對(duì)話 體驗(yàn) 感悟*
——“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)案例分析

(江蘇省揚(yáng)州中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 22500)

·教學(xué)研究·

對(duì)話體驗(yàn)感悟*
——“平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)案例分析

劉小蘭周鵬

(江蘇省揚(yáng)州中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 22500)

在新課程理念的引領(lǐng)下,學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程不僅是接納知識(shí)的過(guò)程,也是一個(gè)對(duì)話、體驗(yàn)、感悟、構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程。本文以“情境—對(duì)話—體驗(yàn)—感悟—導(dǎo)行”的教學(xué)模式為依據(jù),以“平拋運(yùn)動(dòng)”為案例,談一談如何引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中依托問(wèn)題情境,通過(guò)對(duì)話、體驗(yàn)、感悟等方式,建構(gòu)物理意義，解決實(shí)際問(wèn)題,最終提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

平拋運(yùn)動(dòng);情境;對(duì)話;體驗(yàn);感悟;導(dǎo)行

基于問(wèn)題的高中物理“對(duì)話—體驗(yàn)—感悟”式教學(xué)是指在教學(xué)中,以問(wèn)題作為學(xué)習(xí)內(nèi)容,以對(duì)話作為學(xué)習(xí)方式,讓體悟貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程,以感悟深化思維、發(fā)展能力,以學(xué)科核心素養(yǎng)的形成為學(xué)習(xí)目標(biāo)的教學(xué)。

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品和關(guān)鍵能力,是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)內(nèi)化為帶有物理學(xué)科特點(diǎn)的品質(zhì),主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面的要素構(gòu)成。

由于物理學(xué)科本身的特點(diǎn),在“對(duì)話—體驗(yàn)—感悟”式的課堂教學(xué)中,構(gòu)建“情境—對(duì)話—體驗(yàn)—感悟—導(dǎo)行”的教學(xué)模式,容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力、表達(dá)交流能力、耐挫能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神,促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

1 教學(xué)模式

1.1 情境導(dǎo)趣:培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

現(xiàn)代心理學(xué)認(rèn)為:一切思維是從問(wèn)題開(kāi)始的。在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)設(shè)疑、釋疑、解惑,可極大地激發(fā)學(xué)生的興趣,促使他們積極思考,當(dāng)學(xué)生苦于“山重水復(fù)疑無(wú)路”時(shí),教師給予解惑,學(xué)生就能收到“柳暗花明又一村”的效果。因此教學(xué)時(shí)應(yīng)設(shè)法為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境,喚起學(xué)生探求知識(shí)的欲望,使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程中主動(dòng)建立物理模型、構(gòu)建物理知識(shí)、體驗(yàn)物理過(guò)程、感悟物理方法,從而達(dá)到分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的目的,并發(fā)展思維能力。

1.2 互動(dòng)對(duì)話:激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能,培養(yǎng)學(xué)生自主精神

新課程的教學(xué)理念倡導(dǎo)師生互動(dòng)對(duì)話,使學(xué)生敢于發(fā)表不同見(jiàn)解,交流彼此的感受,分享彼此的思考和見(jiàn)解,形成生生、師生之間廣泛的信息交流。通過(guò)互動(dòng)對(duì)話,取長(zhǎng)補(bǔ)短,博采眾長(zhǎng),不斷完善認(rèn)知過(guò)程,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,喚起學(xué)生內(nèi)心對(duì)知識(shí)的渴求和探索。以問(wèn)題為中介，進(jìn)行雙方的或多方的啟發(fā)討論、交流溝通,從而達(dá)到解決問(wèn)題、理解領(lǐng)會(huì)和思想升華的教學(xué)目標(biāo)。

1.3 過(guò)程體驗(yàn):注重學(xué)習(xí)方式多樣化,充分達(dá)成過(guò)程目標(biāo)

新課程改變了課程內(nèi)容繁、難、偏、舊和過(guò)于注重書本知識(shí)的狀況,加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展的聯(lián)系,關(guān)注學(xué)生的興趣和體驗(yàn),精選終身必備的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。物理過(guò)程體驗(yàn)教學(xué)是指教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境,使學(xué)生在經(jīng)歷情境的過(guò)程中啟發(fā)智慧,體驗(yàn)知識(shí)的生成和方法的形成。

