作與思維相結(jié)合,在真實(shí)情境中解決問題,不僅是學(xué)生參與課堂的有效方式,而且是其獲得感性認(rèn)知、建構(gòu)知識(shí)并生成意義聯(lián)結(jié)的重要途徑。

        問題:物體靜止在斜面上,改變斜面的傾角,物體受到的支持力和摩擦力分別如何變化呢?

        教師引導(dǎo)學(xué)生利用手充當(dāng)斜面,結(jié)合身邊的材料嘗試模擬這一過程(筆者為學(xué)生準(zhǔn)備了木塊)。學(xué)生一般會(huì)用文具盒模擬物塊,并將其放置于手上,或者將木塊放置于手上,緩慢增大手的傾角(圖2),能夠感受到手受到的摩擦力變大,受到的壓力變小。借此,學(xué)生通過實(shí)踐直接體驗(yàn)到物體受到支持力和摩擦力的變化,增強(qiáng)了其直觀感受。

        活動(dòng):鐵架臺(tái)的一端用輕繩經(jīng)過彈簧測力計(jì)系了一個(gè)鉤碼(圖3),用另一個(gè)方向的細(xì)繩水平緩慢拉動(dòng)鉤碼,逐漸向一個(gè)方向拉動(dòng),觀察或感受兩個(gè)細(xì)繩的拉力分別如何變化。

        學(xué)生結(jié)合生活的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛑纼啥死K子的拉力逐漸變大,但無法肯定。因此,可以請一個(gè)學(xué)生到講臺(tái)前體驗(yàn)這一過程,并和大家分享自己的感受。通過實(shí)驗(yàn),能夠感受到水平方向的拉力越來越大,根據(jù)彈簧測力計(jì)的讀數(shù),能夠看到傾斜方向的拉力也越來越大。這兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受到了系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)變化時(shí),對應(yīng)力的變化特點(diǎn)。

        2 動(dòng)態(tài)模擬建模型

        現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段有效豐富了教學(xué)形式,借助相應(yīng)的模擬軟件對上述過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬,能夠有效幫助學(xué)生抓住問題的主要矛盾,忽略次要因素,抽象建構(gòu)物理模型。

        教學(xué)中,筆者借助NOBOOK軟件[3]對上述過程進(jìn)行模擬(圖4、圖5),通過與實(shí)際情境的結(jié)合與比較,學(xué)生在腦海中能夠抽象建立理想狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)圖景,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)行受力分析之后,觀察力的特點(diǎn),自主探究解決問題的策略或方法。

        通過分析,學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)兩個(gè)過程中,總有兩個(gè)力的夾角是90°,可以使用三角函數(shù)將相應(yīng)的力表示出來,根據(jù)角度的變化分析力大小的變化。教師引導(dǎo)總結(jié),指出這種分析動(dòng)態(tài)平衡的方法叫作“解析法”,同時(shí)也需要強(qiáng)調(diào),如果力在變化過程中,其之間的夾角不再恒為90°,則使用“解析法”就不再方便。

        3 自主探究凝方法

        對問題所涉及的方法自主進(jìn)行反思與總結(jié),在對問題的拓展研究中,歸納凝練行之有效的方法或策略,得到更為普遍的結(jié)論,能夠有效促進(jìn)知識(shí)的意義生成,促進(jìn)學(xué)生批判性思維能力的提升與理性思維、創(chuàng)新思維的發(fā)展。

        動(dòng)態(tài)平衡的問題類型有很多,采用的方法也不盡相同。那么,如何讓學(xué)生在解決問題的同時(shí),對相應(yīng)的方法有深度的認(rèn)識(shí)與理解,并生成可遷移的經(jīng)驗(yàn)?zāi)??筆者嘗試在教學(xué)中引入相應(yīng)的典型問題,并對此進(jìn)行模擬與拓展,引導(dǎo)學(xué)生自主對問題進(jìn)行小組探究與思考,總結(jié)相應(yīng)的解決思路,具體教學(xué)過程如表1所示。

        通過相應(yīng)問題的設(shè)計(jì),借助虛擬實(shí)驗(yàn)室模擬相應(yīng)理想狀態(tài)下的過程,輔助學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的模型。而后變式分析,并對不同情形下模型特點(diǎn)及處理思路進(jìn)行梳理與總結(jié),加深學(xué)生對相應(yīng)方法的認(rèn)識(shí),有效促進(jìn)其建模能力、科學(xué)推理與論證能力、創(chuàng)新能力的提升。

        4 遷移運(yùn)用提能力

        遷移運(yùn)用是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的有效方式,學(xué)生通過積極參與課堂活動(dòng),習(xí)得了多種解決問題的方法,將這些方法遷移到實(shí)際情境或者其他情境中,綜合解決實(shí)際問題,有助于其認(rèn)知結(jié)構(gòu)的清晰化、結(jié)構(gòu)化,促進(jìn)其學(xué)科素養(yǎng)的有效提升。

        教學(xué)過程中,筆者設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)真實(shí)情境下的問題,引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)問題進(jìn)行分析,綜合遷移解決相應(yīng)的問題。

        情境1:(教材問題改編)如圖6所示,在光滑墻壁上用網(wǎng)兜把足球掛在A點(diǎn),足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B。足球的質(zhì)量為m,懸繩與墻壁的夾角為α,網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)。若改變懸繩的長度,即改變繩子與豎直墻壁的夾角,試討論繩子的拉力和墻壁對足球支持力的變化情況。

        情境2:生活中能見到使用小推車搬運(yùn)桶裝水的情形(圖7),若緩慢改變小推車的傾角,結(jié)合所學(xué)知識(shí)討論桶裝水對兩個(gè)支撐面壓力的變化。

        學(xué)生通過對相應(yīng)研究對象的受力分析并觀察力的特點(diǎn),可以很快知道所采用的方法,進(jìn)而分析出對應(yīng)力的變化。通過這一過程,學(xué)生將實(shí)際生活情境抽象建立理想化的物理模型,使用課堂所學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)平衡的方法遷移解決了實(shí)際問題,不僅促進(jìn)學(xué)生模型建構(gòu)能力、遷移能力的提升,而且促進(jìn)了其相應(yīng)方法本質(zhì)的深度理解。

        通過教學(xué)歸類與整合,學(xué)生能夠總結(jié)得到動(dòng)態(tài)平衡處理的本質(zhì)思想是“化動(dòng)為靜”“構(gòu)造三角形”。通過本專題的學(xué)習(xí)與引導(dǎo),能夠促使學(xué)生學(xué)會(huì)“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”,從更高一層的角度去審視、分析并解決生活與學(xué)習(xí)中遇到的問題,有助于學(xué)生的終身發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]臺(tái)運(yùn)金,郜攀.基于深度學(xué)習(xí)的高三微專題教學(xué)——以“萬有引力定律在人造衛(wèi)星中的應(yīng)用”教學(xué)為例[J].物理教學(xué),2023,45(5):66-70.

        [2]程峰. 物體的動(dòng)態(tài)平衡[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2023,52(1):45-48.

        [3]萬琴. NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室輔助下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究[D].南昌:江西師范大學(xué),2023.

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