“力與運動”概念教學設計研究

◇ 甘肅 馮 朝

(作者單位：甘肅省蘭州市第五十三中學)

?

“力與運動”概念教學設計研究

◇ 甘肅 馮 朝

“力與運動”一章是整個高中物理知識的基礎,理清相關概念,有助于物理知識的進一步的學習．本文以高一物理“力與運動”一章的教學設計作為研究對象,在闡述使用的教學設計理念的基礎上,討論本單元的教學目標、教學重難點、教學過程,并基于前述實踐的基礎上做相應的反思．

1 教學設計理念

中學生在學習新知識尤其是自然科學知識的時候,在概念的掌握上,總是試圖以自有的知識體系和思維模式來解構它,這樣就會產(chǎn)生新舊知識的沖突,進而形成所謂的“相異構想”,形成科學概念習得的根本性障礙．因此,教學設計的目的就是要合理利用策略,有效轉變相異構想,以糾正學生前概念的錯誤,實現(xiàn)科學概念的形成．實驗教學法是迄今為止被證明最有效的教學方法．因此,以核心概念貫穿典型的力與運動的物理實驗,并融入相應的教學目標,這就是筆者經(jīng)多年教學總結出的有效設計,接下來將詳細論加以論述．

2 教學目標

2.1 知識與技能

1) 力的作用產(chǎn)生的2個效果:形變與運動狀態(tài)的改變； 2) 力與運動的關系.

2.2 過程與方法

利用實驗方法引導學生認識力與運動的關系,根本目的在于教會學生使用物理實驗探究問題,培養(yǎng)學生通過觀察實驗現(xiàn)象,總結歸納實驗結論的能力．

2.3 情感態(tài)度與價值觀

激發(fā)學生的求知欲和學習動力,培養(yǎng)其探索欲望和探索能力．培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學素養(yǎng)．

3 教學重難點

重點:力的作用效果，分析和判斷力與運動的具體關系.難點:分析實驗現(xiàn)象,歸納總結力與運動的關系.

4 教學過程

4.1 彈珠滾出膠管實驗

調查表明，尚未開始“力與運動”相關學習的學生中約占實驗人數(shù)85%的人認為，當一個物體穿越一個彎曲的軟管時,若無外力作用其上,該物體將繼續(xù)保持曲線運動．并且,軟管弧度越大,它繼續(xù)運動的軌跡將越彎曲．這個實驗是可以重現(xiàn)的．筆者以直徑為1.5cm的彈珠和直徑為7cm、長約2m的白色透明膠管進行實驗.首先將膠管按照一定的彎度固定在水平桌面上,然后給彈珠一個力,使其從軟管一端開始運動．這個過程可以無需要求一次通過,可以讓學生重復試驗,直到彈珠最終能夠從膠管的一端滾出來為止．然后提問學生: 1) 什么情況下彈珠滾不出來?什么情況下彈珠剛好滾出來?什么情況下彈珠滾出來并且還會繼續(xù)運動很遠的距離? 2) 彈珠在膠管里滾動的速度與扔彈珠的力的大小關系如何?

學生對“力學與運動”部分知識的學習困難主要源自他們對于概念的舊有觀念和期望,它們與科學界所認可的概念或理論存在較大差異或是南轅北轍．但這對教學工作者而言,不僅不是壞事,還是可以加以利用的契機．由于學生的前認知和科學概念之間存在極大差別,因此學生在學習的過程必然會遭遇科學理論與樸素認知的沖突,而教師不僅不要避免這種沖突,還應該創(chuàng)設條件,努力使得類似沖突更加激烈,只有這樣才能加深學生對科學理論的印象,激發(fā)其探索知識的好奇心．

4.2 通過探究力與運動關系實驗判斷命題的正誤

教學過程中教師可以要求學生通過探究力與運動關系實驗判斷一些問題的正誤，掌握概念，如教師可設置如下問題：1)有運動就會有力存在;2)沒有運動,也就沒有力的存在;3)沒有運動就不可能有力;4)當一個物體運動時,一定有一個指向該方向的力來維持這個運動;5)當作用在物體上的力耗盡時,物體將停止運動；等等．

通過探究力與運動關系的實驗還可以得出牛頓第二定律(F=ma)，這可能與學生的直覺思維相矛盾,因為現(xiàn)實世界沒有絕對光滑的平面,由于現(xiàn)實世界總是存在摩擦力,因此要維持物體持續(xù)向相同方向運行下去,則需要不斷施加外力．發(fā)生這種沖突的原因是學生們將牛頓第二定律扭曲了以適應自己的前概念．

對于高一新生而言,“力與運動”相關概念是高度抽象的,需要教師充分承擔起引路人的作用,根據(jù)既定教學的階段性目標,對教學的重難點進行適當安排,將抽象概念具象化,適當調整教學方法、教學步驟以及教學計劃的時空分配,使之契合學生當前階段的學習基礎和習得心理,最終實現(xiàn)知識的有效學習．

(作者單位：甘肅省蘭州市第五十三中學)