1.4 感悟升華:引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí),促進(jìn)學(xué)生自我成長(zhǎng)

感悟重在“悟”，升華重在“升”，這是對(duì)物理教學(xué)的更高層次要求?！皩W(xué)以致用”“學(xué)問(wèn)明理”就是這個(gè)道理。教學(xué)活動(dòng)要把握學(xué)生的思維動(dòng)向,貼近社會(huì),貼近生活,貼近學(xué)生實(shí)際,通過(guò)情境、對(duì)話、體驗(yàn),悟出學(xué)習(xí)的真諦。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能把學(xué)到的知識(shí)和方法與相關(guān)問(wèn)題聯(lián)系起來(lái),并能舉一反三,靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法解決相關(guān)問(wèn)題,認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的意義,自覺(jué)擔(dān)負(fù)起自己的責(zé)任。

1.5 實(shí)踐導(dǎo)行:運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,提高創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力

在物理課中，情境是載體,對(duì)話是手段,體驗(yàn)是途徑，感悟是方式,導(dǎo)行才是目的。物理教學(xué)中概念和規(guī)律的掌握、應(yīng)用都是通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)的，在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去觀察、分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)知、情、意、行的轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

本文以“平拋運(yùn)動(dòng)”為教學(xué)案例,談?wù)剬ⅰ扒榫场獙?duì)話—體驗(yàn)—感悟—導(dǎo)行”的教學(xué)模式在具體的教學(xué)實(shí)踐中的運(yùn)用與思考。

2 教學(xué)過(guò)程

2.1 創(chuàng)設(shè)情境,提出問(wèn)題

情境:平拋接球游戲(軌道末端已調(diào)至水平)。如圖1所示,小球由傾斜軌道上某個(gè)位置靜止釋放,離開(kāi)水平軌道后作平拋運(yùn)動(dòng),如能準(zhǔn)確落入小桶即擊中目標(biāo)(小桶的內(nèi)部直徑比小球的直徑略大)。

圖1

規(guī)則:(1) 小球在軌道上的釋放位置可自由調(diào)節(jié);

(2) 小桶的位置可自由調(diào)節(jié)(為了顯示你的實(shí)力,小桶與拋出點(diǎn)的距離可適當(dāng)遠(yuǎn)一些)。

問(wèn)題:(1) 如何提高小球進(jìn)桶的命中率？

(2) 平拋運(yùn)動(dòng)的定義、性質(zhì)、特點(diǎn)是什么？

(3) 做平拋運(yùn)動(dòng)的物體遵循怎樣的規(guī)律？

2.2 互動(dòng)對(duì)話,推進(jìn)教學(xué)

2.2.1 師生對(duì)話,建立概念

學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn):用同樣的力度同時(shí)拋出一個(gè)粉筆頭和一張紙。

師:兩個(gè)運(yùn)動(dòng)為什么會(huì)不同?

生:存在空氣阻力。

師:怎樣做才能讓它們的運(yùn)動(dòng)基本相同?

生:減少空氣阻力,把紙擰成紙團(tuán),再次用同樣的力度拋出粉筆和紙團(tuán),其運(yùn)動(dòng)形式基本相同。

師:請(qǐng)你給拋體運(yùn)動(dòng)下一個(gè)定義。

生:將一物體以一定的初速度拋出,物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),叫做拋體運(yùn)動(dòng)。

教師用動(dòng)畫展示豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng),并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)平拋運(yùn)動(dòng)定義。

生:將一物體以一定的水平初速度拋出,物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),叫做平拋運(yùn)動(dòng)。

師:請(qǐng)你列舉生活中常見(jiàn)的平拋運(yùn)動(dòng)。

生1:飛機(jī)水平飛行時(shí)投下的炸彈所做的運(yùn)動(dòng)。

生2:水平投出去的鉛球。

師:以上運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn)？

生:有水平初速度、只受重力、做曲線運(yùn)動(dòng)。

師:平拋運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的曲線運(yùn)動(dòng)？

生:平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。

2.2.2 組內(nèi)對(duì)話,解析難點(diǎn)

