以主題為線索構建課堂教學的實踐

摘 要：新課標提出“以主題為線索，構建課程結構”的理念，以蘇科版“動能 勢能 機械能”的課堂教學為例，介紹以主題為線索構建課堂教學的策略：深挖教材，精選主題；結合實際，優化設計；設置問題，構建課堂。

關鍵詞：主題為線索；動能；勢能；魔罐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）10-0025-3

收稿日期：2024-07-10

基金項目：江蘇省中小學教學研究第十四期課題“基于中學物理教師信息素養提升的學科融合實踐研究（2021JY14-L384）。

作者簡介：陳峰（1990-），男，中學一級教師，主要從事初中物理教學工作。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中提出“以主題為線索，構建課程結構”的課程理念，新課標在該理念下提出了“依據物理學科內涵，遵循學生認知規律，明確物理學習主題。注重知行合一、學以致用，體現物理課程基礎性、實踐性等特點”的具體要求［1］。在初中物理課堂的常態教學中，可深挖教材中的素材，精選實踐性、綜合性主題；結合具體的案例，加強教學與實際的聯系，對主題進行優化設計；根據主題創設相應的情境，通過問題設置構建更好的課堂教學設計。本文以蘇科版“動能 勢能 機械能”第二課時的課堂教學為例，以主題為線索，構建課堂教學的實施策略，為落實“以主題為線索，構建課程結構”的課程理念提供參考。

1 深挖教材，精選主題

蘇科版教材九年級上冊第十二章第一節“動能 勢能 機械能”需要兩個課時完成，第二課時的學習目標是：知道機械能是動能和勢能的統稱，通過觀察和實驗，知道動能和勢能可以相互轉化；能說明一些有關動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉化的現象；通過觀察現象，知道動能和勢能在相互轉化過程中，物體的機械能會逐漸轉化為其他形式的能。教材設計了“觀察擺球動能和重力勢能的轉化”的活動以及“游樂場的過山車、落地后又彈起的皮球、蕩秋千的人、撐桿跳高的運動員”四個情境，分析情境中物體動能和勢能的轉化情況。對于初中學生來說，能量轉化的概念抽象難懂，除了上述的觀察活動以及情境展示，本節教材的“課外實踐與練習”欄目還設計了制作一個能自動回轉的“魔罐”的活動。將這一活動作為課堂教學設計的主題，通過創設可操作的主題情境，串聯教材內容，構建課堂教學，可以豐富學生的體驗，讓他們在主題任務完成過程中對能量的轉化有更直接的體驗，加深對動能和勢能相互轉化的理解。

2 結合實際，優化設計

如何將課外的實踐搬到課堂中來，在有限的時間內讓學生完成“魔罐”的制作，這就需要教師先行實踐，發現制作過程中可能遇到的問題，并設計好解決措施，優化制作過程。教材中的制作過程如下：如圖1所示，在金屬罐的蓋子和罐底各開兩個小孔，用細線將一個鉤碼系在橡皮筋的中部，然后將橡皮筋穿過蓋子和罐底的小孔并固定起來，這樣，一個“魔罐”就做成了［2］。

分析教材中的制作方案，發現制作一個“魔罐”存在如下問題：

（1）金屬罐的尺寸應該是多大？從生活中取材的話，什么樣的罐子比較合適？

（2）什么樣的橡皮筋比較合適？需要幾根？

（3）鉤碼用什么材料系在橡皮筋上？

（4）橡皮筋如何穿過蓋子和罐底的小孔并固定？

結合生活實際，經過多次實踐，對教材中的制作方案進行如下優化：首先是器材的選擇，直徑8 cm左右、高15 cm左右的圓柱形金屬罐或塑料罐較為合適，配合罐子的尺寸，選擇4根外徑40 mm、直徑1.5 mm的常規尺寸橡皮筋。鉤碼可用細銅絲（漆包線）纏繞固定在橡皮筋上，相較于用細線固定鉤碼，細銅絲更易于打結和固定。聯想到“穿針引線”的方法以及工程施工中用鐵絲牽引穿電線的方式，利用細銅絲牽引橡皮筋穿孔，穿出后的橡皮筋用漆包線纏繞固定，即完成了“魔罐”的制作。

