高中物理“勻變速直線運動的 位移與時間的關系”導學案教學的實施

【摘要】“勻變速直線運動的位移與時間的關系”是高中物理的重要課程，應用導學案不僅能提高教學的計劃性，而且能增強學生探究推導位移公式的技能，培養學生的物理自主學習能力。文章主要采用學情調查法和實驗教學研究法，以高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一課為例，分析導學案教學的實施原則，從編制導學案、創設生活化物理情境、采用問題啟發法、開展圖像分析探究以及實施隨堂檢測練習五個流程，論述導學案教學的開展策略，旨在為相關教育人士提供可靠的參考建議。

【關鍵詞】高中物理；導學案教學；原則；策略

作者簡介：魏武（1982—），男，甘肅省定西市隴西縣第二中學。

導學案在近年來的高中物理教學中備受推崇，是指引學生自主、高效參與物理探究的路線圖。高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一課的教學主要關注公式推導的過程，適合采用導學案教學模式。因此，教師應該明確本課導學案教學的實施原則，根據課程要點和實際學情，合理編制完善的導學案，按照導學案規劃組織學生開展自主探究活動，引導學生經歷推導位移公式的過程，加深學生對勻變速直線運動的位移和時間的關系的理解。下面筆者對本課的導學案教學展開探究。

一、高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”導學案教學的實施原則

高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一課的導學案教學，主要是教師立足課程目標，科學設計導學案，按照導學案的預設流程和內容，采用情境創設、問題啟發、合作探究、實踐練習等手段，幫助學生得出勻變速直線運動的位移與時間的關系式，鍛煉學生運用位移公式解決實際問題的能力。經過學情和教材分析，筆者將本課導學案教學的實施原則歸納為下列三點。

第一，啟發原則。本課教學的重點和難點在于讓學生經歷勻變速直線運動位移與時間的關系的探究過程，這對學生的思維能力提出了較高的要求。因此，教師在實施導學案教學的過程中，應該始終堅持啟發原則，以思維訓練為主線，采用舊知識鋪墊、問題導學、小組討論和歸納等教學方法，提升學生的發散思維，提高學生的位移公式探究效率。如在編制導學案時，教師可以采用比較法，設置問題，引導學生從勻速直線運動過渡到變速直線運動的學習，啟發學生從已有知識中獲得新知，了解勻變速直線運動位移和時間的關系的推導過程，并體會等效替代和極限思想等方法［1］。

第二，直觀原則。本節課的知識點具有一定的抽象性，學生雖然對物體的運動情況已經建立了初步感知，但是仍然需要直觀情境的支持，才能探索和發現物體運動的科學規律。為此，教師實施導學案教學必須遵循直觀原則，采用多媒體素材，打造直觀的物理探究環境。如在研究位移和時間的關系時，教師可以在導學案教學中采用圖像法，指導學生繪制和分析 v - t 圖像，使學生具象地理解 v - t 圖像圍成的面積即相應時間內物體的位移，從而讓學生順利推理位移和時間的關系式，增強導學案教學的直觀性。

第三，實踐原則。本課導學案教學的關鍵點是培養學生對勻變速直線運動位移和時間的關系式的實踐運用能力。對于這一公式，學生若僅限于推導和機械地套用，那么就違背了教學的本意。因此，在實施導學案教學的過程中，教師應該立足實踐原則，在學生掌握位移和時間的關系式后，跟進開展相應的實踐運用練習。如在編制導學案時，教師可以聯系日常生活，準備一些趣味性的練習題，鼓勵學生合作運用位移和時間的關系式解決實際問題，從而促進學生學思結合，學以致用，提升本課導學案教學的實效。

二、高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”導學案教學的實施策略

（一）立足課程三維目標，落實導學案的精心編制

實施“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一課的導學案教學，精心編制導學案是第一位的。教師應當深入分析教材和學情，立足課程三維目標，在導學案中確定學習目標、內容和流程，應用信息技術軟件整理導學案教學材料，從而指引學生有序開展新課學習活動，為導學案教學的高效實施奠定基礎。例如，本課的知識與技能目標主要是引導學生識記勻變速直線運動的位移和時間的關系式，過程與方法目標是通過對 v - t 圖像的觀察、分析、思考，掌握應用圖像法推導位移公式這一方法，情感、態度與價值觀目標是培養學生的合作探究意識及物理情感。在編制本課導學案時，教師采用信息技術軟件PowerPoint，將課程教學劃分為情境導入、問題啟發、圖像分析和實踐練習四個流程，確定每個流程的順序和主題，插入相關的情景圖，列出探究任務或導學問題，從而編制出高質量的導學案［2］。

