高中物理“勻變速直線運動的 位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施

【摘要】“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”是高中物理的重要課程，應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案不僅能提高教學(xué)的計劃性，而且能增強學(xué)生探究推導(dǎo)位移公式的技能，培養(yǎng)學(xué)生的物理自主學(xué)習(xí)能力。文章主要采用學(xué)情調(diào)查法和實驗教學(xué)研究法，以高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”一課為例，分析導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施原則，從編制導(dǎo)學(xué)案、創(chuàng)設(shè)生活化物理情境、采用問題啟發(fā)法、開展圖像分析探究以及實施隨堂檢測練習(xí)五個流程，論述導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的開展策略，旨在為相關(guān)教育人士提供可靠的參考建議。

【關(guān)鍵詞】高中物理；導(dǎo)學(xué)案教學(xué)；原則；策略

作者簡介：魏武（1982—），男，甘肅省定西市隴西縣第二中學(xué)。

導(dǎo)學(xué)案在近年來的高中物理教學(xué)中備受推崇，是指引學(xué)生自主、高效參與物理探究的路線圖。高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”一課的教學(xué)主要關(guān)注公式推導(dǎo)的過程，適合采用導(dǎo)學(xué)案教學(xué)模式。因此，教師應(yīng)該明確本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施原則，根據(jù)課程要點和實際學(xué)情，合理編制完善的導(dǎo)學(xué)案，按照導(dǎo)學(xué)案規(guī)劃組織學(xué)生開展自主探究活動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷推導(dǎo)位移公式的過程，加深學(xué)生對勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系的理解。下面筆者對本課的導(dǎo)學(xué)案教學(xué)展開探究。

一、高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施原則

高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”一課的導(dǎo)學(xué)案教學(xué)，主要是教師立足課程目標(biāo)，科學(xué)設(shè)計導(dǎo)學(xué)案，按照導(dǎo)學(xué)案的預(yù)設(shè)流程和內(nèi)容，采用情境創(chuàng)設(shè)、問題啟發(fā)、合作探究、實踐練習(xí)等手段，幫助學(xué)生得出勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系式，鍛煉學(xué)生運用位移公式解決實際問題的能力。經(jīng)過學(xué)情和教材分析，筆者將本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施原則歸納為下列三點。

第一，啟發(fā)原則。本課教學(xué)的重點和難點在于讓學(xué)生經(jīng)歷勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系的探究過程，這對學(xué)生的思維能力提出了較高的要求。因此，教師在實施導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的過程中，應(yīng)該始終堅持啟發(fā)原則，以思維訓(xùn)練為主線，采用舊知識鋪墊、問題導(dǎo)學(xué)、小組討論和歸納等教學(xué)方法，提升學(xué)生的發(fā)散思維，提高學(xué)生的位移公式探究效率。如在編制導(dǎo)學(xué)案時，教師可以采用比較法，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生從勻速直線運動過渡到變速直線運動的學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生從已有知識中獲得新知，了解勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系的推導(dǎo)過程，并體會等效替代和極限思想等方法［1］。

第二，直觀原則。本節(jié)課的知識點具有一定的抽象性，學(xué)生雖然對物體的運動情況已經(jīng)建立了初步感知，但是仍然需要直觀情境的支持，才能探索和發(fā)現(xiàn)物體運動的科學(xué)規(guī)律。為此，教師實施導(dǎo)學(xué)案教學(xué)必須遵循直觀原則，采用多媒體素材，打造直觀的物理探究環(huán)境。如在研究位移和時間的關(guān)系時，教師可以在導(dǎo)學(xué)案教學(xué)中采用圖像法，指導(dǎo)學(xué)生繪制和分析 v - t 圖像，使學(xué)生具象地理解 v - t 圖像圍成的面積即相應(yīng)時間內(nèi)物體的位移，從而讓學(xué)生順利推理位移和時間的關(guān)系式，增強導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的直觀性。

