“力与运动”概念教学设计研究

◇ 甘肃 冯 朝

(作者单位：甘肃省兰州市第五十三中学)



“力与运动”概念教学设计研究

◇ 甘肃 冯 朝

“力与运动”一章是整个高中物理知识的基础,理清相关概念,有助于物理知识的进一步的学习．本文以高一物理“力与运动”一章的教学设计作为研究对象,在阐述使用的教学设计理念的基础上,讨论本单元的教学目标、教学重难点、教学过程,并基于前述实践的基础上做相应的反思．

1 教学设计理念

中学生在学习新知识尤其是自然科学知识的时候,在概念的掌握上,总是试图以自有的知识体系和思维模式来解构它,这样就会产生新旧知识的冲突,进而形成所谓的“相异构想”,形成科学概念习得的根本性障碍．因此,教学设计的目的就是要合理利用策略,有效转变相异构想,以纠正学生前概念的错误,实现科学概念的形成．实验教学法是迄今为止被证明最有效的教学方法．因此,以核心概念贯穿典型的力与运动的物理实验,并融入相应的教学目标,这就是笔者经多年教学总结出的有效设计,接下来将详细论加以论述．

2 教学目标

2.1 知识与技能

1) 力的作用产生的2个效果:形变与运动状态的改变； 2) 力与运动的关系.

2.2 过程与方法

利用实验方法引导学生认识力与运动的关系,根本目的在于教会学生使用物理实验探究问题,培养学生通过观察实验现象,总结归纳实验结论的能力．

2.3 情感态度与价值观

激发学生的求知欲和学习动力,培养其探索欲望和探索能力．培养学生发现问题、解决问题的科学素养．

3 教学重难点

重点:力的作用效果，分析和判断力与运动的具体关系.难点:分析实验现象,归纳总结力与运动的关系.

4 教学过程

4.1 弹珠滚出胶管实验

调查表明，尚未开始“力与运动”相关学习的学生中约占实验人数85%的人认为，当一个物体穿越一个弯曲的软管时,若无外力作用其上,该物体将继续保持曲线运动．并且,软管弧度越大,它继续运动的轨迹将越弯曲．这个实验是可以重现的．笔者以直径为1.5cm的弹珠和直径为7cm、长约2m的白色透明胶管进行实验.首先将胶管按照一定的弯度固定在水平桌面上,然后给弹珠一个力,使其从软管一端开始运动．这个过程可以无需要求一次通过,可以让学生重复试验,直到弹珠最终能够从胶管的一端滚出来为止．然后提问学生: 1) 什么情况下弹珠滚不出来?什么情况下弹珠刚好滚出来?什么情况下弹珠滚出来并且还会继续运动很远的距离? 2) 弹珠在胶管里滚动的速度与扔弹珠的力的大小关系如何?

学生对“力学与运动”部分知识的学习困难主要源自他们对于概念的旧有观念和期望,它们与科学界所认可的概念或理论存在较大差异或是南辕北辙．但这对教学工作者而言,不仅不是坏事,还是可以加以利用的契机．由于学生的前认知和科学概念之间存在极大差别,因此学生在学习的过程必然会遭遇科学理论与朴素认知的冲突,而教师不仅不要避免这种冲突,还应该创设条件,努力使得类似冲突更加激烈,只有这样才能加深学生对科学理论的印象,激发其探索知识的好奇心．

4.2 通过探究力与运动关系实验判断命题的正误

教学过程中教师可以要求学生通过探究力与运动关系实验判断一些问题的正误，掌握概念，如教师可设置如下问题：1)有运动就会有力存在;2)没有运动,也就没有力的存在;3)没有运动就不可能有力;4)当一个物体运动时,一定有一个指向该方向的力来维持这个运动;5)当作用在物体上的力耗尽时,物体将停止运动；等等．

通过探究力与运动关系的实验还可以得出牛顿第二定律(F=ma)，这可能与学生的直觉思维相矛盾,因为现实世界没有绝对光滑的平面,由于现实世界总是存在摩擦力,因此要维持物体持续向相同方向运行下去,则需要不断施加外力．发生这种冲突的原因是学生们将牛顿第二定律扭曲了以适应自己的前概念．

对于高一新生而言,“力与运动”相关概念是高度抽象的,需要教师充分承担起引路人的作用,根据既定教学的阶段性目标,对教学的重难点进行适当安排,将抽象概念具象化,适当调整教学方法、教学步骤以及教学计划的时空分配,使之契合学生当前阶段的学习基础和习得心理,最终实现知识的有效学习．

(作者单位：甘肃省兰州市第五十三中学)