刘健智 李丽萍
摘 要:基于问题解决的教学,是科学探究的一种形式,能较好地落实物理核心素养的培养。加速度是高中物理第一个核心的比值定义的概念,将问题解决教学模式运用于加速度教学,形成了教学设计思路:①提出问题:速度变化快慢如何描述;②探究问题:用比值描述;③解决问题:这个比值被定义为加速度;④引发新问题:加速度的方向、拓展延伸。
关键词:问题解决;比值定义;概念教学;速度变化快慢;加速度;教学设计
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2020)5-0032-5
1 教材分析
1.1 《普通高中物理课程标准(2017版)》的要求
理解加速度。例如,结合加速度概念的建构,体会物理学中的抽象思维。
1.2 本节内容在物理知识体系中的地位
加速度是高中阶段首先接触的核心概念,是位移、速度的后续概念,是联系运动和力的桥梁,是形成运动与相互作用观念的基础。加速度也是高中阶段第一次利用比值方法定义的概念,掌握本节课的知识和思路,有利于其他比值定义概念的学习。
1.3 教材内容与体系安排
加速度和速度概念的构建类似,却更抽象。学生感性材料不多,需要教师创设情境,让学生发现“速度变化快慢如何描述”这个问题,建构起加速度的物理意义。再引导学生建构“速度的变化量与时间的比值可以描述速度变化的快慢”,推理出加速度为矢量,明晰速度与加速度方向的关系,得出瞬时加速度的概念,扩展加速度的外延,构建知识网络,学会通过对物体速度与加速度的分析来判断运动状态。
2 学情分析
2.1 认知层面
(1)学生通过速度概念的构建,能把比值定义法较好地迁移到加速度概念学习中。
(2)学生依赖于日常经验,不习惯运用数学工具推理、判断、解释,对比值(变化率)的理解有待加强,存在速度越大或速度变化量越大加速度就越大、加速度为负就为减速运动等的错误经验,这不利于加速度的学习。
2.2 知识层面
(1)掌握了矢量的特征,但对矢量的理解浮于表面。
(2)理解了平均速度、瞬时速度的区别,有利于平均加速度与瞬时加速度的比较。
(3)理解图像的应用,了解图像的涵义,对加速度的学习有一定的帮助。
2.3 能力层面
(1)具有一定的观察总结能力,但抽象思维不足,容易混淆速度、加速度、速度变化量。
(2)可以进行简单的矢量数学计算,但对矢量的图像计算理解需要加深。
(3)在前面學习瞬时速度时知道了瞬时的意义,对极限法有一定的理解,但理解还不到位。
3 设计理念
基于“问题及其解决”进行设计,具体步骤:
(1)发现问题:速度的变化有快有慢;
(2)提出问题:如何描述速度变化的快慢?
(3)探究问题:理论探究得出用比值描述;
(4)解决问题:将这一比值定义为加速度;
(5)引发新问题:加速度的方向,拓展和应用加速度概念,图像法求加速度和瞬时加速度。
4 教学目标
4.1 物理观念
下列知识目标的落实,有利于运动与相互作用观念的形成:
(1)认识速度变化和速度变化快慢的区别,理解速度变化的快慢可以用比值来描述。
(2)理解比值即为速度的变化率,能区别速度、速度变化量与加速度。
(3)知道加速度的矢量性,领会其正负代表的涵义,理解加速度的方向。
(4)知道v-t图像中的斜率表示加速度。
(5)理解平均加速度与瞬时加速度的区别。
4.2 科学思维
(1)会用比值描述速度变化的快慢,会分析、总结物理过程,提升科学推理能力。
(2)通过构建和理解瞬时加速度,培养抽象思维能力,继续学习微元法和极限思想。
4.3 科学探究
(1)从生活实例中发现“速度变化有快有慢”,进而提出问题“如何描述速度的变化快慢”,培养发现问题和提出问题的能力。
(2)通过加速度的构建过程,培养解决问题、分析和归纳总结的能力。
4.4 科学态度与责任
(1)体会物理与生活的联系,形成探索生活、自然科学本质的动力。
(2)通过加速度物理量的构建,建立起科学认识世界的意义,更好地理解科学的本质。
(3)通过“死亡加速度”的分析,提高交通安全意识,增加社会责任感。
5 教学重难点
(1)教学重点:比值能够描述速度变化的快慢。
(2)教学难点:加速度的矢量性,加速度方向与速度方向之间的关系。
6 教法与学法
(1)教法:探究教学法。
(2)学法:探究式学习法。
7 教学流程(图1)
8 教学过程(表1)
9 板书设计(图5)
10.1 比值定义法
比值定义法中的因和果与主体属性相互之间彼此具有独立性[2]。在比值定义的物理量概念建构过程中,要注重理解物理量的来龙去脉,不能将比值法的公式纯粹数字化。
本节课通过问题探究让学生摸索规律,理解比值的物理意义,抓住了概念的本质,理解加速度与速度大小、速度变化量大小、时间长短没有直接关系,不落入公式纯粹数字化之中,让学生体会物理探索的方法和意义,更能领悟科学的本质。
10.2 问题解决教学模式
本节教学设计,从加速度的概念建构到概念辨析、延伸、深化,都是问题引领、学生探索的形式,有描述物体速度变化快慢的中心问题,有加速度方向和解读v-t图像、精准描述速度变化快慢等子问题环环相扣,联系生活,形成合乎逻辑的“问题”系统,贴近学生的“最近发展区”,在解决问题过程中探索知识,有利于刺激学生思维,提高课堂专注度,培养学生的探究意识。本节设计对课堂问题进行预设,而实际课堂会因为学情差异对预设问题有不同反应,也会导致新问题的生成,教师需要正确对待課堂的生成,及时反馈调整。
10.3 深度学习
深度学习是一种主动的、批判性的学习方式,也是实现有意义学习的有效方式[3]。学生的学习不是记忆大量的事实,停留在知识的浅层表面,而是通过主动学习把握知识本质,构建知识系统,即物理概念本质、适用范围、外延及各种关系的把握。
本节教学设计促使学生在情境中主动构建概念,实现了对加速度知识点的深度理解,注意了对加速度概念的延伸扩展,如瞬时加速度,在逻辑上让学生体会知识的结构化、系统化,促进学生深度学习,且为学有余力的学生提供了学习素材。
参考文献:
[1]胡皓云.例谈基于学科核心素养的物理概念教学[J].物理教学探讨,2017,35(10):8-11.
[2]李君健.比值定义法的物理思想及教学启示[J].物理教学探讨,2014,32(12):45-46.
[3]张浩,吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育,2012(10):7-11,21.
(栏目编辑 邓 磊)