比較法在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中的運(yùn)用

鄭元 彭朝陽

【摘 要】曲線運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)中的核心內(nèi)容，既是教學(xué)的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。本文立足教學(xué)實(shí)踐，著重闡述比較法在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中的具體運(yùn)用，凸顯比較法在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度、促進(jìn)知識(shí)遷移等方面的益處。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué);比較法;曲線運(yùn)動(dòng)

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2019）34-0137-03

1? ?引言

比較是確定研究對(duì)象之間差異與共同點(diǎn)的科學(xué)思維過程與方法，通過比較可以建立概念、總結(jié)規(guī)律。比較法是高中物理教學(xué)中常用的科學(xué)思想方法，一線教師對(duì)比較法在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用做了大量研究，論述了比較法在中學(xué)物理概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、習(xí)題教學(xué)等方面的具體運(yùn)用[1-3]，論證了比較法在中學(xué)物理教學(xué)中的合理使用具有降低教學(xué)難度、利于學(xué)生整體把握知識(shí)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。作為高中階段的重難點(diǎn)內(nèi)容曲線運(yùn)動(dòng)，一線教師試圖從對(duì)比分析教材[4-5]，或就某一部分內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度展開教學(xué)研究[6-8]，本文立足教學(xué)實(shí)踐，分析比較法在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中的具體運(yùn)用。

2? ?運(yùn)用比較，優(yōu)化曲線運(yùn)動(dòng)認(rèn)知過程

從一維直線運(yùn)動(dòng)上升到二維曲線運(yùn)動(dòng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)感到困難的原因，對(duì)此，找到降低學(xué)習(xí)難度的學(xué)習(xí)方法顯得十分重要。認(rèn)知心理學(xué)家奧蘇貝爾的意義學(xué)習(xí)告訴我們，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中必須具有能夠同化新知識(shí)的舊知識(shí)，學(xué)習(xí)者必須積極主動(dòng)地理解新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，才能揭示新知識(shí)的意義[9]。因此，在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生有層次地與已學(xué)的直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)進(jìn)行比較，有利于降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，符合學(xué)生認(rèn)知水平。

2.1? 運(yùn)用比較，引入描繪曲線運(yùn)動(dòng)基本概念

進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)比較曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的不同之處，不難發(fā)現(xiàn)曲線運(yùn)動(dòng)速度方向時(shí)刻變化，且曲線運(yùn)動(dòng)為平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生意識(shí)到：認(rèn)識(shí)曲線運(yùn)動(dòng)的方法與直線運(yùn)動(dòng)相同，回顧直線運(yùn)動(dòng)描繪邏輯，如圖1所示，學(xué)生不難得出曲線運(yùn)動(dòng)描繪邏輯，如圖2所示。通過比較讓學(xué)生消除對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的陌生感。

比較法在該過程中的運(yùn)用，使得描繪曲線運(yùn)動(dòng)概念的引入過程輕松自然，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是，學(xué)生從中體會(huì)到了描繪運(yùn)動(dòng)的方法，在后面圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)自覺與直線運(yùn)動(dòng)描繪方法進(jìn)行比較，順利得出線速度、角速度這些基本概念，大大降低了學(xué)習(xí)難度。

2.2? 運(yùn)用比較，揭示曲線運(yùn)動(dòng)條件

按照認(rèn)知規(guī)律，曲線運(yùn)動(dòng)的基本概念清楚以后，就要從更深層次、理性層次引導(dǎo)學(xué)生探究曲線運(yùn)動(dòng)，也就是回答物體為什么做曲線運(yùn)動(dòng)這一問題，筆者在教學(xué)中采用探究性教學(xué)方法，邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)[10]。以拋體運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象，讓學(xué)生從熟悉的幾種拋體運(yùn)動(dòng)出發(fā)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生比較幾種運(yùn)動(dòng)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，具體比較內(nèi)容如表1所示。

