基于真实情境聚焦物理观念形成的教学新探——以“匀变速直线运动的位移与时间的关系”教学为例.pdf
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1、广西教育2023年6月第17期专 题 研 究【摘要】本文以教学“匀变速直线运动的位移与时间的关系”为例,论述基于真实情境开展高中物理教学,从而帮助学生形成物理观念的教学方法:研读物理课程标准中有关情境、学科核心素养以及本节教学内容的论述,反思传统教学中存在的误区,通过访谈等方式了解学情,确定本课内容在高中阶段物理学习的地位,创设动车运行、飞机起飞等真实的情境开展教学,让学生掌握解决问题的有效方法。【关键词】物理观念真实情境高中物理核心素养【中图分类号】G63【文献标识码】A【文章编号】0450-9889(2023)17-0067-04普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)(以下简称
2、 课程标准)指出,高中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等四个方面,其中物理观念是从物理学视角形成的对物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华,是从物理视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理不是一门仅依靠死记公式和结论就能学好的学科。在 课程标准 的指导下,结合物理观念在物理学科核心素养中的地位,在课堂中聚焦物理观念以实现核心素养的培养成为教师教学的第一要义。与此同时,课程标准 还指出:运用物理知识解决实际问题能力的高低,往往取决于学生将情境与知识联系起来的水平高低。例如,能否把情境中的一段经历转化为一个物理探究过程,能否
3、把情境中的故事情节转化为某种物理现象,能否把描述情境的文字转化为物理表述,能否把情境中需要完成的工作转化为相应的物理问题。我们常说某个问题很“活”,其“活”的本质之一在于情境的转化。能不能把问题中的情境转化成解决问题的物理情境,建立相应的物理模型,这是运用物理观念思考问题、运用物理知识分析解决问题的关键。在物理教学中,应当让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量经验,形成把情境与知识联系起来的意识和能力。本文以教学“匀变速直线运动的位移与时间的关系”为例,探讨基于真实情境的以形成物理观念为目标的高中物理教学途径。一、教学思路分析“匀变速直线运动的位移与时间的关系”是人教版高中物理必修第一册第二
4、章第3节的内容,按照传统的物理教学,本课的主要教学思路为依次研究匀速直线运动的位移、匀变速直线运动的位移以及变速直线运动的位移;引导学生从匀速直线运动的v-t图像入手,从匀变速直线运动的图像面积意义入手,教学生用无限细分的方式搭建桥梁,求解出面积,明白面积的数值即为该过程物体位移的大小。这样的设计让学生被动地接受知识,学生只能记住最终的规律和公式,甚至可能连规律和公式都记不牢固。很多学生可能并不明白无限细分的意义。笔者通过这样的方式授课后访谈学生,收到部分反馈:虽然学习了一些概念和规律,也记住了公式,但真正需要运用这些知识解决问题时却又找不到方向甚至犯怵。学生在课堂上貌似听懂了,课后遇到问题又
5、不懂从何入手,特别是遇到多对象多场景问题时,概念规律混淆、公式表达混乱、能力欠缺的情况尤为突出。物理学习总是让部分学生生畏甚至产生挫败感。虽然这样的学生占比不高,但也深基于真实情境聚焦物理观念形成的教学新探以“匀变速直线运动的位移与时间的关系”教学为例南宁市第二中学张玲刘梦茹广西壮族自治区招生考试院黎斌6767广西教育2023年6月第17期专 题 研 究深刺痛了笔者。笔者结合核心素养培养需求认真思考,认为课程目的是让学生掌握解决问题的有效路径,在收获知识的同时拥有解决新问题的能力。教师有必要基于以上目标重新设计教学。二、教材分析与学情分析“匀变速直线运动的位移与时间的关系”是人教版高中物理必修
6、第一册第二章第3节的内容,其编排位置和内容在新老教材中没有变化。前面学生已经学习了匀变速直线运动中速度与时间的关系,这为本节课推导位移与时间的关系奠定了基础,同时本节课也是推导位移与速度公式的前提,它在本章的学习中起着承上启下的作用。课程标准 中要求能利用公式法、图像法理解匀变速直线运动的规律,能运用x-t关系式和v-t图像解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和用于解决物理问题的极限思想。本节内容以做匀速直线运动的物体的v-t图像与坐标轴围成的面积vt等于时间t内的位移x提出问题,通过类比得出做匀变速直线运动的物体其位移也等于v-t图像与坐标轴围成的梯形的面积,由此得出位移与时间的关系式;并
7、通过讲解典型例题,分析解决匀变速直线运动问题,特别是在加速、减速的不同运动形式中各个矢量的正、负号的正确使用。学生在初中阶段已经学过匀速直线运动的路程与时间的关系,并在高中物理第一章中学习了位移的概念,掌握了匀速直线运动的v-t图像的特点,理解了匀速直线运动的位移与时间的关系x=vt,这些都是学生学习本节内容的理论基础。但目前学生仍处于初高中学习适应阶段,还不能熟练地利用图像描述和研究物体运动,虽然在定义瞬时速度时初步体会到科学方法微元法,但是还没有建立化曲为直的思想,逻辑推理能力不强,这些都是学生学习本节内容的阻碍。三、教学目标设计物理观念:能用公式、图像等研究匀变速直线运动,能用匀变速直线
8、运动的规律解释生活中的一些现象,具有与直线运动相关的初步的运动观念。科学思维:能在特定情境中运用匀变速直线运动模型解决问题;通过动手参与剪纸,体会、思考由曲变折再变平的过程,观察、分析、思考 v-t 图像,接受一种新的研究物理问题的科学方法微元法。科学探究:用科学研究中的极限方法分析物理问题,通过推理获得结论。科学态度与责任:经历微元法推导位移公式,增强动手能力,加深物理情感,提高运用数学研究物理问题的能力,体会变与不变的辩证关系;通过观察生活中的匀变速直线运动,感受物理来源于生活的思想;通过师生合作探究,提高合作能力与交流能力。四、教学重难点分析教学重点:匀变速直线运动的x-t公式的实际应用
9、。教学难点:利用微分思想分析归纳,从v-t图像推导匀变速直线运动的位移公式。五、教学流程基于以上分析,笔者绘制了基于真实情境聚焦物理观念的“匀变速直线运动的位移与时间的关系”教学流程图(如图1所示)。教学明线为通过探究小车的运动,理解并掌握匀变速直线运动位移与时间的关系;暗线为让学生掌握解决真实情境中的问题的一般路径,渗透核心素养。图1“匀变速直线运动的位移与时间的关系”教学流程图六、教学活动设计活动一:设置真实情境,激发学生兴趣情境设置:问题应该从情境中来,而不是生硬地出现。本课引入环节的情境主题是定时发车、定点到达的动车。运输网中有千千万万的动车,它们能够定时发车、定点到达,是一件非常厉害
10、的事情。笔者结合南宁市第二中学科技节“遥控车”的项目,设置了“定时发车、定点到达”的比赛,课堂现场邀请学生参赛。学生需在情境中思考如何控制遥控车以赢得比赛。【设计意图】利用动车创设情境,激发学生的学习兴趣,竞争的形式能够激发学生的探究兴趣,同时向学生渗透职业生涯规划。活动二:控制小车定时到达指定位置,提取物理问题,讨论研究方案任务1:如何让小车在规定时间到达指定位置?6868广西教育2023年6月第17期专 题 研 究学生体验操纵遥控车并分享感受。学生在参与过程中提出“不懂什么时候加速、什么时候减速合适”“想提前让车停好却控制不了”等一系列问题。问题的提出激发了学生的求知欲。教师总结:存在“不
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