科學態(tài)度與責任理念下的“加速度”教學設計

朱晴晴 韓運俠

摘 要：以“速度變化快慢的描述——加速度”為例，將科學態(tài)度與責任理念貫穿于整個教學設計中，以艦載機和長征二號丁的例子作為課堂引入，增強學生以祖國為榮的情懷；通過類比法推理加速度的公式和小組合作討論習題，提高學生的邏輯思維能力和社會參與意識，并采用死亡加速度的例子，警示學生要遵守交通規(guī)則，維護社會秩序。

關鍵詞：科學態(tài)度；責任；教學設計；加速度

作者簡介：朱晴晴，洛陽師范學院物理與電子信息學院2017級教育碩士研究生；韓運俠，洛陽師范學院物理與電子信息學院物理系主任，教授，碩士生導師，研究方向為高等教育研究及光譜學。（河南 洛陽 471022）

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）19-0065-02

物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學態(tài)度、實驗探究和科學態(tài)度與責任四個要素。[1]其中，科學態(tài)度與責任指學生在認識科學本質(zhì)和理解科學、技術、社會、環(huán)境（STSE）關系的基礎上逐漸形成正確的科學態(tài)度和社會責任感，主要包括科學本質(zhì)、科學態(tài)度、社會態(tài)度等要素[2]，筆者基于科學態(tài)度與責任理念，對人教版高中物理必修一第一章第五節(jié)“速度變化快慢的描述——加速度”展開教學設計，以培養(yǎng)學生正確的科學態(tài)度和社會責任感。

一、情境引入

在上課的開始，教師給學生展示《速度與激情8》賽車的視頻，并引導學生去發(fā)現(xiàn)物體的速度是會變化的，而且速度的變化是有快有慢的。其次，教師展示四幅物體做加速運動和減速運動的圖片，（圖片1：艦載機，10s內(nèi)速度能增加到45m/s；圖片2，長征二號丁發(fā)射時，10s內(nèi)速度增加到約102m/s；圖片3，以10m/s的速度行駛的汽車緊急剎車時3s內(nèi)能停下來；圖片4，以10m/s的速度飛行的蝴蝶能在0.8s內(nèi)停下來。）并提出以下兩個問題，從而引入本節(jié)課的學習。

問題1：艦載機起飛與長征二號發(fā)射時的速度增大快慢有什么不同？

問題2：汽車緊急剎車與蝴蝶突然停止飛行，速度減小的快慢有什么不同？

【設計意圖】通過引入生活實例，展示圖片，能夠增強學生對加速度的感性認識，自然地引入描述物體速度變化快慢的必要性。并利用航空母艦和長征二號的例子，激發(fā)學生探究科學的欲望，關注物理學技術帶來的科技成果，增強學生以祖國為榮的情懷。同時，兩個問題的引入能夠啟發(fā)學生思考，培養(yǎng)學生良好的思維習慣。

二、學習新知

1. 加速度的定義。當學生正在切身感受描述運動物體速度變化快慢的必要性時，緊接著提出一個問題：“我們之前學過比較物體運動的快慢，同學們能不能運用類比的方法來比較速度變化的快慢呢？”并給出以上四幅圖中的數(shù)據(jù)列表，讓學生通過數(shù)據(jù)分析，類比速度概念的得出過程，總結歸納出加速度概念、公式等。

【設計意圖】學生通過分析數(shù)據(jù)，類比速度概念的得出過程，推理出加速度的概念。培養(yǎng)學生分析數(shù)據(jù)的能力和嚴密的邏輯思維。

2. 加速度的方向。學生之前已經(jīng)知道速度？淄是矢量，他們?nèi)菀桌斫馑俣鹊淖兓俊鳎孔鸵彩鞘噶俊＝又岢鲆粋€問題“請推理一下加速度是否也是矢量呢？”

學生推理：根據(jù)加速度的公式，因為速度的變化量△？淄是矢量，而時間變化量△t是標量，所以加速度a是矢量，且a的方向與實際速度變化量的方向保持一致。有的同學會提出疑問，為什么矢量比標量得到的結果是矢量而不是標量呢？遇到這種質(zhì)疑，教師應對其提出表揚，表揚他勇于大膽質(zhì)疑，對待學習認真謹慎的態(tài)度，并慢慢引導他解決此疑問。在學生理解加速度是矢量的基礎上，通過小組討論以下習題讓學生自主認識到加速度的大小以及方向性。

習題1：一火車做勻加速直線運動，在50s內(nèi)速度從15m/s增加到35m/s，求火車的加速度。

習題2：一輛汽車在緊急剎車時做勻速直線運動，5s內(nèi)速度從25m/s減小到零，求汽車的加速度。

小組合作討論后，由小組代表展示其解題過程，教師做補充和說明：加速度的正負號只表示其方向，且當a>0時，a與？淄0方向一致；a<0時，a與？淄0方向相反。

【設計意圖】本環(huán)節(jié)由學生自己推理，培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力，同時采用分組討論、小組代表發(fā)言的教學方法能夠提高學生的社會參與意識和社會責任意識，培養(yǎng)學生主動獲取知識、探求新知的學習態(tài)度。