第三，實踐原則。本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的關(guān)鍵點是培養(yǎng)學(xué)生對勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式的實踐運用能力。對于這一公式，學(xué)生若僅限于推導(dǎo)和機械地套用，那么就違背了教學(xué)的本意。因此，在實施導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的過程中，教師應(yīng)該立足實踐原則，在學(xué)生掌握位移和時間的關(guān)系式后，跟進開展相應(yīng)的實踐運用練習(xí)。如在編制導(dǎo)學(xué)案時，教師可以聯(lián)系日常生活，準(zhǔn)備一些趣味性的練習(xí)題，鼓勵學(xué)生合作運用位移和時間的關(guān)系式解決實際問題，從而促進學(xué)生學(xué)思結(jié)合，學(xué)以致用，提升本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實效。

二、高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施策略

（一）立足課程三維目標(biāo)，落實導(dǎo)學(xué)案的精心編制

實施“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”一課的導(dǎo)學(xué)案教學(xué)，精心編制導(dǎo)學(xué)案是第一位的。教師應(yīng)當(dāng)深入分析教材和學(xué)情，立足課程三維目標(biāo)，在導(dǎo)學(xué)案中確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容和流程，應(yīng)用信息技術(shù)軟件整理導(dǎo)學(xué)案教學(xué)材料，從而指引學(xué)生有序開展新課學(xué)習(xí)活動，為導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的高效實施奠定基礎(chǔ)。例如，本課的知識與技能目標(biāo)主要是引導(dǎo)學(xué)生識記勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系式，過程與方法目標(biāo)是通過對 v - t 圖像的觀察、分析、思考，掌握應(yīng)用圖像法推導(dǎo)位移公式這一方法，情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的合作探究意識及物理情感。在編制本課導(dǎo)學(xué)案時，教師采用信息技術(shù)軟件PowerPoint，將課程教學(xué)劃分為情境導(dǎo)入、問題啟發(fā)、圖像分析和實踐練習(xí)四個流程，確定每個流程的順序和主題，插入相關(guān)的情景圖，列出探究任務(wù)或?qū)W(xué)問題，從而編制出高質(zhì)量的導(dǎo)學(xué)案［2］。

（二）創(chuàng)設(shè)生活化物理情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

教師在完成導(dǎo)學(xué)案編制工作后，就應(yīng)該依照導(dǎo)學(xué)案中設(shè)置的流程和內(nèi)容，按部就班地實施物理課堂教學(xué)?！皠蜃兯僦本€運動的位移與時間的關(guān)系”一課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的第一個流程是情境導(dǎo)入。學(xué)生雖然已經(jīng)了解物體運動的速度隨時間變化的規(guī)律，但是對位移隨時間變化的規(guī)律還比較陌生。本節(jié)課知識點和生活的關(guān)系十分密切，為此，教師在實施導(dǎo)學(xué)案教學(xué)時，應(yīng)該結(jié)合物理教材和日常生活，利用導(dǎo)學(xué)案課件為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活化物理情境，同時聯(lián)系舊知識，向?qū)W生提出關(guān)于勻速直線運動的問題，一方面使學(xué)生體會勻變速直線運動和生活的關(guān)聯(lián)，另一方面促進學(xué)生溫故知新，從而激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)動力。例如，在情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師采用預(yù)先準(zhǔn)備好的導(dǎo)學(xué)案課件，為學(xué)生播放汽車勻變速直線前行的動畫視頻，同時向?qū)W生提問：“同學(xué)們，通過之前的學(xué)習(xí)，大家在實驗中了解了小車的速度隨時間變化的規(guī)律，那么請大家結(jié)合老師播放的生活動畫，回憶一下勻變速直線運動速度和時間的關(guān)系式是什么?！睂W(xué)生交流并回答：“v＝v 0＋at?！苯處熆隙藢W(xué)生的回答，用導(dǎo)學(xué)案課件出示幾個 v - t 圖像，讓學(xué)生合作運用 v＝v 0＋at 公式，討論、描述圖像中物體的運動情況。教師巡視傾聽，確定學(xué)生描述無誤后，順勢揭示新課主題：“同學(xué)們，從汽車運動的生活動畫中可見，汽車的運動時間和位移也是在不斷變化的，那么我們能否通過 v - t 圖像反映汽車的運動規(guī)律，進一步得出位移和時間的規(guī)律呢？”學(xué)生產(chǎn)生了強烈的好奇心。在生活化物理情境的驅(qū)動下，本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的情境導(dǎo)入流程得到了有效實施［3］。

