让物理课堂散发学科味道 ---“圆周运动”教学示例

发表时间:2021/5/8   来源:《教育学文摘》2021年第4期   作者:司晓梅
[导读] 传统物理教学中,为了提升应试效果,教师可能会更多的关注物理概念、内涵和外延的挖掘,
        司晓梅
        江苏省通州高级中学   
        传统物理教学中,为了提升应试效果,教师可能会更多的关注物理概念、内涵和外延的挖掘,而忽视了概念建立过程中学生体验感的培养,让物理教学变得功利无趣,失去其该有的物理味道。本人以新教材必修二 第六章第一节“圆周运动”的教学为例,谈一谈如何将物理概念的建立置身于实际情景中,让学生的已有经验在问题情境中产生矛盾,从而引发学生的认知冲突,激发其探求新知的渴望,深入理解物理概念的科学本质,培养学生的科学态度与责任。
        “圆周运动”这节内容,最大特点就是概念多而杂,首次出现通过多个物理量来描述同一物体的运动快慢,学生有点无所适从。
        爱因斯坦曾经说过:在建立一个物理学理论时,基本观念起到了最主要的作用,物理学书上充满了复杂的数学公式,但是所有的物理学理论都起源于思维与观念而不是公式。由此看来,如何在学生已有认知结构中找到一个恰当的生长点,让物理课堂有物理味道,关注公式的建立过程远比让学生掌握公式本身要有意义得多。。
        为了建立线速度与角速度的概念,我网购了电动转盘,并在每次转盘表面黏上右图所示的白纸,描上A、B、C三点,让学生思考各点转动的快慢。
        
        学生中形成两种观点:                          
        ① B、C运动比A快
        ② A、B、C三点转动一样快
       
        此处引发学生思考:哪种观点对?进一步讨论发现,从运动快慢与转运快慢两个视角来看,两种观点均有道理,从而自然引出描述圆周运动快慢的两个速度,即线速度与角速度。
        为了使学生们认识到线速度的矢量性,我设计了提问:B、C两点线速度相同吗?有同学回答:因为B、C两点相等时间内转过的弧长相等,所以线速度相同,这时我取出自制的彩纸风车(如下图),让学生拿着风车在教室里转一圈,
观察风车边缘各点的转动,此时他们
恍然大悟:各点线速度方向不同,这样
顺理成章的帮助学生建立了线速度的
矢量性概念。
        角速度是本章一个全新的概念,为了帮助学生理解,我从体育组借来秒表,让同学们完成分组实验,测定电动转盘的角速度。同学们各抒己见,给出了多种测量方案,在与同学们逐一讨论了不同方案的优缺点及可行性之后,最终锁定方案:测定转盘转几圈所用时间t,自然而然得出转一圈所用的时间---周期T的概念。因为转一圈对应的圆心角?θ为2π,这样根据角速度的定义式ω=Δθ/Δt即可求出角速度ω。在巩固概念的同时,自动生成了角速度与周期的反比关系式ω=2π/T,简直妙不可言。实验中学生体验到体育老师的艰辛,每次测周期时,因为缺少预设,注意力不够专注,一不留神就错过了一圈,然后重新测量,在多次反复中,对周期概念烂熟于心。
        为了避免物理概念、规律的教学退变为生硬灌输,我努力挖掘贴近学生的认知能力,促进学生更好理解概念的素材,借助演示实验、史料趣事、情境引入等多种手段,促使学生在建构概念与规律的过程中养成物理观念。
        在本节课的难是:让学生理解摩擦传动与皮带轮传动中线速度、角速度及半径的关系。为了突破难点,我设计了下面这个具有震撼力的实验:在快速转动转盘上,垂直架上一个带有指针的小圆轮,手握圆轮手柄,使圆轮边缘与转盘轻轻接触,从圆心往外推动小圆轮,指针转动越来越快,至此,同学们自行得出同轴转动的各点角速度相同,半径越大,线速度越大的结论。课堂气氛也因此被推向高潮。然后我及时让同学们观看了自行车无极变速的视频,最后安排同学们组装半成品赛车,通过改变主动轮与从动轮的半径关系,先利用新学知识小组讨论出主动轮半径越大,从动轮半径越小,赛车速度越快的方案,再进行实际组装并完成小组赛,在轻松愉快中完成本节课的知识结构的搭建。
        整堂课的概念及规律教学时刻遵循从学生感性认知过渡到理论分析的主线,帮助学生完成物理概念的意义建构,让学生充分理解概念建立的情景与作用,提升了物理知识的生成性,让物理课更有物理学科的原汁原味。
        培养学生科学的态度与责任,认识科学本质,让学生的生活经验直觉与实验检验相结合,是科学研究中重要的研究方法。而对概念本质属性的物理抽象,又进一步拉近了学生生活经验与物理概念之间的距离。新课标将物理概念放在物理学科核心素养的首要位置,是老课标知识与技能目标的提炼与升华。物理概念作为从物理学视角形成的关于物质运动与相互作用能量等的基本认识,其建立与引入都应符合学生认知规律和教学内容的需要,促进学生在建构概念的过程中养成物理观念。
        奥苏贝尔曾说,假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话,那么我将一言蔽之:影响学习的唯一重要因素,就是学习者已经知道了什么,要探明这一点,并应据此进行教学。由此看来,教学前,深入备好学生这一环节非常重要,学生原有认知结构中的有关旧知识和新学内容还应同化或顺应形成新的认知结构。所有的物理学理论都是起源于思维与观念,要善于依托学生最近发展区创设问题情境,合理激发学生认知冲突,将方法思想内化为物理观念。
        诚然,物理概念规律的引入可以开门见山,直截了当,也可以曲径通幽,设凝促思,最终目的还是殊道同归:落实到帮助学生重塑新的知识体系和认知体系。影响学习的最重要的因素是学生已知的内容,有意义学习的过程实质就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立起非人为的实质性的联系。物理概念,规律的引入应符合学生认知规律和教学内容的需要,新课之前充分研究学生原有认知结构中的旧知识,紧密围绕学生的认知需求引发问题情境,不搞为了设疑而设疑的形式主义和无病呻吟。维果斯基有言:教学不是发展,而正确地加以组织的教学可引起学生的智力发展,引起一系列在教学之外根本无法形成的过程。作为物理素养形成的主阵地,物理课堂应充分控握新知识的生长点,让新老知识在学生大脑中发生碰撞,形成粘性,促使学生在物理概念地建构过程中养成必备的物理观念,让物理课堂充满浪漫气息,散发出她该有的迷人魅力。
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