以動能定理為例談高中物理學(xué)科課程方案的建設(shè)

以動能定理為例談高中物理學(xué)科課程方案的建設(shè)

葉海娟褚云杰

(嘉興市第五高級中學(xué)浙江 嘉興314000)

摘 要：新課程的實施，要求物理教師不僅要有教學(xué)的意識，更重要的是要有課程的意識.通過學(xué)科課程方案的建設(shè)，可以有效提高物理教師的課程意識.本文以動能定理為例，從課程目標、課程內(nèi)容、課程實施、課程評價4個方面來談物理學(xué)科課程綱要的建設(shè)，以此來規(guī)劃本校物理學(xué)科的長期發(fā)展.

關(guān)鍵詞：課程綱要動能定理課程意識

收稿日期：(2014-09-01)

1問題的提出

眾所周知，我們現(xiàn)在的物理教學(xué)還是采用學(xué)期初制定教學(xué)計劃和教學(xué)進度表，然后按照計劃和進度表進行學(xué)科教學(xué).雖然這種方式也是對學(xué)年、模塊、單元教學(xué)的整體規(guī)劃，但是教學(xué)計劃在結(jié)構(gòu)上關(guān)注的是指導(dǎo)思想、教學(xué)目標、教學(xué)措施和教學(xué)進度，主體是教師.于是很多教師總是從自己的角度去考慮教學(xué)的問題，比如，對于某一個高中三年重復(fù)出現(xiàn)的重點知識點，教師總是依據(jù)自己的設(shè)想來設(shè)計教學(xué)的難度和深度.顯然這樣缺少三年一貫制設(shè)計的主要原因在于教師往往表現(xiàn)出的只有教學(xué)觀，沒有課程觀，缺乏課程的意識.

要提高物理教師的課程觀，要使高中三年物理的學(xué)科教學(xué)有整體的規(guī)劃，也就是說要解決有效教學(xué)過程中的4個問題：在什么時候，把什么樣的內(nèi)容，針對什么樣的學(xué)生，上到什么程度，我們認為最有效的方法就是建設(shè)物理學(xué)科的課程方案.考慮到高中物理知識體系非常的龐雜，我們就選擇其中的一個綜合性強、應(yīng)用廣泛、貫穿3年物理教學(xué)始終的知識點為例，談?wù)劯咧形锢韺W(xué)科課程建設(shè).毫無疑問具備這樣特征的知識點就是動能定理.

2物理學(xué)科課程方案的界定

所謂物理學(xué)科課程方案，就是指物理教師依據(jù)物理學(xué)科課程標準和物理教材編制的某年段、某門課程、體現(xiàn)課程元素、指導(dǎo)學(xué)生“學(xué)”與教師“教”的計劃.物理學(xué)科課程方案主要解決物理教學(xué)內(nèi)容的時間序列問題和教學(xué)內(nèi)容的空間結(jié)構(gòu)性問題.

學(xué)科課程方案與教案、教學(xué)進度表的主要區(qū)別在于課程方案完整地體現(xiàn)了課程元素——課程目標、課程內(nèi)容、課程實施與課程評價.本文就以動能定理為例談?wù)n程的這4個元素.

3例談物理學(xué)科課程方案的建設(shè)

學(xué)科課程方案的建設(shè)要點主要是回答4個問題：第一，我們要把學(xué)生帶到哪里去(即課程目標)；第二，基本的素材或活動是什么(即課程內(nèi)容)；第三，我們要怎樣帶他們?nèi)?即課程實施)；第四，我們怎樣知道他們已經(jīng)到了哪里(即課程評價).下面筆者以動能定理為例分別闡述.

3.1例談?wù)n程目標

3.1.1課程目標的定義及確定方法

所謂課程目標是定位于教育內(nèi)部的教育與學(xué)生的關(guān)系，是一個相對狹窄而具體化的視角，它的涵蓋面是特定的，主要指“教育目標”.在狹義上，包含“教育目的”、“培養(yǎng)目標”、“課程教學(xué)目的”和“教學(xué)目標”.課程目標具有整體性、階段性、持續(xù)性、層次性和遞進性的特點.

為了使課程目標的確定更具合理性和有效性，我們采用逆向教學(xué)設(shè)計，即從所追求的結(jié)果(目標或標準)出發(fā)，根據(jù)標準所要求的學(xué)習(xí)證據(jù)(或表現(xiàn))和用以協(xié)助學(xué)生學(xué)習(xí)進行課程目標的設(shè)定.

