試論基于PCK理念下的牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計(jì)

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(德州一中)

一定程度上，教師的PCK即學(xué)科教學(xué)知識(shí)使教學(xué)效果產(chǎn)生了差異。教師具備良好的學(xué)科教學(xué)知識(shí)，是有效教學(xué)開(kāi)展的重要前提，對(duì)于高中物理老師亦是如此。物理課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)是指在教學(xué)前研究某節(jié)課該怎么進(jìn)行，包括了這節(jié)課“教給學(xué)生什么”“怎么教學(xué)生”等問(wèn)題，而這些問(wèn)題與物理老師所具有的學(xué)科教學(xué)知識(shí)緊密相關(guān)。

牛頓第二定律，是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的核心，也是能量學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)于高中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)更是重點(diǎn)和難點(diǎn)。筆者就牛頓第二定律一節(jié)，結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從新課的導(dǎo)入、重難點(diǎn)教學(xué)以及習(xí)題課的教學(xué)這三個(gè)方面論述了基于PCK理念怎樣進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)效果，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

一、PCK理念

PCK理念的內(nèi)涵。PCK即學(xué)科教學(xué)知識(shí)，是將教學(xué)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)經(jīng)過(guò)特殊整合形成的知識(shí)，是二者的融合和升華。教師掌握和運(yùn)用PCK，使教學(xué)知識(shí)在學(xué)科知識(shí)的傳授過(guò)程中充分發(fā)揮教學(xué)工具的作用，使晦澀難懂的專業(yè)知識(shí)便于學(xué)生理解和掌握，并且學(xué)科教學(xué)知識(shí)針對(duì)具體的學(xué)科，使專業(yè)知識(shí)貼近現(xiàn)實(shí)和生活。PCK理念指出，在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)能根據(jù)具體的環(huán)境和情況，因地制宜隨機(jī)應(yīng)變地采取有效的方法，高效的教學(xué)，采用學(xué)生易于接受的方法講授知識(shí)。

二、牛頓第二定律的教學(xué)內(nèi)容(即學(xué)科知識(shí))

2.牛頓第二定律的內(nèi)涵。首先，牛頓第二定律揭示了加速度是由力產(chǎn)生的，沒(méi)有力就沒(méi)有加速度。其次，加速度和力一樣是矢量，物體的加速度方向取決于物體受到的力的方向，二者一致。例如，自由落體，只受到重力的作用，物體的加速度方向就與重力方向一致，豎直向下。此外，牛頓第二定律指出加速度和力之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。力作用于物體上，便產(chǎn)生加速度；力變大減小，加速度也相應(yīng)的變大減??；力消失，加速度也會(huì)消失。牛頓第二定律揭示了運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系，通過(guò)加速度將物體的運(yùn)動(dòng)和所受到的力聯(lián)系起來(lái)。

三、基于PCK理念的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.新課導(dǎo)入。新課伊始，雖然不會(huì)涉及到重難點(diǎn)的講解，但是抓住學(xué)生的眼球、吸引他們的注意力、增加他們學(xué)習(xí)本節(jié)課的興趣對(duì)本節(jié)課的教學(xué)至關(guān)重要。不同的新課導(dǎo)入，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課有不同的影響。對(duì)于牛頓第二定律，該如何導(dǎo)入，下面列舉了有幾種不同的導(dǎo)入方式：

方法一：同學(xué)們，之前的課程中我們學(xué)習(xí)過(guò)了牛頓第一定律——一切物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。今天我們接著來(lái)學(xué)習(xí)牛頓第二定律。

方法二：上課前，請(qǐng)同學(xué)們聽(tīng)老師唱一段歌：“自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)：讓牛頓出生吧！于是，一切顯現(xiàn)光明?！鄙系鄞嬖诓淮嬖冢覀儾恢?，但是我們知道有一個(gè)叱咤風(fēng)云的科學(xué)巨人——牛頓，他幫我們打開(kāi)了通往自然規(guī)律的大門。今天，讓我們接著追尋偉人的足跡，繼續(xù)研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律，再次探尋自然的神秘。

方法三：如今生活水平提高了，汽車越來(lái)越大眾化，那么同學(xué)們知道汽車是怎樣起步的嗎？老師請(qǐng)同學(xué)們看一段視頻——汽車起步相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)采訪。通過(guò)視頻，同學(xué)們知道了汽車是怎么起步的，那么視頻中提到的加速度與什么因素有關(guān)呢？老師聽(tīng)到同學(xué)們都提出了自己的觀點(diǎn)，那么你們的答案正確嗎？就讓我們今天學(xué)習(xí)的牛頓第二定律來(lái)告訴我們答案吧。