（二）創設生活化物理情境，激發學生的學習動力

教師在完成導學案編制工作后，就應該依照導學案中設置的流程和內容，按部就班地實施物理課堂教學。“勻變速直線運動的位移與時間的關系”一課導學案教學的第一個流程是情境導入。學生雖然已經了解物體運動的速度隨時間變化的規律，但是對位移隨時間變化的規律還比較陌生。本節課知識點和生活的關系十分密切，為此，教師在實施導學案教學時，應該結合物理教材和日常生活，利用導學案課件為學生創設生活化物理情境，同時聯系舊知識，向學生提出關于勻速直線運動的問題，一方面使學生體會勻變速直線運動和生活的關聯，另一方面促進學生溫故知新，從而激發學生的物理學習動力。例如，在情境導入環節，教師采用預先準備好的導學案課件，為學生播放汽車勻變速直線前行的動畫視頻，同時向學生提問：“同學們，通過之前的學習，大家在實驗中了解了小車的速度隨時間變化的規律，那么請大家結合老師播放的生活動畫，回憶一下勻變速直線運動速度和時間的關系式是什么。”學生交流并回答：“v＝v 0＋at。”教師肯定了學生的回答，用導學案課件出示幾個 v - t 圖像，讓學生合作運用 v＝v 0＋at 公式，討論、描述圖像中物體的運動情況。教師巡視傾聽，確定學生描述無誤后，順勢揭示新課主題：“同學們，從汽車運動的生活動畫中可見，汽車的運動時間和位移也是在不斷變化的，那么我們能否通過 v - t 圖像反映汽車的運動規律，進一步得出位移和時間的規律呢？”學生產生了強烈的好奇心。在生活化物理情境的驅動下，本課導學案教學的情境導入流程得到了有效實施［3］。

（三）采用問題啟發法，引導學生自主繪制位移圖像

“勻變速直線運動的位移與時間的關系”導學案教學的第二個流程是問題啟發。教師需要根據導學案中設計的問題，采用問題串的形式，從勻速直線運動 v - t 圖像中圍成的面積 vt 等于時間 t 內的位移 x 向學生提問，引導學生自主繪制位移圖像，使學生將勻速運動的知識遷移到勻變速運動的學習中，同時也為學生后續觀察和分析 v - t 圖像做好鋪墊［4］。例如，在本課的問題啟發環節，教師先采用導學案課件出示探究問題：“如何求解做勻速直線運動物體的位移？你能找到幾種解法？若做勻速直線運動物體的速度為 v ，其在時間 t 內的位移是多少？在 v - t 圖像中，做勻速直線運動物體的位移該如何表示？”學生展開熱烈討論，幾分鐘后反饋探究結論：“做勻速直線運動物體的位移和 v - t 圖像中圍成的矩形面積相對應，在 t 軸的上方，位移是正值，表示位移是沿正方向的，反之，在 t 軸的下方，位移是負值。”教師肯定學生的探究結論，繼續提問：“那么做勻變速直線運動物體的位移是不是也有類似的關系？如果將坐標軸上的時間間隔縮小，相關的位移圖像是什么樣子的？請大家繪制出來。”學生繼續探究，并準確繪制出圖像。問題啟發和位移圖像繪制，能讓學生理解用各段矩形面積之和表示物體在時間 t 內的總位移，為“無限分割再求和”極限思想的滲透搭設思維臺階，達到本課導學案教學第二個流程的實施目標。