為保證學生在課堂上能夠完成制作，提前讓學生帶來適合的罐子，由老師打孔，給每組準備4根橡皮筋、4根細銅絲（長約7 cm）以及1個鉤碼等器材。

優化后的具體制作步驟如下：

（1）如圖2所示，將穿有4根橡皮筋的細銅絲繞過鉤碼底部，并纏繞連接，使鉤碼和橡皮筋系在一起。

（2）如圖3所示，取兩根細銅絲，牽引其中兩根橡皮筋，穿過罐底的孔，將穿出的兩根橡皮筋用一根細銅絲纏繞連接。

（3）如圖4所示，將另外兩根橡皮筋也用細銅絲牽引穿過蓋子上的小孔，并用細銅絲纏繞連接，“魔罐”就做成了。

3 設置問題，構建課堂

“魔罐”的制作已優化設計好，接下來就是以“魔罐”的制作為主題，通過設置問題，開展活動，構建課堂。

引入：演示能自動回轉的“魔罐”。

問題1：神奇的“魔罐”在水平桌面上滾出后，為何能自動滾回來？這里蘊含了怎樣的物理道理？通過今天的學習，我們就能知道其中的奧秘了。

任務一：觀察動能和勢能的轉化。

活動一：觀察擺球動能和重力勢能的轉化。（演示如圖5所示）

問題2-1：擺球運動的過程中，動能和重力勢能是如何變化的？說出你判斷的依據。

活動二：觀察滾擺動能和重力勢能的轉化。（演示如圖6所示）

問題2-2：滾擺運動的過程中，動能和重力勢能是如何變化的？請說出判斷的依據。

活動三：觀察動能和彈性勢能的轉化。（演示如圖7所示）

問題2-3：小車運動的過程中，小車的動能和彈簧的彈性勢能是如何變化的？請說出判斷的依據。

任務二：分析動能、勢能之間相互轉化的現象。

問題3：觀察圖8中物體的運動，分析各圖中動能和勢能的轉化情況。

通過任務一和任務二的學習，學生從大量的事例中認識到動能和勢能可以相互轉化，為了促進動能和勢能相互轉化規律在頭腦中的提煉與升華，將所學的知識與實際情境聯系起來，解決實際問題，教師解釋課前的引入，并引導學生制作一個能自動回轉的“魔罐”。

任務三：做一個能自動回轉的“魔罐”。

問題4-1：大量的事實說明，動能和勢能可以相互轉化。“魔罐”內有什么結構？“魔罐”自動滾回的過程中動能和勢能是如何轉化的？

問題4-2：參照教材第39頁的制作方法，能否制作一個能自動滾回的“魔罐”？

問題4-3：如何方便地將橡皮筋穿過蓋子和罐底的小孔？

問題4-4：打算怎樣將穿過蓋子和罐底的橡皮筋固定？

充分討論后，提供器材，介紹制作方案，學生分組制作。制作完成后，各組展示，描述“魔罐”運動過程中動能和勢能是如何轉化的，分享制作過程中成功的經驗，分析失敗的原因，提出獨到的見解以及創新手段。結合學生的實際操作與觀察提出如下問題，引發學生深度思考。

問題5：當你將“魔罐”在水平面上滾出后，它能自動滾回來，請判斷“魔罐”有沒有可能滾回初始位置，這是為什么？若將“魔罐”由靜止從斜面上滾下，它也能沿斜面自動滾回來，請判斷“魔罐”有沒有可能滾回初始位置，這又是為什么？

結合學生的實際操作，發現在水平桌面上滾出的“魔罐”有可能滾回初始位置，而且能滾回到更遠的位置。這是因為開始時手對“魔罐”做了功，“魔罐”在初始位置具有較大的動能；將“魔罐”由靜止從斜面上滾下，它也能沿斜面自動滾回來，不能滾回到初始位置，因為在初始位置釋放時，“魔罐”只具有重力勢能，滾動的過程中機械能有損失。

4 結 語

“魔罐”的制作既可以拉近物理學與生活的距離，讓學生深切感受到科學的真實性，又能補充實驗課程資源，有利于增強學生的創新意識。“魔罐”的制作給學生提供了解決實際問題的平臺，學生在設計與操作的過程中解決實際問題，鍛煉了能力，發展了思維。“魔罐”的成功制作，給學生提供了獲得成功的體驗，同時幫助他們建構動能和彈性勢能的轉化模型，調動學習興趣，激發學好物理的愿望。

以“魔罐”制作為主題構建課堂，課堂目標清晰，結構簡潔，能充分調動學生的學習興趣，在動手制作的過程中，發現問題，解決問題，樂于思考與實踐，能總結成功的經驗，分析失敗的原因，培養分享與合作的能力。深挖教材，選擇適合的制作案例作為主題融入到課堂教學中，符合新課標的課程理念，也是跨學科實踐活動的有效落地，豐富了教學方式。在日常的教學中可以多開展該模式的教學，深入挖掘教材，結合實際，加強與生產生活、社會發展及科技進步的聯系，設置問題，構建課堂教學，培育學生的物理素養。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］義務教育物理教科書編寫組.義務教育教科書物理九年級上冊［M］.江蘇：江蘇鳳凰科學技術出版社，2023：36-39.（欄目編輯 劉 榮）