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标题	构建重“经历”物理课堂的教学尝试
范文	赵宏峰　陈丽娜 1 问题提出 《普通高中物理课程标准（实验）》明确指出：使学生“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律.”.旨在要求教师改变教学方式，注重对学生科学探究素养的培养.要求教师在教学活动中，关注人教版教材的特点，即以实验事实为基础，让学生获得感性认识的前提下，再通过科学探究，分析总结规律，逐步获得理性思维的能力. 2 两种教学设计的对比研究 “圆周运动”是人教版必修2第五章第四节的内容，包括什么是圆周运动和匀速圆周运动，理解线速度、角速度的概念和周期、转速的概念，以及推导物理量间的关系，会运用其进行计算.四个概念的引入和理解是本节课教学重点.本节内容是为学生学习向心加速度和向心力做知识准备，为建立圆周运动物理模型奠定基础.笔者在实际教学过程中，前后采用了以下两种教学设计，充分感受到重“经历” 教学活动带给物理课堂的活力. 2.1 教学过程和教学设计 【教学设计一】 一、课题引入 情景引入：转动自行车脚踏，观察并比较大、小齿轮和后轮的转动快慢. PPT动画演示：两个不同的圆周运动，如何比较运动快慢. 二、引导探究 从四个方面比较质点的运动快慢 （1）相同时间内通过弧长的长短 （2）相同时间内转过圆心角的大小 （3）转过一周所用时间的长短 （4）单位时间内通过完整圆周的圈数 学生在教师的引导下，提出比较圆周运动快慢的方案. 三、结论表达 线速度：v=ΔsΔt， 角速度：ω=ΔθΔt，体会物理学中比值定义方法. 周期：T 转速：n 四、关系推导 线速度和角速度的关系：v=ωr 线速度与周期的关系：v=2πrT 角速度与周期的关系：a=2πT 周期与转速的关系：T=1n 五、练习巩固 1.钟表里的时针、分针、秒针的角速度之比________________________________________若秒针长0.2 m，则它的针尖的线速度大小________________________________________. 【教学设计二】 一、课题引入 情景引入：学生对生活中的圆周运动进行举例；播放游乐场中圆周运动视频. 问题提出：如何比较圆周运动的快慢呢？ 二、引导探究 演示实验：将对圆周运动的研究转化为直线运动的研究. 图片展示：提供吊扇上某一点做匀速圆周运动图片证据. 实验探究：引入角速度的必要性和角速度一定时，线速度与半径成正比的研究，进而得到同轴问题质点做圆周运动的特点，即角速度相同. 演示实验：同带问题，轮盘边缘点的线速度大小相等. 三、结论表达 描述质点通过弧长的快慢：v=ΔsΔt渗透极限的思想，理解速度的瞬时性. 描述质点转过弧长的快慢：ω=ΔθΔt体会比值定义的方法. 周期：T 转速：n 四、关系推导 线速度和角速度的关系：v=ωr 线速度与周期的关系：v=2πrT 角速度与周期的关系：ω=2πT 周期与转速的关系：T=1n. 师生互动交流得出. 五、练习巩固 钟表里的时针、分针、秒针的角速度之比________________________________________，若秒针长0.2 m，则它的针尖的线速度大小________________________________________. 问题探究：如何估算你骑自行车的正常速度？ 在教师的引导下，进一步探究，完成估算. 2.2 对比分析 以上是笔者对“圆周运动”的两种教学设计.设计一使课堂内容紧凑有条理，学生可以练习大量习题；而设计二更好地体现了重“经历”的教学过程，提供较多探究素材通过感知材料形成表象，让学生体验物理概念的形成过程，较好地突破了教学难点. 2.2.1 通过弧长的快慢探究 教学设计二，构造矛盾冲突，激发探究欲望，效果更好.让学生观察、比较沿圆弧运动小球1、2若同时从A点出发，同时到达B点，那么两小球沿圆周运动的快慢如何？ 这里学生很容易感知1球运动的要快，但是由直线运动求解速度公式v=ΔxΔt，却得到速度相等，即v1=v2，马上会产生疑问，引发探究兴趣. 怎样描述圆周运动的快慢？教师出示图片继续引导，有什么启示？给学生一些观察思考的时间.较容易得出通过研究直线运动的速度大小来得到物体沿圆弧运动的快慢的研究思路. 观察演示实验：装置介绍，如图2同一根绳子上的两点A、B，运动的速度大小应该是相同的.小球A上升，做直线运动；B点沿圆盘边缘做圆周运动，具有相同的速度大小，即vA=vB. 由vA=ΔhΔt，且Δs=Δh，那么vB=ΔsΔt，得出描述做圆周运动的质点通过弧长快慢的物理量，即速度v=ΔsΔt，让学生体会比值定义的物理学研究方法. 教师继续提出问题，“速度这个物理量能够定义一段时间的运动快慢，可以描述圆周运动在某一时刻或某一位置的运动快慢吗？”.学生意见并不统一.教师讲解，当时间趋近于零时，弧长等于位移，位移方向即这一点的切线方向，此时的速度大小就是瞬时值，方向就是该点的切线方向.渗透极限的思想，理解速度的瞬时性和统一性. 为了帮助学生加深对线速度的理解，教师可提出问题：电风扇的转动稳定时，它上面的某一点所做的运动有什么特点？给学生提供素材，说明图片是利用频闪照相的方法得到的，在相等的时间里，电风扇上的某一点运动的弧长总是相等的.