方法一的導(dǎo)課方式是在開(kāi)始授課前，雖然將之前所學(xué)和新學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，但是這種導(dǎo)課方式使課堂一開(kāi)始就顯得沉重枯燥無(wú)味。而基于PCK理念的方法二和方法三，使課堂生動(dòng)有趣，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。方法二，教師結(jié)合自己的特長(zhǎng)，以歌曲導(dǎo)入，使學(xué)生們?cè)谳p松愉快的氣氛中開(kāi)始新課的學(xué)習(xí)。方法三，教師借助生活實(shí)例導(dǎo)入新課，吸引學(xué)生的注意力?；赑CK理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，教師根據(jù)自身特長(zhǎng)和實(shí)際生活導(dǎo)入新課，使學(xué)生帶著興趣進(jìn)入新知識(shí)的學(xué)習(xí)。一個(gè)好的導(dǎo)入，對(duì)于整節(jié)課的教學(xué)起到事半功倍的效果。

2.重難點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)。理解物體的加速度(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢)與力和質(zhì)量之間的關(guān)系，是新課標(biāo)對(duì)于《牛頓第二定律》的教學(xué)要求。力與運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)抽象的概念，如何將二者以學(xué)生易于接受的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，是本節(jié)課教師基于PCK理念的教學(xué)重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)是物理的一個(gè)重要教學(xué)工具，基于PCK理念，對(duì)于牛頓第二定律的教學(xué)可以充分使用這一工具。

首先，教師組裝實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ孕≤嚍檠芯繉?duì)象，將小車置于水平軌道上，在其前端系一根細(xì)繩，繞過(guò)水平軌道上的滑輪，在細(xì)繩的下面系上一個(gè)小桶，桶里面放入一定質(zhì)量的砝碼。其次，教師詢問(wèn)學(xué)生，根據(jù)以前所學(xué)，加速度、外力和質(zhì)量這三個(gè)物理量，我們?cè)撛鯓訙y(cè)量呢？引導(dǎo)學(xué)生回答可以用天平測(cè)小車的質(zhì)量，通過(guò)向小車上增加砝碼的方法改變質(zhì)量；測(cè)量出的桶和砝碼的總重力，改變砝碼的質(zhì)量就可以改變作用力。加速度的測(cè)量是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，引導(dǎo)同學(xué)們回答出可以利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺測(cè)得加速度。如果有同學(xué)提出其他的方法也應(yīng)予以適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，對(duì)于可行的方法鼓勵(lì)學(xué)生課下嘗試實(shí)驗(yàn)。然后，詢問(wèn)學(xué)生該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?？引?dǎo)學(xué)生使用控制變量法，控制質(zhì)量，改變作用力，看加速度的變化情況；控制作用力，改變質(zhì)量，看加速度的變化情況。從而使學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出和驗(yàn)證了牛頓第二定律。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，以PCK理念為指導(dǎo)，以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生理解牛頓第二定律。與傳統(tǒng)教學(xué)相比更易于學(xué)生接受。

3.習(xí)題課的教學(xué)。習(xí)題教學(xué)是高中物理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一個(gè)好的物理習(xí)題，就是一個(gè)緊密聯(lián)系物理與現(xiàn)實(shí)生活的科學(xué)問(wèn)題，學(xué)生的解題過(guò)程可以看作一個(gè)研究性的學(xué)習(xí)過(guò)程。傳統(tǒng)的習(xí)題課，往往只限于老師和學(xué)生手中的習(xí)題冊(cè)，而基于PCK理念的習(xí)題課理念要求教師能夠真切地結(jié)合實(shí)際生活，引導(dǎo)學(xué)生能夠用牛頓第二定律分析和解決實(shí)際生活問(wèn)題。例如，習(xí)題課教師可以以體育課上用到的鉛球?yàn)檠芯繉?duì)象，結(jié)合課本習(xí)題，轉(zhuǎn)化為一道牛頓第二定律的綜合應(yīng)用題。這樣不僅達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)，更能引導(dǎo)學(xué)生將牛頓第二定律與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系。

綜上所述，牛頓第二定律，是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的核心，是高中物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此對(duì)教師的教學(xué)提出了很高的要求。與傳統(tǒng)的教學(xué)相比，基于PCK理念的教學(xué)，要求教師把自己掌握的該學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用高效恰當(dāng)?shù)姆椒ń淌诮o學(xué)生，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠?qū)?shí)際生活和牛頓第二定律緊密聯(lián)系起來(lái)，全面提高了學(xué)生對(duì)牛頓第二定律的理解和掌握情況。