活用自制教具 提高教学效率——“曲线运动”的教学设计和反思

李 佳

(江苏省常熟市浒浦高级中学,江苏 常熟 215500)

高中课堂教学不能仅做知识灌输和组织题海战术,而是要活跃学生的思维,培养学生的创新精神.在曲线运动教学的过程中,教师利用自制教具来丰富学生的思维认知,引导学生利用自制教具将抽象的物理知识具体化、形象化,不仅可以在课堂上给学生带来新鲜感,还能够激发学生的热情,吸引学生参与到物理课堂中,既可以夯实现有的知识结构,又能够通过自制教具灵活探究抽象的物理知识,探索、创新物理学习的方法,锻炼学生的实践能力、探究能力,保障课堂教学效率的提升[1].

1 自制教具在高中物理课堂中的应用优势

在高中物理教学的过程中,教师锻炼学生的实践动手能力,引导学生自主进行实验教具的选择,制作实验验证教具,同步锻炼学生的动手能力以及实验验证能力.

1.1 活用自制教具激发学生的兴趣,调动学生的积极性

在物理课堂上,教师重点激发学生的兴趣,引导学生建立学习兴趣.通过激发兴趣,学生的课堂参与积极性更高,跳出传统理论学习,动手参与物理学习.一种有效方式是利用自制教具调动学生参与热情,让他们亲自动手、实验,体会和掌握物理知识.为实现这一目标,教师可在课堂上鼓励学生动手实践制作和使用教具.这样的亲身实践使学生更深入理解物理原理,同时培养他们的观察力、实验设计和问题解决能力.此外,教师还可以组织学生参加小组项目,共同设计和制作复杂教具,如电路实验板、力学模型等.通过团队合作,学生们互相交流和合作,共同完成项目,并在最终展示中展示成果.这种参与式学习模式激发学生创造力和探究精神,增强他们对物理学科的兴趣和自信心.课堂上,教师应注重激励和赞扬学生,及时给予肯定和鼓励[2].

1.2自制教具可以建立直观的物理认知现象,辅助学生理解知识内涵

自制教具的优势在于调动学生在课堂上的积极性,为他们建立直观的认知印象.通过自制教具,学生能更直观地理解物理现象、运动轨迹等知识,从而更好地辅助他们掌握理论知识.在教具的实际场景搭建下,学生能够将抽象的理论转化为直观的实验现象、模型模拟现象,充分地将理论与实践融合在一起,将外部知识转化为内在知识,辅助学生掌握物理理论,应用在实际物理问题的分析和解决中[3].

1.3 自制教具培养学生的创新精神,提升学生的实践能力

在自制教具设计和制作过程中,教师应充分调动学生的积极性,引导他们一起进行教具的设计和制作.在这一过程中,学生需充分发挥头脑风暴、发散思维的能力,并在动手制作过程中不断创新和实践.在自制教具和实验环节,教师需要鼓励学生对所学知识进行自我分析和思考.学生在自主总结思路后,实施教具的制作和实验模拟.自制教具课堂活动能训练学生的自主分析、思考能力,创造实践动手的机会,辅助学生构建自主的知识体系,从而提高他们的自学能力和构建能力.

2 在高中物理“曲线运动”教学中活用自制教具的策略

曲线运动是高中物理知识体系中非常重要、核心的知识模块.在为学生介绍曲线运动的时候,要从曲线运动的概念、曲线运动的速度方向、曲线运动的条件等入手,曲线运动是一个需要系统学习的模块,但是学生对于曲线运动的研究多是停留在平面、二维图像的分析上,缺少立体的认知,对于曲线运动的研究也停留在理论层面[4].

利用自制教具的模式,教师可以在课堂上构建实际的问题研究场景.通过自制的教学工具,针对性地为学生进行理论分析与讲解,使学生在实验中观察、探索和体会曲线运动现象.这样,学生可以直观地观察曲线运动的路线,并分析影响曲线运动状态的各种因素.

在自制教具设计过程中,利用自制教具让学生直观体会物理现象,深入理解物理知识的内涵.此外,教具还可以帮助突破物理演示实验教学中存在的局限和不足.通过在一个较为简单的情境中理解和认识曲线运动,学生可以更好地掌握相关知识.

