對話 體驗 感悟*
——“平拋運動”教學案例分析

(江蘇省揚州中學,江蘇 揚州 22500)

·教學研究·

對話體驗感悟*
——“平拋運動”教學案例分析

劉小蘭周鵬

(江蘇省揚州中學,江蘇 揚州 22500)

在新課程理念的引領下,學生的學習過程不僅是接納知識的過程,也是一個對話、體驗、感悟、構建知識的過程。本文以“情境—對話—體驗—感悟—導行”的教學模式為依據,以“平拋運動”為案例,談一談如何引導學生在物理學習中依托問題情境,通過對話、體驗、感悟等方式,建構物理意義，解決實際問題,最終提升學生物理核心素養。

平拋運動;情境;對話;體驗;感悟;導行

基于問題的高中物理“對話—體驗—感悟”式教學是指在教學中,以問題作為學習內容,以對話作為學習方式,讓體悟貫穿整個學習過程,以感悟深化思維、發展能力,以學科核心素養的形成為學習目標的教學。

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品和關鍵能力,是學生通過學習內化為帶有物理學科特點的品質,主要由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態度與責任”四個方面的要素構成。

由于物理學科本身的特點,在“對話—體驗—感悟”式的課堂教學中,構建“情境—對話—體驗—感悟—導行”的教學模式,容易激發學生學習的興趣,培養學生的思維能力、觀察能力、表達交流能力、耐挫能力、實踐能力和創新精神,促進學生物理核心素養的養成。

1 教學模式

1.1 情境導趣:培養學生問題意識,激發學生學習熱情

現代心理學認為:一切思維是從問題開始的。在教學過程中通過設疑、釋疑、解惑,可極大地激發學生的興趣,促使他們積極思考,當學生苦于“山重水復疑無路”時,教師給予解惑,學生就能收到“柳暗花明又一村”的效果。因此教學時應設法為學生創設真實的問題情境,喚起學生探求知識的欲望,使學生在發現問題的過程中主動建立物理模型、構建物理知識、體驗物理過程、感悟物理方法,從而達到分析問題、解決問題的目的,并發展思維能力。

1.2 互動對話:激發學生學習潛能,培養學生自主精神

新課程的教學理念倡導師生互動對話,使學生敢于發表不同見解,交流彼此的感受,分享彼此的思考和見解,形成生生、師生之間廣泛的信息交流。通過互動對話,取長補短,博采眾長,不斷完善認知過程,充分發揮學生的主觀能動性,喚起學生內心對知識的渴求和探索。以問題為中介，進行雙方的或多方的啟發討論、交流溝通,從而達到解決問題、理解領會和思想升華的教學目標。

1.3 過程體驗:注重學習方式多樣化,充分達成過程目標

新課程改變了課程內容繁、難、偏、舊和過于注重書本知識的狀況,加強課程內容與學生生活以及現代社會科技發展的聯系,關注學生的興趣和體驗,精選終身必備的基礎知識和技能。物理過程體驗教學是指教師創設真實的情境,使學生在經歷情境的過程中啟發智慧,體驗知識的生成和方法的形成。

1.4 感悟升華:引導學生建構知識,促進學生自我成長

感悟重在“悟”，升華重在“升”，這是對物理教學的更高層次要求。“學以致用”“學問明理”就是這個道理。教學活動要把握學生的思維動向,貼近社會,貼近生活,貼近學生實際,通過情境、對話、體驗,悟出學習的真諦。學生通過學習能把學到的知識和方法與相關問題聯系起來,并能舉一反三,靈活運用所學知識和方法解決相關問題,認識到學習的意義,自覺擔負起自己的責任。

1.5 實踐導行:運用物理知識解決實際問題,提高創新思維和實踐能力

在物理課中，情境是載體,對話是手段,體驗是途徑，感悟是方式,導行才是目的。物理教學中概念和規律的掌握、應用都是通過實踐來檢驗的，在教學中要培養學生運用所學知識去觀察、分析、解決實際問題的能力,在實踐中實現知、情、意、行的轉化,培養創新思維能力。