思考:(1) 如何研究平拋運(yùn)動(dòng)？

(2) 用什么坐標(biāo)系來(lái)描述平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡？

(3) 猜想平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向分別作什么運(yùn)動(dòng)？

(4) 如何驗(yàn)證你的猜想？

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論,交流結(jié)果。

組1:用運(yùn)動(dòng)的分解研究平拋運(yùn)動(dòng)。

組2:用直角坐標(biāo)系描述運(yùn)動(dòng)軌跡。

組3:在水平方向:Fx=0，做勻速直線運(yùn)動(dòng);在豎直方向:Fy=mg，做自由落體運(yùn)動(dòng)。

方案1:根據(jù)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)等時(shí)性原理,用水平和豎直兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)作為參照,觀察兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的落地時(shí)間是否相等。

方案2:可以在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)拍照,然后對(duì)照片進(jìn)行分析,研究水平方向相等時(shí)間內(nèi)位移是否相等、豎直方向相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差是否為定值。

2.2.3 組間對(duì)話,突出重點(diǎn)

小組之間討論實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),并進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方案。

分析：方案1便于操作、可行性較高，但是如何比較落地時(shí)間相等？則需進(jìn)一步細(xì)化。方案2原理簡(jiǎn)單,但能否做到現(xiàn)場(chǎng)做、現(xiàn)場(chǎng)拍、現(xiàn)場(chǎng)放？

完善方案:方案1中的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)眼睛看兩球是否同時(shí)落地,也可以通過(guò)兩球碰撞地面的聲響，判斷是否時(shí)間相同。方案2中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)做、現(xiàn)場(chǎng)拍、現(xiàn)場(chǎng)放需要老師指導(dǎo)。

2.3 體驗(yàn)過(guò)程,領(lǐng)悟方法

實(shí)驗(yàn)體驗(yàn):學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),體驗(yàn)到由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間短暫,需要多次實(shí)驗(yàn)才能勉強(qiáng)地通過(guò)眼睛看、耳朵聽(tīng)等方式判斷出時(shí)間相等。但是學(xué)生的體驗(yàn)不能只停留在兩球同時(shí)落地或兩球發(fā)生碰撞的瞬間,還需進(jìn)一步體驗(yàn)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置關(guān)系。

問(wèn)題提出:如何在短暫的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)清晰、直觀地判斷出平拋運(yùn)動(dòng)與水平和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)在任意時(shí)刻的位置關(guān)系？

方法引領(lǐng):利用iPhone6自帶攝像模式“慢動(dòng)作”拍攝平拋運(yùn)動(dòng)。兩小球分別從平拋儀頂端由靜止釋放、從軌道末端水平拋出。iPhone6“慢動(dòng)作”拍攝兩小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程,隨即將拍攝的視頻導(dǎo)入電腦,利用暴風(fēng)影音播放軟件打開(kāi)視頻,會(huì)發(fā)現(xiàn)視頻的時(shí)長(zhǎng)可能只有兩三秒鐘,但是在視頻開(kāi)始時(shí)按下暫停鍵,借助“Ctrl”+方向鍵“→”,一幀一幀播放視頻,我們可以看到小球在每一幀圖像中所在的位置,而每一幀的時(shí)間間隔是相等的,如果在一幅圖片中標(biāo)記所有小球出現(xiàn)過(guò)的位置,就可以得到和頻閃照片效果一樣的圖片。

2.4 感悟升華,發(fā)展能力

利用iPhone6“慢動(dòng)作”拍攝平拋運(yùn)動(dòng),體驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)做、現(xiàn)場(chǎng)拍、現(xiàn)場(chǎng)放的震撼,學(xué)生突然感悟到一種研究平拋運(yùn)動(dòng)的新方法。

定性探究:(1) 利用iPhone6“慢動(dòng)作”拍攝平拋運(yùn)動(dòng)與水平方向運(yùn)動(dòng)。將甲、乙小球分別從平拋儀軌道的頂端由靜止釋放,使甲球從軌道末端水平拋出的同時(shí)，乙球沿水平光滑軌道做勻速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生能清楚地看到,勻速運(yùn)動(dòng)小球和平拋運(yùn)動(dòng)小球始終在同一豎直線上(如圖2、3、4),小球的位置如影隨形,亦步亦趨,充分體現(xiàn)出水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