（四）開展圖像分析探究，推導勻變速直線運動位移公式

“勻變速直線運動的位移與時間的關系”導學案教學的第三個流程是圖像分析。教師需要向學生展示劉徽的割圓術資料，引導學生通過用剪刀剪圓的操作活動，體會割圓術的分割和積累思想，然后點撥學生觀察、分析位移圖像，模仿割圓術的做法，推導出勻變速直線運動的位移和時間的關系式，同時滲透“無限分割再求和”的極限思想，從而培養學生的邏輯思維和推理能力，加深學生對位移和時間的關系的理解。例如，在本課的圖像分析環節，教師先使用導學案課件，向學生出示劉徽的割圓術資料，在學生通讀后，提問學生：“同學們，資料內容說明什么問題？”學生討論后回答：“說明圓內一正多邊形的邊數越多，其周長和面積就越接近圓的周長和面積。”接下來，教師指導學生用剪刀先將圓形紙片剪出一條直線大口，再不斷剪出許多小口，提問學生：“這些小口能形成什么？”學生回答：“能形成一條曲線。”隨后，教師讓學生拿出之前在坐標紙上繪制的位移圖像，并引出探究任務：“同學們，請大家仔細觀察位移圖像，思考能否模仿割圓術的做法來‘分割’圖像中圖線與時間軸所圍成的面積。”學生立即動手分割，有的小組將物體的運動分割成5小段，還有的小組將其分割成8小段、10小段……教師提問：“各組相互對比分割出的圖像，段數越多，矩形和傾斜直線間所夾的小三角形面積越小，說明什么？”學生觀察思考后回答：“說明小矩形的面積總和越接近傾斜直線下所圍成的梯形面積。”教師追問：“那么能否就此推導出勻變速直線運動位移和時間的關系式呢？”學生結合對圖像的分割和觀察結論展開分析推導，寫出公式推導過程。通過開展圖像分析探究，學生能得出勻變速直線運動位移和時間的關系式，提升結合數學方法和物理規律辨析問題的能力［5］。

（五）實施隨堂檢測練習，強化學生實踐運用公式能力

“勻變速直線運動的位移與時間的關系”的導學案教學強調實踐性，實踐練習是導學案教學的重要流程，會影響學生對課程要點的內化吸收。因此，在學生初步掌握勻變速直線運動位移和時間的關系式后，教師應該趁熱打鐵，實施隨堂檢測練習，提升學生對公式的實踐運用能力，鞏固學生的物理學習效果。例如，在本課的實踐練習環節，教師用導學案課件出示預先準備好的檢測題：汽車剎車后做勻速直線運動，經3秒后停止運動，那么在這連續的三個1秒內，汽車通過的位移之比是多少？在學生了解檢測題內容后，教師提出要求：“請大家合作運用本課探究得出的公式，計算出汽車通過的位移之比，再說明理由。”學生經過交流討論得出結果：“根據公式 x＝v 0 t＋ at 2，題目中末速度為零的勻減速直線運動可以看作反向的初速度為零的勻加速直線運動，所以三個1秒內汽車通過的位移之比是5∶3∶1。”通過隨堂檢測練習，學生能運用勻變速直線運動位移和時間的關系式解決實際的物體運動問題，從而全面突破本課導學案教學的難點［6］。

結語

綜上所述，高中物理“勻變速直線運動的位移與時間的關系”導學案教學的實施，應該遵循啟發原則、直觀原則及實踐原則。教師應該立足本課的三維目標和實際學情，精心編制導學案，借助導學案課件，通過創設生活化物理情境、采用問題啟發法、開展圖像分析探究和實施隨堂檢測練習等路徑，引導學生經歷推導勻變速直線運動位移和時間的關系式的全過程，從而順利開展導學案教學。

【參考文獻】

［1］董友軍，朱建山，皮飛鵬.基于物理學科素養的高端備課：以“勻變速直線運動的位移與時間的關系”為例［J］.課程教學研究，2022（4）：36-42.

［2］付鸝娟.基于核心素養的物理規律教學：以“勻變速直線運動位移與時間的關系”為例［J］.物理教學探討，2022，40（3）：29-32.

［3］朱艷萍，李萬榮，王菊香.基于物理學科核心素養培育的教學設計：以“勻變速直線運動的位移與時間的關系”為例［J］.中學物理教學參考，2021，50（17）：12-14.

［4］黃藝雯，宋善炎，張瑜.在高中物理課堂教學中促進學生深度學習策略探究：以“勻變速直線運動位移和時間的關系”為例［J］.廣西教育，2021（2）：143-145.

［5］顧媛媛.談談一次物理集體備課的感悟：以勻變速直線運動的位移與時間的關系的集體備課為例［J］.數理化解題研究，2019（18）：48-49.

［6］何仕乾.導學案在高中物理教學實踐中的運用：以《勻變速直線運動的位移和時間的關系》為例［J］.科學咨詢（教育科研），2016（4）：50-51.