（三）采用問題啟發(fā)法，引導(dǎo)學(xué)生自主繪制位移圖像

“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的第二個流程是問題啟發(fā)。教師需要根據(jù)導(dǎo)學(xué)案中設(shè)計的問題，采用問題串的形式，從勻速直線運動 v - t 圖像中圍成的面積 vt 等于時間 t 內(nèi)的位移 x 向?qū)W生提問，引導(dǎo)學(xué)生自主繪制位移圖像，使學(xué)生將勻速運動的知識遷移到勻變速運動的學(xué)習(xí)中，同時也為學(xué)生后續(xù)觀察和分析 v - t 圖像做好鋪墊［4］。例如，在本課的問題啟發(fā)環(huán)節(jié)，教師先采用導(dǎo)學(xué)案課件出示探究問題：“如何求解做勻速直線運動物體的位移？你能找到幾種解法？若做勻速直線運動物體的速度為 v ，其在時間 t 內(nèi)的位移是多少？在 v - t 圖像中，做勻速直線運動物體的位移該如何表示？”學(xué)生展開熱烈討論，幾分鐘后反饋探究結(jié)論：“做勻速直線運動物體的位移和 v - t 圖像中圍成的矩形面積相對應(yīng)，在 t 軸的上方，位移是正值，表示位移是沿正方向的，反之，在 t 軸的下方，位移是負(fù)值?！苯處熆隙▽W(xué)生的探究結(jié)論，繼續(xù)提問：“那么做勻變速直線運動物體的位移是不是也有類似的關(guān)系？如果將坐標(biāo)軸上的時間間隔縮小，相關(guān)的位移圖像是什么樣子的？請大家繪制出來?！睂W(xué)生繼續(xù)探究，并準(zhǔn)確繪制出圖像。問題啟發(fā)和位移圖像繪制，能讓學(xué)生理解用各段矩形面積之和表示物體在時間 t 內(nèi)的總位移，為“無限分割再求和”極限思想的滲透搭設(shè)思維臺階，達(dá)到本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)第二個流程的實施目標(biāo)。

（四）開展圖像分析探究，推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式

“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的第三個流程是圖像分析。教師需要向?qū)W生展示劉徽的割圓術(shù)資料，引導(dǎo)學(xué)生通過用剪刀剪圓的操作活動，體會割圓術(shù)的分割和積累思想，然后點撥學(xué)生觀察、分析位移圖像，模仿割圓術(shù)的做法，推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系式，同時滲透“無限分割再求和”的極限思想，從而培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和推理能力，加深學(xué)生對位移和時間的關(guān)系的理解。例如，在本課的圖像分析環(huán)節(jié)，教師先使用導(dǎo)學(xué)案課件，向?qū)W生出示劉徽的割圓術(shù)資料，在學(xué)生通讀后，提問學(xué)生：“同學(xué)們，資料內(nèi)容說明什么問題？”學(xué)生討論后回答：“說明圓內(nèi)一正多邊形的邊數(shù)越多，其周長和面積就越接近圓的周長和面積。”接下來，教師指導(dǎo)學(xué)生用剪刀先將圓形紙片剪出一條直線大口，再不斷剪出許多小口，提問學(xué)生：“這些小口能形成什么？”學(xué)生回答：“能形成一條曲線?！彪S后，教師讓學(xué)生拿出之前在坐標(biāo)紙上繪制的位移圖像，并引出探究任務(wù)：“同學(xué)們，請大家仔細(xì)觀察位移圖像，思考能否模仿割圓術(shù)的做法來‘分割’圖像中圖線與時間軸所圍成的面積?！睂W(xué)生立即動手分割，有的小組將物體的運動分割成5小段，還有的小組將其分割成8小段、10小段……教師提問：“各組相互對比分割出的圖像，段數(shù)越多，矩形和傾斜直線間所夾的小三角形面積越小，說明什么？”學(xué)生觀察思考后回答：“說明小矩形的面積總和越接近傾斜直線下所圍成的梯形面積?！苯處熥穯枺骸澳敲茨芊窬痛送茖?dǎo)出勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式呢？”學(xué)生結(jié)合對圖像的分割和觀察結(jié)論展開分析推導(dǎo)，寫出公式推導(dǎo)過程。通過開展圖像分析探究，學(xué)生能得出勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式，提升結(jié)合數(shù)學(xué)方法和物理規(guī)律辨析問題的能力［5］。

