科学态度与责任理念下的“加速度”教学设计

朱晴晴 韩运侠

摘 要：以“速度变化快慢的描述——加速度”为例，将科学态度与责任理念贯穿于整个教学设计中，以舰载机和长征二号丁的例子作为课堂引入，增强学生以祖国为荣的情怀；通过类比法推理加速度的公式和小組合作讨论习题，提高学生的逻辑思维能力和社会参与意识，并采用死亡加速度的例子，警示学生要遵守交通规则，维护社会秩序。

关键词：科学态度；责任；教学设计；加速度

作者简介：朱晴晴，洛阳师范学院物理与电子信息学院2017级教育硕士研究生；韩运侠，洛阳师范学院物理与电子信息学院物理系主任，教授，硕士生导师，研究方向为高等教育研究及光谱学。（河南 洛阳 471022）

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）19-0065-02

物理核心素养包括物理观念、科学态度、实验探究和科学态度与责任四个要素。[1]其中，科学态度与责任指学生在认识科学本质和理解科学、技术、社会、环境（STSE）关系的基础上逐渐形成正确的科学态度和社会责任感，主要包括科学本质、科学态度、社会态度等要素[2]，笔者基于科学态度与责任理念，对人教版高中物理必修一第一章第五节“速度变化快慢的描述——加速度”展开教学设计，以培养学生正确的科学态度和社会责任感。

一、情境引入

在上课的开始，教师给学生展示《速度与激情8》赛车的视频，并引导学生去发现物体的速度是会变化的，而且速度的变化是有快有慢的。其次，教师展示四幅物体做加速运动和减速运动的图片，（图片1：舰载机，10s内速度能增加到45m/s；图片2，长征二号丁发射时，10s内速度增加到约102m/s；图片3，以10m/s的速度行驶的汽车紧急刹车时3s内能停下来；图片4，以10m/s的速度飞行的蝴蝶能在0.8s内停下来。）并提出以下两个问题，从而引入本节课的学习。

问题1：舰载机起飞与长征二号发射时的速度增大快慢有什么不同？

问题2：汽车紧急刹车与蝴蝶突然停止飞行，速度减小的快慢有什么不同？

【设计意图】通过引入生活实例，展示图片，能够增强学生对加速度的感性认识，自然地引入描述物体速度变化快慢的必要性。并利用航空母舰和长征二号的例子，激发学生探究科学的欲望，关注物理学技术带来的科技成果，增强学生以祖国为荣的情怀。同时，两个问题的引入能够启发学生思考，培养学生良好的思维习惯。

二、学习新知

1. 加速度的定义。当学生正在切身感受描述运动物体速度变化快慢的必要性时，紧接着提出一个问题：“我们之前学过比较物体运动的快慢，同学们能不能运用类比的方法来比较速度变化的快慢呢？”并给出以上四幅图中的数据列表，让学生通过数据分析，类比速度概念的得出过程，总结归纳出加速度概念、公式等。

【设计意图】学生通过分析数据，类比速度概念的得出过程，推理出加速度的概念。培养学生分析数据的能力和严密的逻辑思维。

2. 加速度的方向。学生之前已经知道速度？淄是矢量，他们容易理解速度的变化量△？淄也是矢量。接着提出一个问题“请推理一下加速度是否也是矢量呢？”

学生推理：根据加速度的公式，因为速度的变化量△？淄是矢量，而时间变化量△t是标量，所以加速度a是矢量，且a的方向与实际速度变化量的方向保持一致。有的同学会提出疑问，为什么矢量比标量得到的结果是矢量而不是标量呢？遇到这种质疑，教师应对其提出表扬，表扬他勇于大胆质疑，对待学习认真谨慎的态度，并慢慢引导他解决此疑问。在学生理解加速度是矢量的基础上，通过小组讨论以下习题让学生自主认识到加速度的大小以及方向性。