在完成上表過程中，通過直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的比較，學(xué)生可以得出直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的判據(jù)：初速度不為零，且合力為零，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng);合力不為零，看合力方向與運(yùn)動(dòng)方向是否共線。同時(shí)學(xué)生對(duì)“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，初始狀態(tài)與受力共同決定物體運(yùn)動(dòng)類型”這個(gè)規(guī)律掌握牢固，在后繼教學(xué)中，學(xué)生能應(yīng)用這一判據(jù)，根據(jù)受力與初始狀態(tài)分析陌生情境中物體運(yùn)動(dòng)的類型，達(dá)到有效遷移應(yīng)用知識(shí)的目的。可見在該教學(xué)過程中，比較法融入的探究過程增強(qiáng)了知識(shí)掌握的牢固性，而通過創(chuàng)設(shè)具有可比性的探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在比較分析過程中提升科學(xué)探究及分析問題的能力。

2.3? 運(yùn)用比較，掌握處理曲線運(yùn)動(dòng)思想方法

按照認(rèn)知規(guī)律，先掌握曲線運(yùn)動(dòng)的概念及條件，再探究解決曲線運(yùn)動(dòng)問題的方法。對(duì)學(xué)生而言，解決問題的方法是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，為降低學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解形成感性認(rèn)識(shí)，筆者演示了教材中紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)[11]，得出合運(yùn)動(dòng)與兩分運(yùn)動(dòng)共同作用效果相同的結(jié)論，體現(xiàn)等效替代的物理思想，此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生將運(yùn)動(dòng)的合成與分解與較熟悉的力的合成與分解進(jìn)行比較，比較內(nèi)容如表2所示。

通過比較，學(xué)生能清楚認(rèn)識(shí)到：分運(yùn)動(dòng)與分力類似，合運(yùn)動(dòng)與合力類似，合力與分力作用效果相同可以等效替代，分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)也可以等效替代，就可以將復(fù)雜的平面內(nèi)的曲線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)等效的簡單的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理，且運(yùn)動(dòng)的合成與分解的實(shí)質(zhì)就是將描繪運(yùn)動(dòng)的一些矢量（位移、速度、加速度）進(jìn)行合成與分解，運(yùn)算法則均為平行四邊形定則，通過比較，能夠讓學(xué)生加深對(duì)運(yùn)動(dòng)合成與分解實(shí)質(zhì)的理解，用運(yùn)動(dòng)合成與分解的思想方法處理復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)。

3? ?應(yīng)用比較，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)

曲線運(yùn)動(dòng)基本知識(shí)學(xué)習(xí)完畢，進(jìn)行復(fù)習(xí)階段，向?qū)W生呈現(xiàn)從直線運(yùn)動(dòng)到曲線運(yùn)動(dòng)的完整教學(xué)邏輯，形成對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體把握是相當(dāng)重要的。物理是一門邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科，教學(xué)過程中，教師的教學(xué)是否具有邏輯性，體現(xiàn)在學(xué)生能否建立清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成有序的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[12]。因此，筆者在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生將直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)整體進(jìn)行比較，其比較邏輯如圖3所示。

由圖可知：曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的多角度比較，凸顯了運(yùn)動(dòng)描繪的知識(shí)框架，層層遞進(jìn)，從概念上升到運(yùn)動(dòng)規(guī)律及解決問題的方法。比較思想方法的運(yùn)用使學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述形成非常清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并將直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系起來，形成有序的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

4? ?小結(jié)

在曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，運(yùn)用比較法能夠幫助學(xué)生建立直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系，比較兩者的相同之處與不同之處，能夠加深對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解，降低教學(xué)難度，形成運(yùn)動(dòng)描繪這一知識(shí)板塊的清晰結(jié)構(gòu)。教學(xué)過程層層遞進(jìn)，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)輕松高效。

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【作者簡介】

鄭元（1984～），女，漢族，云南陸良人，在讀碩士研究生，中學(xué)一級(jí)教師，主要從事高中物理教學(xué)工作。

彭朝陽（1971～），男，漢族，云南陸良人，博士，教授，主要從事物理課程與教學(xué)論研究工作。