本文以“平拋運動”為教學案例,談談將“情境—對話—體驗—感悟—導行”的教學模式在具體的教學實踐中的運用與思考。

2 教學過程

2.1 創設情境,提出問題

情境:平拋接球游戲(軌道末端已調至水平)。如圖1所示,小球由傾斜軌道上某個位置靜止釋放,離開水平軌道后作平拋運動,如能準確落入小桶即擊中目標(小桶的內部直徑比小球的直徑略大)。

圖1

規則:(1) 小球在軌道上的釋放位置可自由調節;

(2) 小桶的位置可自由調節(為了顯示你的實力,小桶與拋出點的距離可適當遠一些)。

問題:(1) 如何提高小球進桶的命中率？

(2) 平拋運動的定義、性質、特點是什么？

(3) 做平拋運動的物體遵循怎樣的規律？

2.2 互動對話,推進教學

2.2.1 師生對話,建立概念

學生做演示實驗:用同樣的力度同時拋出一個粉筆頭和一張紙。

師:兩個運動為什么會不同?

生:存在空氣阻力。

師:怎樣做才能讓它們的運動基本相同?

生:減少空氣阻力,把紙擰成紙團,再次用同樣的力度拋出粉筆和紙團,其運動形式基本相同。

師:請你給拋體運動下一個定義。

生:將一物體以一定的初速度拋出,物體只在重力作用下的運動,叫做拋體運動。

教師用動畫展示豎直上拋運動、平拋運動和斜拋運動,并引導學生總結平拋運動定義。

生:將一物體以一定的水平初速度拋出,物體只在重力作用下的運動,叫做平拋運動。

師:請你列舉生活中常見的平拋運動。

生1:飛機水平飛行時投下的炸彈所做的運動。

生2:水平投出去的鉛球。

師:以上運動有哪些特點？

生:有水平初速度、只受重力、做曲線運動。

師:平拋運動是一種什么性質的曲線運動？

生:平拋運動是勻變速曲線運動。

2.2.2 組內對話,解析難點

思考:(1) 如何研究平拋運動？

(2) 用什么坐標系來描述平拋運動的軌跡？

(3) 猜想平拋運動在水平方向和豎直方向分別作什么運動？

(4) 如何驗證你的猜想？

引導學生進行小組討論,交流結果。

組1:用運動的分解研究平拋運動。

組2:用直角坐標系描述運動軌跡。

組3:在水平方向:Fx=0，做勻速直線運動;在豎直方向:Fy=mg，做自由落體運動。

方案1:根據分運動和合運動等時性原理,用水平和豎直兩個方向的運動作為參照,觀察兩個分運動和合運動的落地時間是否相等。

方案2:可以在物體運動過程中連續拍照,然后對照片進行分析,研究水平方向相等時間內位移是否相等、豎直方向相鄰相等時間內的位移差是否為定值。

2.2.3 組間對話,突出重點

小組之間討論實驗方案的優點和缺點,并進一步完善實驗方案。

分析：方案1便于操作、可行性較高，但是如何比較落地時間相等？則需進一步細化。方案2原理簡單,但能否做到現場做、現場拍、現場放？

完善方案:方案1中的實驗可以通過眼睛看兩球是否同時落地,也可以通過兩球碰撞地面的聲響，判斷是否時間相同。方案2中的實驗現場做、現場拍、現場放需要老師指導。

2.3 體驗過程,領悟方法

實驗體驗:學生分組實驗,體驗到由于運動時間短暫,需要多次實驗才能勉強地通過眼睛看、耳朵聽等方式判斷出時間相等。但是學生的體驗不能只停留在兩球同時落地或兩球發生碰撞的瞬間,還需進一步體驗小球運動過程中的位置關系。