3.1.2從高考考試說明的角度談高三出口目標

高考的考試說明中規(guī)定了各部分知識點的考試要求，以動能定理為例，高考的考試要求為Ⅱ級要求，即對動能定理要理解其確切含義及其與其他知識的聯(lián)系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用.相當于課程標準中的“理解”和“應(yīng)用”.下面通過展示2011年的高考真題來說明動能定理在高三時應(yīng)該達到的教學(xué)目標.

(1)轎車從90 km/h在平直公路上勻速行駛，所受阻力F阻的大??；

(2)轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中，獲得的電能E電；

(3)轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電，維持在72 km/h勻速運動的距離L′.

代入數(shù)據(jù)得

Pt=1.575×105J

電源獲得的電能為

例題分析：本題是以動能定理獨立命題的，重點考查從變力做功的角度運用動能定理.

從命題風(fēng)格來看，越來越趨向于以應(yīng)用的問題出現(xiàn)(包括2009年浙江卷的“玩具車工作時間”和2013年浙江卷的“電子感應(yīng)加速器”). 這些試題打破了過去那種建立在理想化模型基礎(chǔ)上的命題思想，要求學(xué)生理解相關(guān)問題的物理過程與本質(zhì)，建立物理模型，通過運用物理規(guī)律和方法解決實際問題.考查了學(xué)生的理解能力、推理能力、應(yīng)用能力和探究能力.

根據(jù)上述試題的解答和分析，我們期望學(xué)生在完成高三復(fù)習(xí)后所達到的目標為：

(1)熟練掌握運用動能定理求變力做功的方法(電場力做功、安培力做功、彈簧彈力做功、克服阻力做功、牽引力做功等等)；

(2)掌握運用動能定理所涉及到的物理過程的分析；

(3)通過聯(lián)系科技和生活實際情景的問題設(shè)計，提高學(xué)生理解物理本質(zhì)、物理建模的能力.

即高考中的試題是以動能定理為載體考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，或者是對動能定理的宏觀考查.如果用一句話來概括，那就是：學(xué)會“領(lǐng)悟”動能定理.基于這樣的期望目標，我們就來預(yù)設(shè)進入高三時(即高考復(fù)習(xí)之前)應(yīng)該達到的目標.

3.1.3從高三的出口目標談高三入口目標(即高二出口目標)

由于高三的復(fù)習(xí)(尤其是二輪復(fù)習(xí))是力學(xué)和電學(xué)統(tǒng)整的復(fù)習(xí)，重點提高學(xué)生把動能定理運用到具體情境中的能力，而對于動能定理概念本身的理解、動能定理在電磁場中的基本運用,以及如何把動能定理用在求變力做功的問題上等細節(jié)方面并不是高三動能定理教學(xué)的重點.

所以經(jīng)過高二的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該在利用動能定理解題的一些細節(jié)上有清晰的認識.也就是說在進入高三的時候，學(xué)生對動能定理的認識應(yīng)該達到以下幾個方面的要求：

(1)能從牛頓第二定律和運動學(xué)公式導(dǎo)出動能定理；

(2)掌握利用動能定理解決變力做功的基本方法；

(3)基本掌握在電場中利用動能定理解決與電場力做功相關(guān)的基本問題；

(4)基本掌握在電磁感應(yīng)中利用動能定理解決與安培力做功相關(guān)的基本問題.

同樣，如果用一句話來概括，那就是：學(xué)會“運用”動能定理.基于這樣的期望目標，我們就可以再次來預(yù)設(shè)進入高二時應(yīng)該達到的目標.

3.1.4從高二的出口目標談高二入口目標(即高一出口目標)

經(jīng)過前面的敘述，我們了解到高二是“運用”動能定理的階段，也就是說高二階段的動能定理是以方法的形式出現(xiàn).那么在高一階段動能定理就是以一種知識的形式出現(xiàn).為了能在高二階段更好地運用動能定理，我們應(yīng)該對動能定理的新課教學(xué)的目標確定如下：

(1)掌握動能定理的表達式，理解動能定理的物理意義；

(2)知道動能定理既可用于恒力做功，也可用于變力做功和曲線運動的情況；

(3)會利用動能定理解決單個物體的有關(guān)問題；

(4)通過與牛頓定律解題的比較，來樹立用動能定理解題的意識.

