簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的高端備課

胡煥平

摘 要：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理選修3-4機(jī)械振動(dòng)一章的第一節(jié)，一直都是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文立足于高端備課的角度，對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，彰顯了力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)主線，有效培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：高端備課、教學(xué)主線、核心素養(yǎng)、關(guān)鍵能力

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理選修3-4機(jī)械振動(dòng)一章的第一節(jié)，一直都是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文立足于高端備課的角度對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，彰顯了力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)主線，有效培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力，希望對(duì)本節(jié)課的教學(xué)有所啟示。

一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的高端備課

（一）創(chuàng)設(shè)情境，突出力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)主線，引入課題。在本節(jié)設(shè)計(jì)中引入環(huán)節(jié)開(kāi)始時(shí)教師手中拿著一個(gè)小球，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)可以使小球做哪些運(yùn)動(dòng)？開(kāi)放性的設(shè)問(wèn)使不同層次的學(xué)生都有話說(shuō)，既復(fù)習(xí)了前面所學(xué)習(xí)過(guò)的典型的運(yùn)動(dòng)，又開(kāi)啟了學(xué)生的思維。緊接著老師使小球做豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，問(wèn)小球的受力滿足什么特點(diǎn)？學(xué)生回答“小球受到的合外力為向心力。”教師進(jìn)一步追問(wèn)“向心力是根據(jù)效果命名的還是根據(jù)性質(zhì)命名的？并請(qǐng)同學(xué)舉例說(shuō)明。”這樣的設(shè)問(wèn)為本節(jié)課與回復(fù)力的類比埋下了伏筆，然后再進(jìn)一步的追問(wèn)“向心力的作用效果是什么？”引導(dǎo)學(xué)生深入回憶理解效果力的意義，最后教師利用電腦動(dòng)畫創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)問(wèn)“豎直平面內(nèi)的小球它在豎直方向和水平方向的投影點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)”，類比平拋運(yùn)動(dòng)的分解，把小球圓周運(yùn)動(dòng)也分解成兩個(gè)垂直的方向，再讓學(xué)生從生活中找類似的運(yùn)動(dòng)，銜接自然流暢，符合學(xué)生認(rèn)知，自然引出機(jī)械振動(dòng)的定義。而不是像教材那樣直接給出生活實(shí)例和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念。教師創(chuàng)設(shè)情境從學(xué)生的已有知識(shí)入手，這樣的設(shè)計(jì)既復(fù)習(xí)了以前典型運(yùn)動(dòng)，又突出了力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)主線，促進(jìn)了學(xué)生物理觀念的形成。

（二）從實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，建立簡(jiǎn)諧運(yùn)理想模型。本環(huán)節(jié)從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)入手，創(chuàng)設(shè)情境，教師首先引導(dǎo)學(xué)生觀察雙彈簧振子，設(shè)問(wèn)“振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中我們研究它運(yùn)動(dòng)情況能否看成質(zhì)點(diǎn)？”學(xué)生回答“可以?！苯又處熥穯?wèn)“實(shí)際的運(yùn)動(dòng)是振子振動(dòng)一會(huì)兒會(huì)停下來(lái)，是什么使振子的運(yùn)動(dòng)慢慢停下來(lái)？”生回答“忽略振子所受的空氣阻力”師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生建?！胺浅０?！你們把伽利略的理想實(shí)驗(yàn)方法引入進(jìn)來(lái)了。要使振子一直振動(dòng)下去還需要彈簧質(zhì)量足夠小，質(zhì)量忽略不計(jì)?！比缓蠼處熗ㄟ^(guò)ppt動(dòng)畫展示理想彈簧振子的運(yùn)動(dòng)情況。在師生一問(wèn)一答的過(guò)程中，學(xué)生知道建模過(guò)程抓住主要因素忽略次要因素，教師引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際彈簧振子模型到構(gòu)建理想彈簧振子模型，從實(shí)際到抽象后形成理想彈簧振子模型，能夠有效地提高學(xué)生的建模能力。

（三）分析運(yùn)動(dòng)找規(guī)律。本環(huán)節(jié)表格參考了選修3-4科學(xué)教育出版社教材第5頁(yè)，但又不同于教材，教材中的表格相比繁瑣，本表格中去掉了平衡位置O點(diǎn)，O點(diǎn)特征明確，無(wú)需再重復(fù)，從而簡(jiǎn)化了表格，并且細(xì)化了矢量的大小和方向的判斷，有利于分析表格，觀察物理量的規(guī)律。在教學(xué)過(guò)程中教師利用多媒體很好地展示了這種理想模型的運(yùn)動(dòng)情境，并把振子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生分析的細(xì)致有條理;在小組討論的過(guò)程中教師使用電腦和手機(jī)同屏的技術(shù)把學(xué)生的填寫情況展示在屏幕上，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑、反思、糾錯(cuò)的思維。學(xué)生在展示過(guò)程中鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力、合作溝通的能力，提升了學(xué)生的關(guān)鍵能力;學(xué)生在師生問(wèn)題對(duì)話、討論交流、黑板展示的過(guò)程中學(xué)生 獲取了物理知識(shí)，探究出理想彈簧振子的物理規(guī)律，解決了物理量的定性分析，學(xué)生獲得了成功的體驗(yàn)，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。同時(shí)表格設(shè)計(jì)全面，細(xì)致有利于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