帮助学生理解只有在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动才称做“匀速圆周运动”. 2.2.2 转过角度的快慢探究 教学设计二中，笔者制作演示仪器，用直流电动机带动改造后的石英钟表芯模拟两个质点做圆周运动的情景，收到比较好的效果. 教师介绍实验器材，请学生比较做圆周运动的A、B两点的运动快慢.学生观察到B质点转动两圈的时候，A质点转过四分之一圈都不到.从转过的角度分析，觉得应该是B点转动的要快. 但教师用事先准备好的红色带子，长度等于B点做圆周运动周长的二倍，即半径是2 cm，带子长度为25.12 cm.将带子贴在A点所通过的圆周上，比较发现A点通过的弧长更长，由刚学到的速度定义式，A点速度值要大.结论和学生的感觉完全不一样，再次引发矛盾，迫使思考更深入. 只有描述物体沿圆弧转动快慢的物理量——速度是不够的，还需要可以描述物体转过角度快慢的物理量.可再重复一下实验，便于学生观察在一段时间里，B点转过的圆心角要大.得出：相同时间转过的角度来定义圆周运动快慢，即速度ω=ΔθΔt.让学生亲身经历，体悟、感受，再一次体会比值定义法在物理学上的应用. 进而区分两个速度，把一个称为线速度，另一个称为角速度，可以帮助学生更好的理解引入两个物理量的必要性.学生从中更深刻体会到圆周运动的独特性，即研究的角度不同，运动快慢描述不同. 2.2.3 自行车正常行驶速度的探究 在本节内容的最后，教学设计二中，笔者同样采用“如何估算你骑自行车的正常速度？”的问题， 但是做了些改进，以增强学生实际应用的体验. 设大齿轮：44齿，小齿轮：11齿，后轮（26寸）的直径：26×2.54=66.04 cm，踏板转速n：60 r/min. 给学生适当的时间，可以让他们相互讨论交流，合作探究.学生便可以发现，踩踏一圈，车轮和地面不打滑，车子就可以前进8.3米，每秒大约前进8.3米，那么速度就知道了. 3 实践的策略 3.1 注重让学生通过“亲身”经历实验获得体验 在物理教学中实验有着特别重要的作用和地位，也是物理教学中不可或缺的课程资源.在演示实验时，学生不仅可以了解实验装置的工作原理，还可以通过实验观察，理解实验现象背后更为深层的问题，如实验现象想要说明什么问题，又是怎样说明这个问题的.教师安排学生进行分组实验时，让学生在明确实验目的、理解实验原理的前提下，相互合作、独立完成实验.在模仿科学家进行科学实验时，通过数据处理和模拟验证，学生能够获得具体的物理事实，为理解概念和规律作必要的准备. 案例 传动装置中，学生理解边缘点线速度大小相等时存在困难.笔者在 “圆周运动”教学设计二中，为帮助学生理解边缘点线速度大小相等，动手制作了演示装置，让学生通过亲身经历获得体验.课堂上，学生自己动手转动轮盘感受“同带”问题特点，收到较好的学习效果. 3.2 尊重程序性知识的认知规律，经历探究“过程” 现代认知心理学认为，可以将知识分为陈述性知识和程序性知识两大类.两类知识特点不同，教学方法也不相同.相对物理概念、规律这类陈述性知识的教学而言，物理解题方法、分析思路这些程序性知识的教学，对于教师的要求更高.程序性知识是对各种不同情况的共性总结，在物理教学中， 许多程序性知识需要学生掌握，例如整体和隔离法、受力分析、动能定理应用等. 教师若以讲解形式来代替学生的动手练习和动脑思考， 结果往往是一厢情愿，学生不可能习得程序性知识.教师在讲解此类知识时，要尊重认知规律，精心设计科学探究过程. 笔者认为讲解本题宜采用切割和判断磁通量增减结合的方式，帮助学生习得如何判断感应电流的方向.因为应用楞次定律，开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反减同”可知感应电流方向是d→c→b→a→d.进一步探究，绝缘轻杆处于竖直位置时，ab边和cd边虽都切割磁感线，但是cd边切割速度更大，感应电流更大.帮助学生体验应用楞次定律的简洁性. 3.3 运用现代信息技术，“呈现”实验所蕴藏的物理学规律 物理教学中，实验对于知识的理解和规律的揭示，使得课堂更具“物理味”. 教师可充分利用现代信息技术资源，如数字实验室等，对物理实验进行更为精确的定量研究，为物理课堂中实验探究的模拟验证提供更多具有说服力的数据，更好地揭示实验所蕴藏的物理学规律，让学生感受到物理规律得出的复杂过程. 案例 在“超重和失重”教学中，学生对下蹲和站起过程重物所受拉力的变化缺少感知，理解起来有一定的难度.笔者在课堂上，让一位学生手持挂有重物的力传感器，一起下蹲然后站起.过程中，利用DIS数据采集软件收集数据，即时绘出拉力大小随时间变化图象，并在投影屏幕上显示出来，将拉力的变化直观呈现，增强了学生的探究体验. 4 实践的反思 新高考制度下，对于高中物理教学课时减少，内容相对增多的实际情况，需要教师不断挖掘课堂潜力，构建重 “经历”的物理课堂.教师要充分发挥集体备课资源共享的优势，加强自身教科研能力的提升，从而提高处理教材和进行教学设计的能力，把团队智慧和个人特点完美结合，站在学生角度思考、设计切实可行的教学活动方案.教师要积极改变物理教学模式，加强实验教学，搭建师生、生生互动平台，为学生提供更多的学习帮助，解决学生在物理学习中的实际困难.
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