以“牛頓第二定律”為例探究高中物理教學(xué)策略

摘 要：文章立足于當(dāng)前高中物理學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)，分析了高中物理學(xué)習(xí)特征及教學(xué)基本原則，并基于以上分析，以“牛頓第二定律”教學(xué)實(shí)踐問題為具體案例，系統(tǒng)論述了物理學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐策略，希望可以為高中物理學(xué)科教學(xué)工作的進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新提供新的思路.

關(guān)鍵詞：高中物理；牛頓第二定律；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）21-0068-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡(jiǎn)介：林馬忠（1967.6-），男，福建省漳浦人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，從事高中物理教育教學(xué)研究.

受傳統(tǒng)教育思想的影響，在高中物理學(xué)科的教學(xué)過程中，以教師講授教學(xué)為主的課堂模式仍舊是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要途徑.這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式雖然可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成課程教學(xué)既定的教學(xué)任務(wù)，但是就學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力的發(fā)展和學(xué)科素養(yǎng)培育來說，并不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高.基于此，教師在推進(jìn)物理學(xué)科教學(xué)活動(dòng)的過程中，要與時(shí)俱進(jìn)地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育思想和教學(xué)方式，立足物理學(xué)科學(xué)習(xí)特征，關(guān)注學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的發(fā)展需求，多元化設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)科教學(xué)方式轉(zhuǎn)變的同時(shí)，為學(xué)生學(xué)科綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展創(chuàng)造良好的外部學(xué)習(xí)環(huán)境［1］.

1 高中物理學(xué)習(xí)特征及教學(xué)原則

首先，學(xué)科知識(shí)難度大幅提升.不同于初中階段物理知識(shí)，高中物理知識(shí)需要學(xué)生對(duì)物理知識(shí)本質(zhì)進(jìn)行深入探究并準(zhǔn)確理解，在有效掌握學(xué)科知識(shí)規(guī)律的基礎(chǔ)之上進(jìn)行遷移應(yīng)用.其次，學(xué)科知識(shí)涉及面更廣.在初中物理的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)主要涉及物理公式的應(yīng)用及生活實(shí)踐應(yīng)用兩方面，通過熟記物理公式就可以有效解決許多物理問題.高中階段的物理學(xué)習(xí)在原有基礎(chǔ)之上增加了知識(shí)內(nèi)容的深度和廣度，生活中常見的力的分解、光現(xiàn)象等內(nèi)容變得更加抽象，單純用語言很難解釋清楚.因此，基于以上特征，在教學(xué)實(shí)踐過程中要針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，科學(xué)提高教學(xué)活動(dòng)的有效性.在具體教學(xué)實(shí)踐過程中，所涉及到的教學(xué)原則主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面.

一是主體性原則.當(dāng)前，新課程改革已經(jīng)實(shí)行多年，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師也在嘗試不斷創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育思想，將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體不僅能夠提高課堂教學(xué)的效率，同時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)的全面發(fā)展也能起到促進(jìn)作用.因此，在高中物理學(xué)科教學(xué)的過程中，教師應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，借助多樣化的課堂教學(xué)活動(dòng)吸引學(xué)生積極主動(dòng)地參與，在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中循序漸進(jìn)地發(fā)展學(xué)生物理思維.

二是啟發(fā)性原則.高中階段的學(xué)生通過長(zhǎng)期學(xué)習(xí)鍛煉，已經(jīng)具備了一定自主學(xué)習(xí)的能力和意識(shí)，加上自我管理能力的不斷強(qiáng)化，突出教學(xué)過程中的啟發(fā)性原則是優(yōu)化物理學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新工作的重要舉措.基于這一實(shí)際教學(xué)特征，教師在開展物理學(xué)科教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)立足學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際特性，在物理實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐活動(dòng)的開展過程中適當(dāng)留白，為學(xué)生自主參與、探究和探索創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)空間和平臺(tái).

三是層次性原則.在新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要突出以人為本的基本教學(xué)理念，關(guān)注學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力和情感態(tài)度，滲透知識(shí)與技能教學(xué)的同時(shí)，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)科學(xué)習(xí)觀念.由于每一個(gè)學(xué)生都是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于知識(shí)的理解和掌握情況各不相同，具有顯著的差異性特征.基于此，教師在優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程中，要從實(shí)際學(xué)情出發(fā)，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)差異化特點(diǎn)，在規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容和導(dǎo)學(xué)問題時(shí)，突出層次性特征，面向全體同學(xué)進(jìn)行授課的同時(shí)，兼顧因材施教的基本要求，最大化滿足不同學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，確保不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生都可以在課堂學(xué)習(xí)的過程中得以進(jìn)步.

