活用自制教具 提高教學效率
——“曲線運動”的教學設計和反思

李 佳

(江蘇省常熟市滸浦高級中學,江蘇 常熟 215500)

高中課堂教學不能僅做知識灌輸和組織題海戰術,而是要活躍學生的思維,培養學生的創新精神.在曲線運動教學的過程中,教師利用自制教具來豐富學生的思維認知,引導學生利用自制教具將抽象的物理知識具體化、形象化,不僅可以在課堂上給學生帶來新鮮感,還能夠激發學生的熱情,吸引學生參與到物理課堂中,既可以夯實現有的知識結構,又能夠通過自制教具靈活探究抽象的物理知識,探索、創新物理學習的方法,鍛煉學生的實踐能力、探究能力,保障課堂教學效率的提升[1].

1 自制教具在高中物理課堂中的應用優勢

在高中物理教學的過程中,教師鍛煉學生的實踐動手能力,引導學生自主進行實驗教具的選擇,制作實驗驗證教具,同步鍛煉學生的動手能力以及實驗驗證能力.

1.1 活用自制教具激發學生的興趣,調動學生的積極性

在物理課堂上,教師重點激發學生的興趣,引導學生建立學習興趣.通過激發興趣,學生的課堂參與積極性更高,跳出傳統理論學習,動手參與物理學習.一種有效方式是利用自制教具調動學生參與熱情,讓他們親自動手、實驗,體會和掌握物理知識.為實現這一目標,教師可在課堂上鼓勵學生動手實踐制作和使用教具.這樣的親身實踐使學生更深入理解物理原理,同時培養他們的觀察力、實驗設計和問題解決能力.此外,教師還可以組織學生參加小組項目,共同設計和制作復雜教具,如電路實驗板、力學模型等.通過團隊合作,學生們互相交流和合作,共同完成項目,并在最終展示中展示成果.這種參與式學習模式激發學生創造力和探究精神,增強他們對物理學科的興趣和自信心.課堂上,教師應注重激勵和贊揚學生,及時給予肯定和鼓勵[2].

1.2自制教具可以建立直觀的物理認知現象,輔助學生理解知識內涵

自制教具的優勢在于調動學生在課堂上的積極性,為他們建立直觀的認知印象.通過自制教具,學生能更直觀地理解物理現象、運動軌跡等知識,從而更好地輔助他們掌握理論知識.在教具的實際場景搭建下,學生能夠將抽象的理論轉化為直觀的實驗現象、模型模擬現象,充分地將理論與實踐融合在一起,將外部知識轉化為內在知識,輔助學生掌握物理理論,應用在實際物理問題的分析和解決中[3].

1.3 自制教具培養學生的創新精神,提升學生的實踐能力

在自制教具設計和制作過程中,教師應充分調動學生的積極性,引導他們一起進行教具的設計和制作.在這一過程中,學生需充分發揮頭腦風暴、發散思維的能力,并在動手制作過程中不斷創新和實踐.在自制教具和實驗環節,教師需要鼓勵學生對所學知識進行自我分析和思考.學生在自主總結思路后,實施教具的制作和實驗模擬.自制教具課堂活動能訓練學生的自主分析、思考能力,創造實踐動手的機會,輔助學生構建自主的知識體系,從而提高他們的自學能力和構建能力.

2 在高中物理“曲線運動”教學中活用自制教具的策略

曲線運動是高中物理知識體系中非常重要、核心的知識模塊.在為學生介紹曲線運動的時候,要從曲線運動的概念、曲線運動的速度方向、曲線運動的條件等入手,曲線運動是一個需要系統學習的模塊,但是學生對于曲線運動的研究多是停留在平面、二維圖像的分析上,缺少立體的認知,對于曲線運動的研究也停留在理論層面[4].

利用自制教具的模式,教師可以在課堂上構建實際的問題研究場景.通過自制的教學工具,針對性地為學生進行理論分析與講解,使學生在實驗中觀察、探索和體會曲線運動現象.這樣,學生可以直觀地觀察曲線運動的路線,并分析影響曲線運動狀態的各種因素.

在自制教具設計過程中,利用自制教具讓學生直觀體會物理現象,深入理解物理知識的內涵.此外,教具還可以幫助突破物理演示實驗教學中存在的局限和不足.通過在一個較為簡單的情境中理解和認識曲線運動,學生可以更好地掌握相關知識.