（五）實施隨堂檢測練習(xí)，強化學(xué)生實踐運用公式能力

“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”的導(dǎo)學(xué)案教學(xué)強調(diào)實踐性，實踐練習(xí)是導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的重要流程，會影響學(xué)生對課程要點的內(nèi)化吸收。因此，在學(xué)生初步掌握勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式后，教師應(yīng)該趁熱打鐵，實施隨堂檢測練習(xí)，提升學(xué)生對公式的實踐運用能力，鞏固學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效果。例如，在本課的實踐練習(xí)環(huán)節(jié)，教師用導(dǎo)學(xué)案課件出示預(yù)先準(zhǔn)備好的檢測題：汽車剎車后做勻速直線運動，經(jīng)3秒后停止運動，那么在這連續(xù)的三個1秒內(nèi)，汽車通過的位移之比是多少？在學(xué)生了解檢測題內(nèi)容后，教師提出要求：“請大家合作運用本課探究得出的公式，計算出汽車通過的位移之比，再說明理由?！睂W(xué)生經(jīng)過交流討論得出結(jié)果：“根據(jù)公式 x＝v 0 t＋ at 2，題目中末速度為零的勻減速直線運動可以看作反向的初速度為零的勻加速直線運動，所以三個1秒內(nèi)汽車通過的位移之比是5∶3∶1?！蓖ㄟ^隨堂檢測練習(xí)，學(xué)生能運用勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式解決實際的物體運動問題，從而全面突破本課導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的難點［6］。

結(jié)語

綜上所述，高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”導(dǎo)學(xué)案教學(xué)的實施，應(yīng)該遵循啟發(fā)原則、直觀原則及實踐原則。教師應(yīng)該立足本課的三維目標(biāo)和實際學(xué)情，精心編制導(dǎo)學(xué)案，借助導(dǎo)學(xué)案課件，通過創(chuàng)設(shè)生活化物理情境、采用問題啟發(fā)法、開展圖像分析探究和實施隨堂檢測練習(xí)等路徑，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷推導(dǎo)勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系式的全過程，從而順利開展導(dǎo)學(xué)案教學(xué)。

【參考文獻】

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［2］付鸝娟.基于核心素養(yǎng)的物理規(guī)律教學(xué)：以“勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系”為例［J］.物理教學(xué)探討，2022，40（3）：29-32.

［3］朱艷萍，李萬榮，王菊香.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的教學(xué)設(shè)計：以“勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系”為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（17）：12-14.

［4］黃藝雯，宋善炎，張瑜.在高中物理課堂教學(xué)中促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)策略探究：以“勻變速直線運動位移和時間的關(guān)系”為例［J］.廣西教育，2021（2）：143-145.

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［6］何仕乾.導(dǎo)學(xué)案在高中物理教學(xué)實踐中的運用：以《勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系》為例［J］.科學(xué)咨詢（教育科研），2016（4）：50-51.