（四）分析表格，總結(jié)規(guī)律，深化知識(shí)。在這一環(huán)節(jié)中教師首先設(shè)問(wèn)“從表格中你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？他們存在怎樣的定量關(guān)系，請(qǐng)論證說(shuō)明。”學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)有些物理量像位移和回復(fù)力大小變化始終相同，方向變化始終相反，二者始終相隨，堅(jiān)貞不變，然而速度大小變化和回復(fù)力的大小變化始終相反，但方向變化不定。從而進(jìn)一步猜想回復(fù)力和位移的定量表達(dá)式。學(xué)生逐漸領(lǐng)略到彈簧振子運(yùn)動(dòng)中的物理量是這樣和諧、對(duì)稱、完美又不是絕對(duì)完美（速度方向善變）。這時(shí)教師加以引導(dǎo)像彈簧振子的物理量具有這樣簡(jiǎn)單、和諧特征的運(yùn)動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。教師在整個(gè)分析運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終沒(méi)有出現(xiàn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念，當(dāng)學(xué)生對(duì)彈簧振子的運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)深刻到位了，才水到渠成的引出了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念，不把任何一個(gè)陌生的概念強(qiáng)加給學(xué)生，讓學(xué)生在理解得出。本環(huán)節(jié)最后教師設(shè)問(wèn)“彈簧振子為什么會(huì)做這樣的運(yùn)動(dòng)？”再次緊扣力與運(yùn)動(dòng)的主題。本環(huán)節(jié)由開(kāi)放性的問(wèn)題引發(fā)學(xué)生的思考討論，學(xué)生在展示過(guò)程中利用公式和圖像描述力與位移的規(guī)律，還深刻挖掘了圖像下面積的意義，同時(shí)學(xué)生展示踐行了物理核心素養(yǎng)，培養(yǎng)了學(xué)生的有效溝通能力、批判性思維能力，提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。在學(xué)生上臺(tái)展示的同時(shí)老師使用同屏技術(shù)投影其他小組的畫圖情況，及時(shí)反饋學(xué)生的探究情況。

二、教學(xué)啟示

（一）重視教學(xué)主線的構(gòu)建，教學(xué)知識(shí)的整合。教材的編寫受傳統(tǒng)觀念的影響，存在明顯的教學(xué)主線的缺陷。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)的核心思想是從學(xué)生學(xué)過(guò)的典型運(yùn)動(dòng)為起點(diǎn)構(gòu)建“力與運(yùn)動(dòng)”的主線，從學(xué)生設(shè)計(jì)小球的運(yùn)動(dòng)小球的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析理想彈簧振子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析，受力特點(diǎn)分析;最后通過(guò)小結(jié)落腳于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征。同時(shí)設(shè)問(wèn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)也是完美和諧的運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)可以看成水平的勻速直線運(yùn)動(dòng)方向和豎直方向自由落體的合成，你覺(jué)得豎直面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)可以看成哪些分運(yùn)動(dòng)的合成呢？留下知識(shí)讓學(xué)生課下探究，啟迪學(xué)生的思維。從力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)起點(diǎn)到力與運(yùn)動(dòng)的教學(xué)終點(diǎn)，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)主線清晰，有利于學(xué)生物理觀念的形成;而且板書設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單突出邏輯主線和教學(xué)主線。實(shí)現(xiàn)以創(chuàng)設(shè)情境為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力為核心，以提升學(xué)生探究能力為重點(diǎn)的教學(xué)理論。教學(xué)主線的構(gòu)建關(guān)鍵是如何基于學(xué)生的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)合理的問(wèn)題串，有效整合學(xué)生的知識(shí)體系。教學(xué)主線就像一根線，串起物理觀念、科學(xué)方法、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、關(guān)鍵能力等粒粒珍珠。

（二）教學(xué)要引導(dǎo)，不是告知?！敖?gòu)主義”理論：認(rèn)為學(xué)生的大腦不是一張白紙，任何人學(xué)習(xí)新知識(shí)都不是從一張白紙開(kāi)始的。不同的人對(duì)相同的教育所接受的程度是不一樣的。學(xué)習(xí)者知識(shí)的獲取不是通過(guò)教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下，借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得。也就是說(shuō)，學(xué)習(xí)者是信息加工的主體，是意義的主動(dòng)建構(gòu)者。每個(gè)人通過(guò)“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”、“意義建構(gòu)”學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素，在自己的頭腦里完成新的理解，才會(huì)建立起自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。教材的本節(jié)課的編寫有些概念是直接告知的，比方說(shuō)平衡位置、回復(fù)力、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)從學(xué)生已有知識(shí)出發(fā)構(gòu)建新的物理概念，使用類比的科學(xué)方法使學(xué)生易于理解。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)沒(méi)有一個(gè)物理概念是直接告知的，而是在不斷地引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生如何命名和為什么這么命名中構(gòu)建新的概念，使學(xué)生深刻理解其物理意義。教學(xué)內(nèi)容的難以理解和厘清眾多的概念是客觀的，但是合理的教學(xué)設(shè)計(jì)可以使學(xué)生積極的思考，主動(dòng)地構(gòu)建，難點(diǎn)就會(huì)突破！

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