习题1：一火车做匀加速直线运动，在50s内速度从15m/s增加到35m/s，求火车的加速度。

习题2：一辆汽车在紧急刹车时做匀速直线运动，5s内速度从25m/s减小到零，求汽车的加速度。

小组合作讨论后，由小组代表展示其解题过程，教师做补充和说明：加速度的正负号只表示其方向，且当a>0时，a与？淄0方向一致；a<0时，a与？淄0方向相反。

【设计意图】本环节由学生自己推理，培养了学生的逻辑思维能力，同时采用分组讨论、小组代表发言的教学方法能够提高学生的社会参与意识和社会责任意识，培养学生主动获取知识、探求新知的学习态度。

3. 速度与加速度的区别。教师给学生播放两段视频，一段是汽车紧急刹车的视频，速度在不断减小，加速度却在增大；另一段是高铁在匀高速运行的视频，虽然是高速运行，但其加速度却为零。这就扭转了学生之前误认为“速度在不断减小，加速度就会减小；有速度就会有加速度”的前概念。

习题1：加速度大则速度大，加速度小则速度小，加速度为0则速度为0，这三种说法正确吗？为什么？

习题2：加速度大则速度变化大，加速度小速度变化小，加速度为0速度不变化。这三种说法对吗？为什么？

【设计意图】此环节消除了学生对加速度理解的前概念，使学生明白仅凭人的感觉判断事物的规律是不科学、不严谨的，人类探究自然规律时需要严谨的科学态度和严密的逻辑思维。

4. 从？淄-t图像看加速度。教师引导学生，在之前的学习中已经知道描述物体运动的速度可以用x-t的图像来表示，其斜率表示速度，类比此图像，能否画出加速度的图像呢？在此鼓励学生试着画出图像。

学生通过类比速度的图像以及根据加速度的公式，很容易想到加速度的图像表示。（图像的纵坐标表示物体匀速直线运动的速度，横坐标表示运动时间，那么图像就表示加速度）则？淄-t图像的斜率即表示加速度，斜率的绝对值表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。

【设计意图】本环节的设计不仅向学生渗透了一种科学研究方法，同时让学生体会了数学知识在物理中的应用。教师鼓励学生尝试画出图像，提高了学生敢于尝试和动手动脑的能力。

5. 加速度的应用。教师出示练习题，让学生联系生活实际回答。

練习：西方国家为了管理交通安全，其管理部门特制定了“死亡加速度500g（g是重力加速度）”，即如果行驶车辆的加速度超过这个数值，将有生命危险。这个数值一般情况下是达不到的，但发生交通事故时，很可能就达到此值。如果两辆相向行驶的摩托车均以？淄=78km/h的速度发生碰撞，碰撞时间为t=0.004s，试分析驾驶员有无生命危险？

【设计意图】把生活中经常出现的交通事故的例子渗透在习题中，将实际问题转化成物理模型。以上内容能够警醒学生遵纪守法，自觉地遵守交通规则，维护社会秩序，对自己以及他人生命安全负责。

三、布置作业与归纳总结

为了能以一个轻松愉快的氛围结束课程，教师宣布课堂所学内容由学生自己总结，并且总结一条就可以为自己小组争夺1分的奖励政策，增加了学生的荣誉感和责任感。

作业1：完成课本P29页问题与练习的第1、2题。

作业2：课下调查你周围发生的交通事故现象，统计发生事故的原因。哪些是由于加速度过大或超速引起的？

【设计意图】书面作业和课后作业相结合，不仅巩固了学生本节课的知识，同时引导学生去发现生活中的物理知识，并提高学生的社会责任感。

通过本节课的教学设计，实现科学态度与责任的物理核心素养贯穿其中，从本节教学设计中可以得到以下几点启示：

1. 教学设计的意图来源于学生的认知规律和学科特点，注重学生核心素养的培养并依据新课标的要求，设计合理、循序渐进的教学内容。

2. 教学设计中多一些生活实例，让学生意识到物理学是人类认识自然的方式之一，激发学生的求知欲望。同时注重以学生为主，多给小组合作探究的机会，培养学生主动与他人合作共享的科学态度。

3. 在教学设计中，要不断渗透科学态度与责任的教学理念，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度与社会责任感。

参考文献：

[1] 胡卫平.物理学科核心素养的内涵与表现[J].中学物理教学参考，2017，（15）：1-3.

[2] 吴兴宝.浅谈高中物理教学中学生科学态度与责任的培养[J].考试周刊，2018，（22）：163.

责任编辑 罗 佳