2 基于“牛頓第二定律”的物理課堂教學(xué)策略2.1 立足學(xué)生實(shí)際學(xué)情，做好教學(xué)銜接備課

高中物理教師備課優(yōu)劣直接影響課堂教學(xué)質(zhì)量.對(duì)于高一新生來說，面對(duì)抽象的物理學(xué)科知識(shí)會(huì)形成一種畏懼的學(xué)習(xí)心理，直接影響后續(xù)課程學(xué)習(xí)的質(zhì)量［2］.相較于高中物理知識(shí)體系而言，學(xué)生在初中階段所學(xué)的物理知識(shí)大多是根據(jù)定性分析的方式去解決相應(yīng)的問題，定量計(jì)算內(nèi)容少、學(xué)習(xí)難度低，學(xué)生在熟練掌握基礎(chǔ)公式后都可以靈活應(yīng)對(duì).步入高中以后，定性和定量分析相結(jié)合的問題屢見不鮮，學(xué)習(xí)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變無疑加大學(xué)生學(xué)習(xí)理解的難度.另外，初中物理問題大多以形象思維為主，課程內(nèi)容也側(cè)重從生活化角度出發(fā)，在具體問題的解決過程中，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣.高中物理問題多數(shù)需要學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的分析和論證，學(xué)習(xí)過程側(cè)重學(xué)生抽象思維能力的應(yīng)用.因此，在開展高中物理學(xué)科教學(xué)活動(dòng)之前，教師要立足學(xué)生實(shí)際做好教學(xué)銜接工作，隨著學(xué)生理解能力和思維能力的不斷提升，逐步深化課程難度.

例如，在《牛頓第二定律》這一章節(jié)知識(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)階段，為了讓學(xué)生更好地掌握定律中加速度和力之間的關(guān)系以及相關(guān)物理量的意義，教師應(yīng)當(dāng)將力的概念、合力、分力、加速度等基礎(chǔ)概念進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，在學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)概念和“牛頓第一定律”的基礎(chǔ)上，逐步滲透“牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論知識(shí)，最后，循序漸進(jìn)地開展有效課堂教學(xué).

2.2 圍繞教材知識(shí)體系，優(yōu)化整合教學(xué)資源

物理學(xué)以牛頓運(yùn)動(dòng)定律基礎(chǔ)知識(shí)為教學(xué)起點(diǎn)，科學(xué)整合課程單元知識(shí)，深入剖析“牛頓第二定律”在力學(xué)知識(shí)體系中的價(jià)值和意義，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)自然地融入力學(xué)知識(shí)體系中去.在新舊知識(shí)融合過程中循序漸進(jìn)地推進(jìn)課堂教學(xué)活動(dòng)，理解“牛頓第二定律”的同時(shí)，幫助學(xué)生逐步構(gòu)建系統(tǒng)的力學(xué)知識(shí)體系，提高學(xué)生理解和系統(tǒng)掌握物理知識(shí)的能力.為了有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量，教師必須具備過硬的教學(xué)技能，能夠立足教學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)整合教學(xué)資源，對(duì)單元整體知識(shí)體系有一個(gè)全面地了解，然后基于“牛頓第二定律”內(nèi)容，對(duì)課堂教學(xué)以及教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行有效地預(yù)設(shè).首先，根據(jù)教材明確教學(xué)目標(biāo)，有序推進(jìn)課堂教學(xué)活動(dòng)；其次，科學(xué)平衡單元教學(xué)目標(biāo)和課時(shí)教學(xué)主題之間的關(guān)系.在具體教學(xué)中，除了要有明確的教學(xué)目標(biāo)之外，還要根據(jù)學(xué)生實(shí)際和接受情況將系統(tǒng)的力學(xué)知識(shí)體系進(jìn)行分解，理解整體和局部之間的關(guān)系.在潛移默化中滲透單元學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)科知識(shí)之間的有機(jī)融合.借助系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生將零碎的力學(xué)知識(shí)系統(tǒng)地梳理和歸納，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)理解能力的同時(shí)，發(fā)展他們的整體學(xué)習(xí)意識(shí)［3］.

