《速度變化快慢的描述：加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)

劉健智 李麗萍

摘 要：基于問題解決的教學(xué)，是科學(xué)探究的一種形式，能較好地落實(shí)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。加速度是高中物理第一個核心的比值定義的概念，將問題解決教學(xué)模式運(yùn)用于加速度教學(xué)，形成了教學(xué)設(shè)計(jì)思路：①提出問題：速度變化快慢如何描述;②探究問題：用比值描述;③解決問題：這個比值被定義為加速度;④引發(fā)新問題：加速度的方向、拓展延伸。

關(guān)鍵詞：問題解決;比值定義;概念教學(xué);速度變化快慢;加速度;教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）5-0032-5

1 ? ?教材分析

1.1 ? ?《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》的要求

理解加速度。例如，結(jié)合加速度概念的建構(gòu)，體會物理學(xué)中的抽象思維。

1.2 ? ?本節(jié)內(nèi)容在物理知識體系中的地位

加速度是高中階段首先接觸的核心概念，是位移、速度的后續(xù)概念，是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁，是形成運(yùn)動與相互作用觀念的基礎(chǔ)。加速度也是高中階段第一次利用比值方法定義的概念，掌握本節(jié)課的知識和思路，有利于其他比值定義概念的學(xué)習(xí)。

1.3 ? ?教材內(nèi)容與體系安排

加速度和速度概念的構(gòu)建類似，卻更抽象。學(xué)生感性材料不多，需要教師創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)“速度變化快慢如何描述”這個問題，建構(gòu)起加速度的物理意義。再引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“速度的變化量與時間的比值可以描述速度變化的快慢”，推理出加速度為矢量，明晰速度與加速度方向的關(guān)系，得出瞬時加速度的概念，擴(kuò)展加速度的外延，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，學(xué)會通過對物體速度與加速度的分析來判斷運(yùn)動狀態(tài)。

2 ? ?學(xué)情分析

2.1 ? ?認(rèn)知層面

（1）學(xué)生通過速度概念的構(gòu)建，能把比值定義法較好地遷移到加速度概念學(xué)習(xí)中。

（2）學(xué)生依賴于日常經(jīng)驗(yàn)，不習(xí)慣運(yùn)用數(shù)學(xué)工具推理、判斷、解釋，對比值（變化率）的理解有待加強(qiáng)，存在速度越大或速度變化量越大加速度就越大、加速度為負(fù)就為減速運(yùn)動等的錯誤經(jīng)驗(yàn)，這不利于加速度的學(xué)習(xí)。

2.2 ? ?知識層面

（1）掌握了矢量的特征，但對矢量的理解浮于表面。

（2）理解了平均速度、瞬時速度的區(qū)別，有利于平均加速度與瞬時加速度的比較。

（3）理解圖像的應(yīng)用，了解圖像的涵義，對加速度的學(xué)習(xí)有一定的幫助。

2.3 ? ?能力層面

（1）具有一定的觀察總結(jié)能力，但抽象思維不足，容易混淆速度、加速度、速度變化量。

（2）可以進(jìn)行簡單的矢量數(shù)學(xué)計(jì)算，但對矢量的圖像計(jì)算理解需要加深。

（3）在前面學(xué)習(xí)瞬時速度時知道了瞬時的意義，對極限法有一定的理解，但理解還不到位。

3 ? ?設(shè)計(jì)理念

基于“問題及其解決”進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體步驟：

（1）發(fā)現(xiàn)問題：速度的變化有快有慢;

（2）提出問題：如何描述速度變化的快慢？

（3）探究問題：理論探究得出用比值描述;

（4）解決問題：將這一比值定義為加速度;

（5）引發(fā)新問題：加速度的方向，拓展和應(yīng)用加速度概念，圖像法求加速度和瞬時加速度。

4 ? ?教學(xué)目標(biāo)

4.1 ? ?物理觀念

下列知識目標(biāo)的落實(shí)，有利于運(yùn)動與相互作用觀念的形成：

（1）認(rèn)識速度變化和速度變化快慢的區(qū)別，理解速度變化的快慢可以用比值來描述。

（2）理解比值即為速度的變化率，能區(qū)別速度、速度變化量與加速度。

（3）知道加速度的矢量性，領(lǐng)會其正負(fù)代表的涵義，理解加速度的方向。

（4）知道v-t圖像中的斜率表示加速度。

（5）理解平均加速度與瞬時加速度的區(qū)別。

4.2 ? ?科學(xué)思維

（1）會用比值描述速度變化的快慢，會分析、總結(jié)物理過程，提升科學(xué)推理能力。

（2）通過構(gòu)建和理解瞬時加速度，培養(yǎng)抽象思維能力，繼續(xù)學(xué)習(xí)微元法和極限思想。

4.3 ? ?科學(xué)探究

（1）從生活實(shí)例中發(fā)現(xiàn)“速度變化有快有慢”，進(jìn)而提出問題“如何描述速度的變化快慢”，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力。