2.1 對于曲線運動自制教具的設計

在設計高中物理教學模式時,首先需要確定曲線運動的學習目標.教材中為幫助學生理解曲線運動原理,設計了演示實驗.通過觀察彎曲軌道中的曲線運動速度和方向,引導學生在實驗觀察中了解曲線運動的概念.如圖1所示:

圖1 曲線運動

圖2 曲線運動演示裝置示意圖

將一張白紙放在水平桌面上,并在紙上擺放一條彎曲的軌道.使用沾滿紅色印尼的小球,以初速度從C點滾入曲線軌道,再從A點離開,留下一條運動軌跡.通過觀察運動痕跡記錄小球離開軌道后的運動軌跡,拆開軌道,當小球以同樣的初速度從C點進入,從B點出去時,記錄兩次運動軌跡.對于曲線運動軌跡,需要考慮兩次運動之間是否存在關系.

通過演示實驗,學生能夠直觀地觀察曲線運動的方向,并比較速度、方向和運動軌跡.雖然上述實驗能夠直接觀察曲線運動軌跡,但受到外界因素的影響較多,如小球速度不夠快、紙張弄臟、桌面不平等因素會影響實驗結果.

教師組織學生自制教學工具,以鍛煉學生的動手能力和實踐能力.為了制作自制的曲線運動驗證道具,需要準備以下材料:1.5 V電池、開關、導線、電壓為3 V的減速小馬達、木棒、正方形泡沫板、木板、白紙、鋼球、鑷子、自動褪色的消失墨水、燒杯、電鉆、鋸子、美工刀、釘子和錘頭等.在制作過程中,首先在泡沫板上挖一個凹槽,使泡沫板的四周呈現中間低四周高的格局.接著,在泡沫板和木板的中間開一個小孔,將減速小馬達固定在小孔內.然后制作兩個長度與鋼球直徑相同的小木棒,用釘子固定長木棒,制作簡易的轉動器,并將推動小球運動的馬達安裝在轉動器上.最后,用白紙裁剪與模板相同大小的形狀,放置在木板上,形成泡沫板-木板-白紙-木棒的自制教具.這樣就制作成了如2圖所示的曲線運動演示裝置.

利用自制教具的時候,學生親自動手去設計曲線運動,去觀察和驗證曲線運動的相關理論.將小鋼球放在盛有藍色消失墨水的燒杯中,放在轉動器的第一個卡槽位置作為曲線運動的起點.閉合運動的開關,轉動器推動鋼球運動,在白紙上留下運動軌跡,學生通過運動軌跡的觀察能夠確定小鋼球所做的運動為曲線運動,運動軌跡表現為一個圓弧.斷開自制教具的開關,轉動器停止運動,鋼球離開轉動器繼續運動并落入到泡沫槽中,白紙上清晰地記錄著小鋼球的運動軌跡,如圖3所示.

圖3 運動軌跡1

依照上述的操作,反復進行小鋼球運動軌跡的探索,為了區分幾次運動軌跡的不同,用不同顏色的消失墨水繪制小鋼球的運動軌跡,每次設計曲線運動的時候設置不同的初始速度,對比運動軌跡,第二次小球曲線運動的軌跡如圖4所示.

圖4 運動軌跡2

對兩次運動的軌跡進行比較,當學生發現軌跡上的不同之處時,會產生探究的疑問.教師可以借此契機引申曲線運動的運動機制,鼓勵學生探究和對比軌道運動中的差異,以驗證教材中有關曲線運動的定律和定理是否正確.

2.2 利用自制教具來構建自主探究的課堂氛圍

基于自主探究活動,學生在教師的引導下設計、制作教具,模擬曲線運動的真實場景.制作過程簡單,實驗材料為常見生活用品,操作簡便,呈現出來的物理現象直觀.學生可以直接驗證實驗結果,論證教材中的物理理論.

通過自制教具,學生實際觀察和對比了曲線運動與直線運動的相同點和不同點,在新舊知識之間建立了聯系.教師在此基礎上進行教學指導,夯實了學生對于運動方向、速度和作用力方向之間的認知.

由于曲線運動是復雜的變速運動,教師利用自制教具活躍課堂氛圍,強化學生的認識并降低畏難心理.這給學生充分的自主空間去討論、探究、總結學習結論.在自主研究的過程中,學生互相學習,掌握新舊知識知識點之間的相同點和不同點,構建完善的物理知識框架.

在物理課堂上,教師組織學生自制教具,親自進行實驗探究,激發學生的積極參與性和興趣,而非僅完成任務地記憶理論和計算方法.本文分析了高中物理曲線運動講解過程中,如何利用自制教具豐富學生的實踐經驗.讓學生設計、制作并操,觀察實際軌跡,探究影響物體運動方向、速度的因素.結合直線運動知識,建立知識對比、分析和思考,夯實對物理運動學、力學知識的認識,將所學知識靈活運用于實際問題分析.同時,教師可構建高效課堂,提升學生學習體驗,培養學生的物理學科核心素養.