最后一點的目標，我們覺得尤其重要，因為學(xué)生在學(xué)習(xí)動能定理之前，已經(jīng)習(xí)慣于用牛頓運動定律來解決問題，面對這突如其來的動能定理從感情上和習(xí)慣上都難以接受，在解題時，學(xué)生會不知不覺中還是用牛頓運動定律來處理問題.動能定理不僅僅是學(xué)習(xí)和處理相關(guān)問題的轉(zhuǎn)折點，也是一種思想觀念的轉(zhuǎn)變，是學(xué)生從此建立能量觀點的起點，從某種意義上說，學(xué)生樹立了能量觀點，真正建立了能量的思想，也就得到了高中物理學(xué)的真諦.所以，同樣用一句話來概括，那就是：學(xué)會“接受”動能定理.

3.1.5鑒于我校實情的課程目標的下調(diào)

由于我校屬于本地區(qū)中等程度的學(xué)校，學(xué)生的生源質(zhì)量一般，學(xué)生的獨立思考能力和分析、解決問題的能力都有欠缺，所以要對上述不同階段提出的課程目標加以下調(diào).比如,高三階段對于過程復(fù)雜、模型建立困難的問題降低要求；高二階段對于需要多次重復(fù)使用動能定理的問題降低要求；高一階段對于變力做功較復(fù)雜的問題降低要求.

3.2例談?wù)n程內(nèi)容

3.2.1課程內(nèi)容的定義

課程內(nèi)容是指各門學(xué)科中特定的事實、觀點、原理和問題及其處理方式，它是學(xué)習(xí)的對象，源于社會文化，并隨著社會文化的發(fā)展而不斷發(fā)展變化.

3.2.2從三年的統(tǒng)籌考慮課程內(nèi)容的選擇

高一階段，課程內(nèi)容的選擇應(yīng)該具有基礎(chǔ)性.以動能定理為例，必修2課本上的內(nèi)容就可以滿足這樣的要求，同時也可以做適當?shù)臄U展.比如，通過設(shè)置問題讓學(xué)生比較利用牛頓運動定律和動能定理解題的不同特點,從而接受利用動能定理解題的方法.同時應(yīng)該適當補充利用動能定理來求解變力做功的一些簡單問題,使學(xué)生體會到動能定理的優(yōu)勢.

高二階段,課程內(nèi)容的選擇應(yīng)該具有螺旋式.以動能定理為例，在電場能的性質(zhì)和電磁感應(yīng)的能量問題這兩個方面都要用到動能定理，所以這部分內(nèi)容的教學(xué)，一方面要對于動能定理進行簡單的復(fù)習(xí)，另一方面要指導(dǎo)學(xué)生在電學(xué)中使用動能定理，尤其是結(jié)合電場力做功和安培力做功的特點來進行動能定理的教學(xué)，使學(xué)生對動能定理認識有螺旋式上升的過程.

高三階段,課程內(nèi)容的選擇應(yīng)貼近社會生活.以動能定理為例，高考中涉及到利用動能定理解題的問題都是從實際生產(chǎn)和生活中抽象出來.因此在高三動能定理復(fù)習(xí)時，不應(yīng)該只是復(fù)習(xí)動能定理本身的概念和理解，而應(yīng)該著重于利用動能定理解決實際問題，也就是說培養(yǎng)學(xué)生通過實際問題的建模能力來掌握動能定理的運用.

3.3例談?wù)n程實施

3.3.1課程實施的定義

課程實施是指對已經(jīng)設(shè)定的課程方案中的內(nèi)容進行落實的過程.實際上就是通過教師來理解課程、執(zhí)行課程的過程.課程的實施主要是通過課堂教學(xué)的變革來實現(xiàn).

3.3.2從課堂教學(xué)的變革談?wù)n程實施

傳統(tǒng)的動能定理的教學(xué)還是以講授法進行教學(xué)，通過動能定理的推導(dǎo)、應(yīng)用、總結(jié)步驟等方式進行.新課程的要求是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力.因此，我們可以通過以“三步內(nèi)化、自主課堂”為策略的課堂教學(xué)變革來改進動能定理的教學(xué).