3. 速度與加速度的區(qū)別。教師給學生播放兩段視頻，一段是汽車緊急剎車的視頻，速度在不斷減小，加速度卻在增大；另一段是高鐵在勻高速運行的視頻，雖然是高速運行，但其加速度卻為零。這就扭轉(zhuǎn)了學生之前誤認為“速度在不斷減小，加速度就會減小；有速度就會有加速度”的前概念。

習題1：加速度大則速度大，加速度小則速度小，加速度為0則速度為0，這三種說法正確嗎？為什么？

習題2：加速度大則速度變化大，加速度小速度變化小，加速度為0速度不變化。這三種說法對嗎？為什么？

【設計意圖】此環(huán)節(jié)消除了學生對加速度理解的前概念，使學生明白僅憑人的感覺判斷事物的規(guī)律是不科學、不嚴謹?shù)模祟愄骄孔匀灰?guī)律時需要嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和嚴密的邏輯思維。

4. 從？淄-t圖像看加速度。教師引導學生，在之前的學習中已經(jīng)知道描述物體運動的速度可以用x-t的圖像來表示，其斜率表示速度，類比此圖像，能否畫出加速度的圖像呢？在此鼓勵學生試著畫出圖像。

學生通過類比速度的圖像以及根據(jù)加速度的公式，很容易想到加速度的圖像表示。（圖像的縱坐標表示物體勻速直線運動的速度，橫坐標表示運動時間，那么圖像就表示加速度）則？淄-t圖像的斜率即表示加速度，斜率的絕對值表示加速度的大小，斜率的正負表示加速度的方向。

【設計意圖】本環(huán)節(jié)的設計不僅向?qū)W生滲透了一種科學研究方法，同時讓學生體會了數(shù)學知識在物理中的應用。教師鼓勵學生嘗試畫出圖像，提高了學生敢于嘗試和動手動腦的能力。

5. 加速度的應用。教師出示練習題，讓學生聯(lián)系生活實際回答。

練習：西方國家為了管理交通安全，其管理部門特制定了“死亡加速度500g（g是重力加速度）”，即如果行駛車輛的加速度超過這個數(shù)值，將有生命危險。這個數(shù)值一般情況下是達不到的，但發(fā)生交通事故時，很可能就達到此值。如果兩輛相向行駛的摩托車均以？淄=78km/h的速度發(fā)生碰撞，碰撞時間為t=0.004s，試分析駕駛員有無生命危險？

【設計意圖】把生活中經(jīng)常出現(xiàn)的交通事故的例子滲透在習題中，將實際問題轉(zhuǎn)化成物理模型。以上內(nèi)容能夠警醒學生遵紀守法，自覺地遵守交通規(guī)則，維護社會秩序，對自己以及他人生命安全負責。

三、布置作業(yè)與歸納總結

為了能以一個輕松愉快的氛圍結束課程，教師宣布課堂所學內(nèi)容由學生自己總結，并且總結一條就可以為自己小組爭奪1分的獎勵政策，增加了學生的榮譽感和責任感。

作業(yè)1：完成課本P29頁問題與練習的第1、2題。

作業(yè)2：課下調(diào)查你周圍發(fā)生的交通事故現(xiàn)象，統(tǒng)計發(fā)生事故的原因。哪些是由于加速度過大或超速引起的？

【設計意圖】書面作業(yè)和課后作業(yè)相結合，不僅鞏固了學生本節(jié)課的知識，同時引導學生去發(fā)現(xiàn)生活中的物理知識，并提高學生的社會責任感。

通過本節(jié)課的教學設計，實現(xiàn)科學態(tài)度與責任的物理核心素養(yǎng)貫穿其中，從本節(jié)教學設計中可以得到以下幾點啟示：

1. 教學設計的意圖來源于學生的認知規(guī)律和學科特點，注重學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)并依據(jù)新課標的要求，設計合理、循序漸進的教學內(nèi)容。

2. 教學設計中多一些生活實例，讓學生意識到物理學是人類認識自然的方式之一，激發(fā)學生的求知欲望。同時注重以學生為主，多給小組合作探究的機會，培養(yǎng)學生主動與他人合作共享的科學態(tài)度。

3. 在教學設計中，要不斷滲透科學態(tài)度與責任的教學理念，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度與社會責任感。

參考文獻：

[1] 胡衛(wèi)平.物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與表現(xiàn)[J].中學物理教學參考，2017，（15）：1-3.

[2] 吳興寶.淺談高中物理教學中學生科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)[J].考試周刊，2018，（22）：163.

責任編輯 羅 佳