（2）通過加速度的構(gòu)建過程，培養(yǎng)解決問題、分析和歸納總結(jié)的能力。

4.4 ? ?科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

（1）體會物理與生活的聯(lián)系，形成探索生活、自然科學(xué)本質(zhì)的動力。

（2）通過加速度物理量的構(gòu)建，建立起科學(xué)認(rèn)識世界的意義，更好地理解科學(xué)的本質(zhì)。

（3）通過“死亡加速度”的分析，提高交通安全意識，增加社會責(zé)任感。

5 ? ?教學(xué)重難點(diǎn)

（1）教學(xué)重點(diǎn)：比值能夠描述速度變化的快慢。

（2）教學(xué)難點(diǎn)：加速度的矢量性，加速度方向與速度方向之間的關(guān)系。

6 ? ?教法與學(xué)法

（1）教法：探究教學(xué)法。

（2）學(xué)法：探究式學(xué)習(xí)法。

7 ? ?教學(xué)流程（圖1）

8 ? ?教學(xué)過程（表1）

9 ? ?板書設(shè)計(jì)（圖5）

10.1 ? ?比值定義法

比值定義法中的因和果與主體屬性相互之間彼此具有獨(dú)立性[2]。在比值定義的物理量概念建構(gòu)過程中，要注重理解物理量的來龍去脈，不能將比值法的公式純粹數(shù)字化。

本節(jié)課通過問題探究讓學(xué)生摸索規(guī)律，理解比值的物理意義，抓住了概念的本質(zhì)，理解加速度與速度大小、速度變化量大小、時間長短沒有直接關(guān)系，不落入公式純粹數(shù)字化之中，讓學(xué)生體會物理探索的方法和意義，更能領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)。

10.2 ? ?問題解決教學(xué)模式

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)，從加速度的概念建構(gòu)到概念辨析、延伸、深化，都是問題引領(lǐng)、學(xué)生探索的形式，有描述物體速度變化快慢的中心問題，有加速度方向和解讀v-t圖像、精準(zhǔn)描述速度變化快慢等子問題環(huán)環(huán)相扣，聯(lián)系生活，形成合乎邏輯的“問題”系統(tǒng)，貼近學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，在解決問題過程中探索知識，有利于刺激學(xué)生思維，提高課堂專注度，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識。本節(jié)設(shè)計(jì)對課堂問題進(jìn)行預(yù)設(shè)，而實(shí)際課堂會因?yàn)閷W(xué)情差異對預(yù)設(shè)問題有不同反應(yīng)，也會導(dǎo)致新問題的生成，教師需要正確對待課堂的生成，及時反饋調(diào)整。

10.3 ? ?深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是一種主動的、批判性的學(xué)習(xí)方式，也是實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的有效方式[3]。學(xué)生的學(xué)習(xí)不是記憶大量的事實(shí)，停留在知識的淺層表面，而是通過主動學(xué)習(xí)把握知識本質(zhì)，構(gòu)建知識系統(tǒng)，即物理概念本質(zhì)、適用范圍、外延及各種關(guān)系的把握。

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)促使學(xué)生在情境中主動構(gòu)建概念，實(shí)現(xiàn)了對加速度知識點(diǎn)的深度理解，注意了對加速度概念的延伸擴(kuò)展，如瞬時加速度，在邏輯上讓學(xué)生體會知識的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，且為學(xué)有余力的學(xué)生提供了學(xué)習(xí)素材。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡皓云.例談基于學(xué)科核心素養(yǎng)的物理概念教學(xué)[J].物理教學(xué)探討，2017，35（10）：8-11.

[2]李君健.比值定義法的物理思想及教學(xué)啟示[J].物理教學(xué)探討，2014，32（12）：45-46.

[3]張浩，吳秀娟.深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及認(rèn)知理論基礎(chǔ)探析[J].中國電化教育，2012（10）：7-11，21.

（欄目編輯 ? ?鄧 ? 磊）