第一步：自主內(nèi)化，就是以學(xué)案為引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)動能定理的內(nèi)容及應(yīng)用，主要是通過自學(xué)可以知道自己已經(jīng)掌握哪些內(nèi)容，還不知道哪些內(nèi)容.第二步：互助內(nèi)化，通過小組展示、交流自主學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)成果，使彼此得到啟發(fā)，互相啟發(fā)利用動能定理的解題方法.第三步：鞏固內(nèi)化，教師通過典型例題和變式訓(xùn)練來查漏補缺，進一步鞏固學(xué)習(xí)的成果.

3.4例談?wù)n程評價

3.4.1課程評價的含義

課程評價是指檢查課程的目標、編訂和實施是否實現(xiàn)了教育目的，實現(xiàn)的程度如何，以判定課程設(shè)計的效果，并據(jù)此作出改進課程的決策.課程評價體系的建立應(yīng)該從評價內(nèi)容、評價方式、評價標準、評價主體這4個方面來體現(xiàn).

3.4.2基于目標的評價內(nèi)容

課程評價內(nèi)容的確定要建立在課程目標和課程實施情況的基礎(chǔ)上.以動能定理為例，前面我們已經(jīng)設(shè)定了動能定理在不同階段的課程目標，所以在確定評價內(nèi)容時要和課程目標相統(tǒng)一，即高一階段評價的內(nèi)容主要集中在動能定理概念的理解和基本的應(yīng)用情況；高二階段評價的內(nèi)容主要集中在動能定理在電磁場中的運用以及利用動能定理解決變力做功的問題；高三階段評價的內(nèi)容主要集中在動能定理在實際情況下的運用.

3.4.3基于多樣化的評價方式

在實際教學(xué)中，教師對學(xué)生的評價關(guān)系到民主、平等的教學(xué)氛圍的形成，關(guān)系到學(xué)生個性的發(fā)展、人生觀和世界觀的形成.新課程的課程評價要求過程評價和結(jié)果評價相并重，也就是說不能單靠一張試卷來完成評價，要結(jié)合學(xué)生的自評或者互評，還可以通過教師反饋評價、生生互饋評價等多樣化的評價方式來完成評價，比如說通過“我為同桌命題”等小活動來轉(zhuǎn)化評價的方式.

3.4.4基于考試的評價標準

所謂評價標準是指人們在評價活動中應(yīng)用于對象的價值尺度和界限，是指相對于評價準則所規(guī)定的方面，所確定的優(yōu)良程度的要求，評價標準有助于引導(dǎo)被評價者向何處努力的作用.以物理學(xué)科而言，評價標準就是考試的問題.在高中學(xué)習(xí)的不同階段，我們可以設(shè)置不同層次的評價標準.以動能定理為例，高一的評價標準建立在如何從牛頓定律中擺脫出來，接受利用動能定理來解題；高二的評價標準建立在如何在電學(xué)問題中，在變力做功的情況下運用動能定理；高三的評價標準建立在如何在實際問題中提取物理模型領(lǐng)悟動能定理.

3.4.5基于多元化的評價主體

傳統(tǒng)評價主體的單一化和直線化導(dǎo)致評價缺乏民主性和全面性，新課程的評價主體由單純的他人評價轉(zhuǎn)向多主體評價，使評價活動變成學(xué)生主動參與、自我反思、自我教育、自我發(fā)展的過程.

4進一步的思考

4.1不同知識點的統(tǒng)整

由于高中物理是個龐大的體系，很多問題涉及到的知識點可能不止一個，在很多的問題情境中，動能定理只是解題的一部分或者說是關(guān)鍵，但不是全部，也就是說我們可以通過不同情境下的動能定理的不同使用方法來對動能定理進行歸類，制定在不同場合動能定理應(yīng)該達到的要求，從而完成不同知識點的統(tǒng)整.

4.2把“課程綱要”轉(zhuǎn)化為“學(xué)程綱要”

我們教師在制定課程方案時，可以讓學(xué)生參與其中(最好是高三的學(xué)生)，這樣制定的課程方案才是真正符合本校學(xué)生的實際情況.同時我們可以把制定好的課程方案發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生知道三年的課程規(guī)劃和具體要求，對于學(xué)生學(xué)習(xí)的整體性的提高有較大的幫助.

5結(jié)束語

物理學(xué)科課程方案的建設(shè)，可以有效改變當前物理教學(xué)的現(xiàn)狀，同時提高教師的專業(yè)能力，從而滿足新課程的要求，真正做到提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).