2.1 对于曲线运动自制教具的设计

在设计高中物理教学模式时,首先需要确定曲线运动的学习目标.教材中为帮助学生理解曲线运动原理,设计了演示实验.通过观察弯曲轨道中的曲线运动速度和方向,引导学生在实验观察中了解曲线运动的概念.如图1所示:

图1 曲线运动

图2 曲线运动演示装置示意图

将一张白纸放在水平桌面上,并在纸上摆放一条弯曲的轨道.使用沾满红色印尼的小球,以初速度从C点滚入曲线轨道,再从A点离开,留下一条运动轨迹.通过观察运动痕迹记录小球离开轨道后的运动轨迹,拆开轨道,当小球以同样的初速度从C点进入,从B点出去时,记录两次运动轨迹.对于曲线运动轨迹,需要考虑两次运动之间是否存在关系.

通过演示实验,学生能够直观地观察曲线运动的方向,并比较速度、方向和运动轨迹.虽然上述实验能够直接观察曲线运动轨迹,但受到外界因素的影响较多,如小球速度不够快、纸张弄脏、桌面不平等因素会影响实验结果.

教师组织学生自制教学工具,以锻炼学生的动手能力和实践能力.为了制作自制的曲线运动验证道具,需要准备以下材料:1.5 V电池、开关、导线、电压为3 V的减速小马达、木棒、正方形泡沫板、木板、白纸、钢球、镊子、自动褪色的消失墨水、烧杯、电钻、锯子、美工刀、钉子和锤头等.在制作过程中,首先在泡沫板上挖一个凹槽,使泡沫板的四周呈现中间低四周高的格局.接着,在泡沫板和木板的中间开一个小孔,将减速小马达固定在小孔内.然后制作两个长度与钢球直径相同的小木棒,用钉子固定长木棒,制作简易的转动器,并将推动小球运动的马达安装在转动器上.最后,用白纸裁剪与模板相同大小的形状,放置在木板上,形成泡沫板-木板-白纸-木棒的自制教具.这样就制作成了如2图所示的曲线运动演示装置.

利用自制教具的时候,学生亲自动手去设计曲线运动,去观察和验证曲线运动的相关理论.将小钢球放在盛有蓝色消失墨水的烧杯中,放在转动器的第一个卡槽位置作为曲线运动的起点.闭合运动的开关,转动器推动钢球运动,在白纸上留下运动轨迹,学生通过运动轨迹的观察能够确定小钢球所做的运动为曲线运动,运动轨迹表现为一个圆弧.断开自制教具的开关,转动器停止运动,钢球离开转动器继续运动并落入到泡沫槽中,白纸上清晰地记录着小钢球的运动轨迹,如图3所示.

图3 运动轨迹1

依照上述的操作,反复进行小钢球运动轨迹的探索,为了区分几次运动轨迹的不同,用不同颜色的消失墨水绘制小钢球的运动轨迹,每次设计曲线运动的时候设置不同的初始速度,对比运动轨迹,第二次小球曲线运动的轨迹如图4所示.

图4 运动轨迹2

对两次运动的轨迹进行比较,当学生发现轨迹上的不同之处时,会产生探究的疑问.教师可以借此契机引申曲线运动的运动机制,鼓励学生探究和对比轨道运动中的差异,以验证教材中有关曲线运动的定律和定理是否正确.

2.2 利用自制教具来构建自主探究的课堂氛围

基于自主探究活动,学生在教师的引导下设计、制作教具,模拟曲线运动的真实场景.制作过程简单,实验材料为常见生活用品,操作简便,呈现出来的物理现象直观.学生可以直接验证实验结果,论证教材中的物理理论.

通过自制教具,学生实际观察和对比了曲线运动与直线运动的相同点和不同点,在新旧知识之间建立了联系.教师在此基础上进行教学指导,夯实了学生对于运动方向、速度和作用力方向之间的认知.

由于曲线运动是复杂的变速运动,教师利用自制教具活跃课堂氛围,强化学生的认识并降低畏难心理.这给学生充分的自主空间去讨论、探究、总结学习结论.在自主研究的过程中,学生互相学习,掌握新旧知识知识点之间的相同点和不同点,构建完善的物理知识框架.

在物理课堂上,教师组织学生自制教具,亲自进行实验探究,激发学生的积极参与性和兴趣,而非仅完成任务地记忆理论和计算方法.本文分析了高中物理曲线运动讲解过程中,如何利用自制教具丰富学生的实践经验.让学生设计、制作并操,观察实际轨迹,探究影响物体运动方向、速度的因素.结合直线运动知识,建立知识对比、分析和思考,夯实对物理运动学、力学知识的认识,将所学知识灵活运用于实际问题分析.同时,教师可构建高效课堂,提升学生学习体验,培养学生的物理学科核心素养.