圖2 圖3 圖4

(2) 利用iPhone6“慢動(dòng)作”拍攝平拋運(yùn)動(dòng)與豎直方向運(yùn)動(dòng)。將甲從平拋儀軌道的頂端由靜止釋放,從軌道末端水平拋出的同時(shí)，通過(guò)電磁開(kāi)關(guān)讓等高位置的乙球做自由落體運(yùn)動(dòng)。學(xué)生能清楚地看到,自由落體小球和平拋運(yùn)動(dòng)小球始終在同一水平線上(如圖5、6、7),充分體現(xiàn)出做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。

圖5 圖6 圖7

定量探究:用計(jì)算機(jī)Excel軟件現(xiàn)場(chǎng)分析函數(shù)規(guī)律，確定相鄰圖片內(nèi)的時(shí)間間隔，引導(dǎo)學(xué)生利用背景坐標(biāo)紙標(biāo)出鋼球的位置,讀出坐標(biāo)(截圖背景坐標(biāo)紙的邊長(zhǎng)為1cm)。用計(jì)算機(jī)Excel軟件處理數(shù)據(jù),取時(shí)間t、水平位移x擬合圖線(如圖8),發(fā)現(xiàn)水平位移與時(shí)間成正比;取時(shí)間t2、豎直位移y擬合圖線(如圖9),發(fā)現(xiàn)豎直位移與時(shí)間的平方成正比。

圖8

圖9

2.5 實(shí)踐導(dǎo)行,創(chuàng)新應(yīng)用

2.5.1 運(yùn)用知識(shí),推導(dǎo)規(guī)律

問(wèn)題情境:以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),初速度v0的方向?yàn)閤軸的正方向,豎直向下的方向?yàn)閥軸的正方向。請(qǐng)推導(dǎo)出:(1) 軌跡方程;(2)t時(shí)刻的速度;(3)t時(shí)刻的位移。

圖10

2.5.2 學(xué)以致用,認(rèn)識(shí)規(guī)律

如圖11所示,把小桶放在拋物線的軌跡上并將桶口沿軌跡的切線方向,每次都使鋼球在斜槽上同一位置滾下,鋼球在空中沿拋物線的軌跡做平拋運(yùn)動(dòng),鋼球就會(huì)毫無(wú)懸念地落入小桶。

圖11

3 教學(xué)體會(huì)

“情境—對(duì)話—體驗(yàn)—感悟—導(dǎo)行”教學(xué)模式以“趣”貫穿,營(yíng)造了尊重、平等、樂(lè)學(xué)、愿學(xué)的“活”的課堂氛圍,從中形成過(guò)程與方法的體驗(yàn),落實(shí)到感悟升華,最后達(dá)到解決實(shí)際問(wèn)題的目的,提高了學(xué)生的思維創(chuàng)新能力,促進(jìn)其物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

新課程下構(gòu)建新型有效的高中物理課堂教學(xué)模式,踐行新課程理念,培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng),必須根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),精心設(shè)計(jì)有利于學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的教學(xué)情境。只有通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)形式,通過(guò)對(duì)話引導(dǎo)學(xué)生參與活動(dòng),才能使其更深刻地感知知識(shí),然后在感知的基礎(chǔ)上產(chǎn)生體驗(yàn),再在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上有所感悟,最后內(nèi)化為學(xué)生自己的獨(dú)特經(jīng)驗(yàn),并在實(shí)際應(yīng)用中解決問(wèn)題。

[1] 曹義才.基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)[J].物理教師,2016,(7).

[2] 蔣曉霞,徐敏峰.《平拋運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)及反思[J].物理之友,2015,(1).

[3] 汪洋.對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].物理之友,2014,(4).

* 本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十一期課題“基于問(wèn)題的中學(xué)物理‘對(duì)話·體悟’式教學(xué)研究與實(shí)踐”(課題編號(hào):2015JK11 L177)的階段性成果。