2.3 以問題導(dǎo)向?yàn)橹骶€，貫穿課堂教學(xué)始終

在教材中，“牛頓第二定律”設(shè)置在“牛頓第一定律”和實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系之后.在新課導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，基于學(xué)生對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有了一定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的前提下，課堂教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)在于幫助學(xué)生熟練掌握加速度、力、質(zhì)量之間的關(guān)系，深入理解公式F=kma中各物理量的意義.在導(dǎo)學(xué)問題的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以做出如下設(shè)計(jì)：

（1）在探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的物理實(shí)驗(yàn)中涉及到了哪些物理量？它們之間存在什么樣的關(guān)系？這種關(guān)系能否有固定的公式來進(jìn)行表示？

（2）在物理公式F=kma中，為什么國際慣例統(tǒng)一規(guī)定系數(shù)k=1？“牛頓第二定律”在運(yùn)用中還具有哪些特有的性質(zhì)？

（3）解決“牛頓第二定律”相關(guān)問題時(shí)一般解題步驟是什么？通過逐步遞進(jìn)的問題串設(shè)計(jì)，將導(dǎo)學(xué)問題貫穿課堂教學(xué)的始末，保障學(xué)生在明確問題驅(qū)動(dòng)下高效參與課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)，熟練掌握課本基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)活化學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維.

2.4 巧設(shè)課后鞏固習(xí)題，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維

課后習(xí)題作為課堂教學(xué)活動(dòng)的延伸和補(bǔ)充，對(duì)于提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量和強(qiáng)化學(xué)以致用的能力具有十分重要的促進(jìn)作用.在完成一系列的教學(xué)工作之后，教師也要關(guān)注課后習(xí)題的設(shè)計(jì)和優(yōu)化情況，通過針對(duì)性的經(jīng)典例題幫助學(xué)生活化所學(xué)知識(shí)，逐步學(xué)會(huì)從多角度、多層次去思考問題和解決問題，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新性的物理思維能力.

例如，如圖1所示，一輛小車在水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在車廂頂部懸掛一個(gè)質(zhì)量為1 kg的鐵塊，此時(shí)懸線和豎直方向夾角為37°，鐵塊和車廂相對(duì)靜止.（g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：①車廂此時(shí)的加速度，并簡(jiǎn)要概述車廂的運(yùn)動(dòng)情況.②懸線對(duì)鐵塊的拉力.

在這一習(xí)題的分析和解決過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先用合成法進(jìn)行解決：通過分析后可以發(fā)現(xiàn)鐵塊在這一運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況如圖2所示，根據(jù)所學(xué)知識(shí)可以輕松計(jì)算出鐵塊所受合力為F=mgtan37°，根據(jù)牛頓第二定律F合=ma可以進(jìn)一步計(jì)算出鐵塊的加速度a.通過圖2可以看出合力的方向是水平向右，加速度方向也是水平向右的.此時(shí)車廂可能做水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做水平向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng).而懸線對(duì)鐵塊的拉力也可以通過公式FT=mgcos37°求出.

然后在以上有效解題教學(xué)的基礎(chǔ)之上，從另一角度對(duì)問題進(jìn)行剖析，啟發(fā)學(xué)生還可以通過正交分解方法進(jìn)行解題，布置以小組合作方式進(jìn)行任務(wù)探究.通過這種教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，引領(lǐng)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)從不同角度分析問題，活化學(xué)生學(xué)習(xí)思維的同時(shí)提高對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用的能力，在實(shí)踐與應(yīng)用中發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新性物理思維.

綜上所述，物理學(xué)科作為高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的重要課程，在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中對(duì)學(xué)生抽象思維能力具有較高的要求，教師在教學(xué)實(shí)踐過程中，要善于總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，圍繞科學(xué)的教學(xué)原則對(duì)物理課堂教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生更好地理解和掌握基礎(chǔ)知識(shí)，比如“牛頓第二定律”這一部分內(nèi)容.要善于借助經(jīng)典例題的解析和教學(xué)活動(dòng)充分活化學(xué)生學(xué)習(xí)思維，循序漸進(jìn)地提升課堂教學(xué)質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

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［2］ 陳品.高中物理教學(xué)對(duì)中學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)策略［J］.新課程，2022（20）：150-151.

［3］ 周和建.核心素養(yǎng)下高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)方法的研究：以“牛頓第二定律”教學(xué)為例［J］.湖南中學(xué)物理，2020，35（05）：43-45.

［責(zé)任編輯：李 璟］