問題提出:如何在短暫的運動時間內清晰、直觀地判斷出平拋運動與水平和豎直方向的分運動在任意時刻的位置關系？

方法引領:利用iPhone6自帶攝像模式“慢動作”拍攝平拋運動。兩小球分別從平拋儀頂端由靜止釋放、從軌道末端水平拋出。iPhone6“慢動作”拍攝兩小球運動的全過程,隨即將拍攝的視頻導入電腦,利用暴風影音播放軟件打開視頻,會發現視頻的時長可能只有兩三秒鐘,但是在視頻開始時按下暫停鍵,借助“Ctrl”+方向鍵“→”,一幀一幀播放視頻,我們可以看到小球在每一幀圖像中所在的位置,而每一幀的時間間隔是相等的,如果在一幅圖片中標記所有小球出現過的位置,就可以得到和頻閃照片效果一樣的圖片。

2.4 感悟升華,發展能力

利用iPhone6“慢動作”拍攝平拋運動,體驗到現場做、現場拍、現場放的震撼,學生突然感悟到一種研究平拋運動的新方法。

定性探究:(1) 利用iPhone6“慢動作”拍攝平拋運動與水平方向運動。將甲、乙小球分別從平拋儀軌道的頂端由靜止釋放,使甲球從軌道末端水平拋出的同時，乙球沿水平光滑軌道做勻速直線運動。學生能清楚地看到,勻速運動小球和平拋運動小球始終在同一豎直線上(如圖2、3、4),小球的位置如影隨形,亦步亦趨,充分體現出水平方向做勻速直線運動。

圖2 圖3 圖4

(2) 利用iPhone6“慢動作”拍攝平拋運動與豎直方向運動。將甲從平拋儀軌道的頂端由靜止釋放,從軌道末端水平拋出的同時，通過電磁開關讓等高位置的乙球做自由落體運動。學生能清楚地看到,自由落體小球和平拋運動小球始終在同一水平線上(如圖5、6、7),充分體現出做平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動。

圖5 圖6 圖7

定量探究:用計算機Excel軟件現場分析函數規律，確定相鄰圖片內的時間間隔，引導學生利用背景坐標紙標出鋼球的位置,讀出坐標(截圖背景坐標紙的邊長為1cm)。用計算機Excel軟件處理數據,取時間t、水平位移x擬合圖線(如圖8),發現水平位移與時間成正比;取時間t2、豎直位移y擬合圖線(如圖9),發現豎直位移與時間的平方成正比。

圖8

圖9

2.5 實踐導行,創新應用

2.5.1 運用知識,推導規律

問題情境:以拋出點為坐標原點,初速度v0的方向為x軸的正方向,豎直向下的方向為y軸的正方向。請推導出:(1) 軌跡方程;(2)t時刻的速度;(3)t時刻的位移。

圖10

2.5.2 學以致用,認識規律

如圖11所示,把小桶放在拋物線的軌跡上并將桶口沿軌跡的切線方向,每次都使鋼球在斜槽上同一位置滾下,鋼球在空中沿拋物線的軌跡做平拋運動,鋼球就會毫無懸念地落入小桶。

圖11

3 教學體會

“情境—對話—體驗—感悟—導行”教學模式以“趣”貫穿,營造了尊重、平等、樂學、愿學的“活”的課堂氛圍,從中形成過程與方法的體驗,落實到感悟升華,最后達到解決實際問題的目的,提高了學生的思維創新能力,促進其物理核心素養的養成。

新課程下構建新型有效的高中物理課堂教學模式,踐行新課程理念,培養學生的物理核心素養,必須根據學生的認知特點,精心設計有利于學生積極發現問題、主動構建知識的教學情境。只有通過創設情境，充實教學內容，豐富教學形式,通過對話引導學生參與活動,才能使其更深刻地感知知識,然后在感知的基礎上產生體驗,再在體驗的基礎上有所感悟,最后內化為學生自己的獨特經驗,并在實際應用中解決問題。

[1] 曹義才.基于核心素養導向的中學物理實驗教學表現性評價[J].物理教師,2016,(7).

[2] 蔣曉霞,徐敏峰.《平拋運動》教學設計及反思[J].物理之友,2015,(1).

[3] 汪洋.對平拋運動實驗的創新設計[J].物理之友,2014,(4).

* 本文系江蘇省中小學教學研究第十一期課題“基于問題的中學物理‘對話·體悟’式教學研究與實踐”(課題編號:2015JK11 L177)的階段性成果。