領悟教材設計意圖 著力發展核心素養
——以“曲線運動”教學設計為例

張圣兵

（江蘇省通州高級中學，江蘇 通州 226300）

高中物理必修2第5章第1節“曲線運動”，是學生從直線運動過渡到曲線運動學習的第一步，學生已經對直線運動的概念、怎么描述直線運動，以及直線運動的基本處理方法都有了很好的掌握.在此基礎上應該怎樣建立起曲線運動的概念，怎樣處理比直線運動更加復雜的曲線運動，筆者做了一些思考，現簡述如下.

1 分析新老教材編排意圖

相比于原教材（人教版2010年4月第3版），新教材（人教版2019年6月第1版）在曲線運動的教學上做了很大的調整，首先是將原先的一章內容（包括曲線運動、拋體運動、圓周運動）拆解成2章（拋體運動、圓周運動）.這樣處理以后更加突出了高中物理學習中的兩類特殊的曲線運動（類拋體及圓周）的各自不同的處理方法，并且減輕了章節學習的負擔，給學生的學習設置了一個進階性的臺階.學好了拋體運動之后，可以歇口氣整理好再進入下一章圓周運動的學習.而作為整個曲線運動部分學習的第一節內容“曲線運動”的教學安排，新教材相對于老教材的變動也很大.新教材將老教材中的一節內容也拆分成了兩節，第1節主要是建立起曲線運動的概念，理解曲線運動的特點和受力.而把曲線運動的處理方法：運動的合成與分解，設計成下一節內容，降低了學生學習的臺階，使得知識體系的搭建更加的合理和順暢.

2 實現教材意圖的教學設計

（1）體驗為先，建立感官基礎.

對新知識能否建立一個良好的建構，核心在于知識的獲取方式.物理概念的建立，如果可以建立在體驗的基礎之上，還是應該體驗為先.如何幫助學生建立好曲線運動的概念？最重要的一點是：直接的真實的體驗.對此，筆者進行了如下嘗試.

體驗1.關于曲線運動的軌跡.

請學生拿起自己手邊的某樣物品（橡皮、筆、紙團等），斜向上方拋出，觀察軌跡的形狀，再請同學回想生活中類似的運動軌跡是曲線的運動，進而直接得出曲線運動的概念.這樣將課堂體驗和生活體驗相結合，使得曲線運動的概念變得親切，使學生產生一種“原來它一直就在”的感覺.

體驗2.關于曲線運動的速度方向.

關于曲線運動的速度方向的初步體驗，書本給出了如圖1所示的兩種情景.對此我們可以設計兩步體驗.第一步，教師現場演示砂輪打磨鐵片實驗，當學生看到火星出來，伴隨著很尖銳的聲音，同時調動學生的聽覺和視覺，不僅可以直觀的看到鐵屑出射的方向，同時還會在視覺和聽覺方面產生很強烈的現場感的震撼，這不是視頻錄像所能替代的.第二步，給學生提供一個“鏈球”，用繩系住一個物體，然后請學生掄動物體，在恰當的位置甩出，要求將物體投到講臺上.雖然還沒有學到曲線運動速度方向的準確描述，但是卻在不露痕跡地調動學生自己的模糊知識和身體感知能力，通過放手點的選擇，去驗證自己關于曲線運動的速度方向的認識.

圖1

（2）巧妙設計，實現開放式科學探究.

在初步建立了關于曲線運動的速度方向的感性認識以后，需要學生探究出曲線運動速度的準確的方向，采用了常規的“留跡法”.這里采用了開放式的軌道設計，如圖2所示，利用兩段可彎折的鋼條，通過軸連在一起，實驗時學生既可以分段應用同一曲線軌道（將鋼條從轉軸位置向外彎曲），如圖3，進而找到同一軌道上的不同位置處的速度方向；也可以自己隨意改變軌道形狀（鋼條比較軟，可以隨意彎折），增加探究的可能性和一般性.

圖2

圖3

探究曲線運動的條件，即探究曲線運動的受力特點時，教材上提供的實驗是利用磁鐵提供引力來使小球拐彎.這種方法簡單直觀，非常好地幫助學生建立了物體之所以做曲線運動，是因為物體受到了跟速度不共線的力的作用.為了更加好地理解曲線運動的物體受力方向是指向曲線的內側這一特點，可以輔助以更加開放的探究環節.如圖4，軌道由6塊可拆木板組成，在保證小球仍沿原軌道運動的前提下，可以拿掉哪幾塊板？學生先進行討論，再通過實驗來驗證自己的分析，當學生小心翼翼地拿掉某塊木板，而小球依然如故的運動時，如圖5，不但加強了他對曲線運動受力的理解，更加激發了學生對自主科學探究的熱情.

圖4

圖5

（3）數理結合，注重科學思維.

圖6

圖7

（4）創設開放情境，解決實際問題.

基于將“物理技術應用對自然和社會的影響，融入到科學技術社會環境相關內容中”的新課標要求，課堂中增加了為自行車設計擋泥板的任務：要求學生根據所學的知識為自行車后輪設計擋泥板，如圖8.學生先在紙上設計并進行小組論證，然后在教師提供的自行車上去實踐設計.可以為學生提供大的水盆，將自行車置于水盆上方，學生在自己設定的位置加上擋泥板（小組合作，一學生用手拿著就可以），看能否擋住水，使之不甩到騎車人身上.這樣的開放的、真實的情境設計，可以使學生將所學知識和實際應用聯系起來，促進學生核心素養的達成.

圖8

總之，這節課作為曲線運動概念的建立課，既涉及核心素養的物理觀念養成方面，又涉及科學探究這一核心素養的培養方面.課堂上一定要設法提供多渠道、多感官的真實的探究場景和體驗，引導學生做真實的探究，突出科學本質的教學.