試論基于PCK理念下的牛頓第二定律教學設計

王振

【摘要】PCK，即學科教學知識，是將教學知識與學科知識經(jīng)過特殊整合形成的知識，是二者的融合與升華。教師掌握和運用PCK，能夠有效地提高教學效果，提升學生的對知識的掌握水平和學習能力。從新課的導入、重難點教學以及習題課的教學這三個方面論述了基于PCK理念下的牛頓第二定律教學設計。

【關鍵詞】PCK牛頓第二定律教學設計一定程度上，教師的PCK即學科教學知識使教學效果產(chǎn)生了差異。教師具備良好的學科教學知識，是有效教學開展的重要前提，對于高中物理老師亦是如此。物理課堂的教學設計是指在教學前研究某節(jié)課該怎么進行，包括了這節(jié)課“教給學生什么”“怎么教學生”等問題，而這些問題與物理老師所具有的學科教學知識緊密相關。

牛頓第二定律，是動力學內容的核心，也是能量學習的基礎，對于高中物理教學來說更是重點和難點。筆者就牛頓第二定律一節(jié)，結合自己多年的教學經(jīng)驗，從新課的導入、重難點教學以及習題課的教學這三個方面論述了基于PCK理念怎樣進行教學設計，提高教學效果，提升學生學習能力。

一、PCK理念

PCK理念的內涵。PCK即學科教學知識，是將教學知識與學科知識經(jīng)過特殊整合形成的知識，是二者的融合和升華。教師掌握和運用PCK，使教學知識在學科知識的傳授過程中充分發(fā)揮教學工具的作用，使晦澀難懂的專業(yè)知識便于學生理解和掌握，并且學科教學知識針對具體的學科，使專業(yè)知識貼近現(xiàn)實和生活。PCK理念指出，在教學過程中，教師應能根據(jù)具體的環(huán)境和情況，因地制宜隨機應變地采取有效的方法，高效的教學，采用學生易于接受的方法講授知識。

二、牛頓第二定律的教學內容（即學科知識）

1.牛頓第二定律的內容。牛頓第二定律：a=Fm（或F=ma）。即當物體受到外力作用時，它的加速度大小，與物體所受到的外力作用成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與外力的方向相同。

2.牛頓第二定律的內涵。首先，牛頓第二定律揭示了加速度是由力產(chǎn)生的，沒有力就沒有加速度。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對應關系。力作用于物體上，便產(chǎn)生加速度;力變大減小，加速度也相應的變大減小;力消失，加速度也會消失。牛頓第二定律揭示了運動與力之間的關系，通過加速度將物體的運動和所受到的力聯(lián)系起來。

三、基于PCK理念的教學設計

1.新課導入。新課伊始，雖然不會涉及到重難點的講解，但是抓住學生的眼球、吸引他們的注意力、增加他們學習本節(jié)課的興趣對本節(jié)課的教學至關重要。不同的新課導入，對學生學習本節(jié)課有不同的影響。對于牛頓第二定律，該如何導入，下面列舉了有幾種不同的導入方式：

方法一：同學們，之前的課程中我們學習過了牛頓第一定律——一切物體總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。今天我們接著來學習牛頓第二定律。

方法二：上課前，請同學們聽老師唱一段歌：“自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：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叱咤風云的科學巨人——牛頓，他幫我們打開了通往自然規(guī)律的大門。今天，讓我們接著追尋偉人的足跡，繼續(xù)研究力和運動的關系——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，汽車越來越大眾化，那么同學們知道汽車是怎樣起步的嗎？老師請同學們看一段視頻——汽車起步相關的現(xiàn)場采訪。通過視頻，同學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呢？老師聽到同學們都提出了自己的觀點，那么你們的答案正確嗎？就讓我們今天學習的牛頓第二定律來告訴我們答案吧。

方法一的導課方式是在開始授課前，雖然將之前所學和新學內容聯(lián)系起來，但是這種導課方式使課堂一開始就顯得沉重枯燥無味。而基于PCK理念的方法二和方法三，使課堂生動有趣，增加學生的學習興趣。方法二，教師結合自己的特長，以歌曲導入，使學生們在輕松愉快的氣氛中開始新課的學習。方法三，教師借助生活實例導入新課，吸引學生的注意力?；赑CK理念的教學設計，教師根據(jù)自身特長和實際生活導入新課，使學生帶著興趣進入新知識的學習。一個好的導入，對于整節(jié)課的教學起到事半功倍的效果。

2.重難點內容的教學設計。理解物體的加速度（運動狀態(tài)的變化快慢）與力和質量之間的關系，是新課標對于《牛頓第二定律》的教學要求。力與運動是兩個抽象的概念，如何將二者以學生易于接受的方式呈現(xiàn)給學生，是本節(jié)課教師基于PCK理念的教學重點。實驗是物理的一個重要教學工具，基于PCK理念，對于牛頓第二定律的教學可以充分使用這一工具。

首先，教師組裝實驗模型。以小車為研究對象，將小車置于水平軌道上，在其前端系一根細繩，繞過水平軌道上的滑輪，在細繩的下面系上一個小桶，桶里面放入一定質量的砝碼。其次，教師詢問學生，根據(jù)以前所學，加速度、外力和質量這三個物理量，我們該怎樣測量呢？引導學生回答可以用天平測小車的質量，通過向小車上增加砝碼的方法改變質量;測量出的桶和砝碼的總重力，改變砝碼的質量就可以改變作用力。加速度的測量是本實驗的重點，引導同學們回答出可以利用打點計時器和刻度尺測得加速度。如果有同學提出其他的方法也應予以適當?shù)脑u價，對于可行的方法鼓勵學生課下嘗試實驗。然后，詢問學生該如何進行實驗呢？引導學生使用控制變量法，控制質量，改變作用力，看加速度的變化情況;控制作用力，改變質量，看加速度的變化情況。從而使學生們通過實驗得出和驗證了牛頓第二定律。這樣的教學設計，以PCK理念為指導，以實驗引導學生理解牛頓第二定律。與傳統(tǒng)教學相比更易于學生接受。

3.習題課的教學。習題教學是高中物理教學的一個重要環(huán)節(jié)，一個好的物理習題，就是一個緊密聯(lián)系物理與現(xiàn)實生活的科學問題，學生的解題過程可以看作一個研究性的學習過程。傳統(tǒng)的習題課，往往只限于老師和學生手中的習題冊，而基于PCK理念的習題課理念要求教師能夠真切地結合實際生活，引導學生能夠用牛頓第二定律分析和解決實際生活問題。例如，習題課教師可以以體育課上用到的鉛球為研究對象，結合課本習題，轉化為一道牛頓第二定律的綜合應用題。這樣不僅達到了教學目標，更能引導學生將牛頓第二定律與現(xiàn)實生活聯(lián)系。

綜上所述，牛頓第二定律，是動力學內容的核心，是高中物理學習的基礎，因此對教師的教學提出了很高的要求。與傳統(tǒng)的教學相比，基于PCK理念的教學，要求教師把自己掌握的該學科的知識運用高效恰當?shù)姆椒ń淌诮o學生，增強了學生的學習興趣，能夠將實際生活和牛頓第二定律緊密聯(lián)系起來，全面提高了學生對牛頓第二定律的理解和掌握情況。

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