在高中物理課堂教學中滲透科學方法教育

筆者觀摩了一堂高一物理《平拋運動》的區級公開課，執教者雖然是一位年輕的教師，但是他的課堂教學還是給我留下深刻的印象。他利用平拋運動演示器、自制的平拋運動實驗裝置、多媒體動畫課件、視頻等多種教學手段輔助教學，滲透“觀察”、“實驗”、“化曲為直”、“化繁為簡”、“等效替代”等物理研究方法。通過實驗探究，讓學生經歷知識的獲取過程，激發他們的學習興趣，三維教學目標得到很好的落實。下面就以本觀摩課為例，談談中學物理課堂教學中科學方法教育的滲透。

一、新課的導入

活動一：播放飛彈投射的flash動畫，邀請一位平時比較喜歡玩電腦游戲的學生上臺操作展示飛行員進行飛彈投射，命中目標。“你投中幾了次”？

評析：在活動一這個環節中，學生一聽到玩游戲就來了興趣；一看到播放flash動畫，知道是玩電腦游戲，更是眼前一亮；而當老師說要請一位平時比較喜歡玩電腦游戲的學生（電腦游戲高手）上臺展示，大家更是熱情高漲。一個小小的游戲就極大的調動了課堂氣氛，激發了學生的興趣，順利地引入新課，可以說，巧妙地創設情境、導入新課，本課的教學已經是成功了一半。本環節中，教師充分調動了學生的興趣，讓學生上臺展示，只有認真觀察和手控鼠標的動作協調才有可能命中目標。這樣既鍛煉了學生的動手能力，又培養學生的觀察能力。

師：同學們仔細觀察子彈的軌跡，大家可以看到它的軌跡是條曲線。

日常生活中不僅有直線運動，還有一些運動的軌跡是曲線的運動，我們稱之為曲線運動。曲線運動的種類非常多，我們今天所要學習的是一種非常典型的曲線運動——平拋運動。

提出問題：飛行中的飛機要擊中地面上的目標，應該在下述何處投彈？

A、目標正上方B、目標正上方之前

C、目標正上方之后 D、無法確定

評析：本道課堂練習的設置是要為下面探究平拋運動做鋪墊的。由于學生已有初步的關于平拋運動的經驗，加上通過動畫的模擬訓練，學生已經知道在目標的正上方投彈是不能命中目標的，只有提前投彈才可能命中目標，這樣本思考題就迎刃而解了，學生對平拋運動就有了一定的感性認識。這部分內容也是有關于平拋運動軌跡的觀察，通過觀察軌跡，就能正確的判斷。

二、新課教學

師：炸彈為什么能夠命中目標呢？我們先來研究一下飛彈的軌跡。

在學生討論的基礎上，老師幫助學生總結出平拋運動的概念——物體以一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動。

師（追問）：平拋運動具有什么特點呢？運動員投籃后，籃球在空中是否做平拋運動？為什么？

生（齊答）：①具有水平方向的初速度，②運動過程中只受重力的作用（即不考慮空氣阻力）。投籃后的籃球在空中不是做平拋運動。

師：以我們現在的知識儲備去研究平拋運動是比較困難的，我們要怎么樣利用已知的知識儲備來解決這個問題呢？

學生經過思考討論后回答：可以利用曾經學過的運動合成與分解的方法來解決，也就是可以采用“化曲為直”的方法。

平拋運動水平方向：勻速直線運動豎直方向：自由落體運動

這是大家的猜想，那么大家猜想的依據是什么？

學生討論回答：從力的角度來分析平拋運動。

水平方向不受外力作用，并且具有一個水平方向的初速度——勻速直線運動。

豎直方向只受重力作用，并且初速度為零——自由落體運動。

評析：本環節是探究平拋運動，通過教師的啟發引導，學生的歸納總結能力得到了鍛煉，研究物理的科學方法得到了滲透。學生還進行了有意義的猜想，為接下來的實驗探究埋下伏筆。

師：猜想還需驗證是否正確，我們一起來設計實驗驗證這些猜想。

首先，我們如何驗證該運動水平方向是作勻速直線運動？

最快的方式就是象研究直線運動一樣直接測量，但我們沒有這種儀器，要用什么方法解決呢？在學生思考的基礎上，教師提出用比較法，出示自制的教具并介紹實驗裝置（如圖1、圖2所示）。

介紹實驗做法：

因A、B兩鋼球在相同軌道的同一高度無初速度同時滑下，到底端時它們獲得的初速度相同，如果能夠驗證A、B在B球軌道相碰，就能證實平拋運動水平方向是作勻速直線運動。

實驗方法介紹完畢以后，請一位學生上臺進行實驗，驗證猜想。然后教師播放一段事先做好并拍攝的實驗視頻，結果跟學生實驗一樣，驗證了學生的猜想。

接著，我們如何驗證該運動豎直方向上可能作自由落體運動？

生：同樣也可以用比較法來進行驗證。

教師活動：傾聽學生回答，出示平拋運動演示器，介紹實驗裝置及實驗的操作方法，提醒學生觀察現象（A球和B球落地的先后）。

學生活動：

①請學生代表做實驗。

②其他同學注意觀察A球、B球的運動特點。

（學生）描述實驗現象：無論A球高度如何總是與B球同時落地。

教師活動：幫助總結實驗結論。

結論：物體在做平拋運動的過程中，沿豎直方向的運動效果為自由落體運動。

評析：本環節是讓學生親歷探究平拋運動的過程，注重了過程與方法教育。通過實驗探究，讓學生啟迪了思維（實驗方法）、體驗了過程、培養了能力、收獲了成功，從被動的知識接收者變為主動的探究者，體現了新課程的理念。

知識的深化：平拋運動具有水平初速度且只受重力作用，是勻變速曲線運動。研究平拋運動的方法我們前面已經研究過了，是利用運動的合成與分解，將復雜運動分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。引導學生總結出平拋運動的規律。

① 水平方向：勻速直線運動 vx=v0，x=v0t；

②豎直方向：自由落體運動 a=g，vy=gt，y=gt2；

③合運動：a=g，v=，v與 v0的夾角tanθ=，s=，s與x的夾角tanj=。

平拋運動中飛行時間僅由拋出點與落地點間的豎直高度決定，即t=，與v0無關。

水平射程由初速度和拋出點與落地點的豎直高度共同決定x=v0#8226;。

三、鞏固新知

最后，通過一道課堂練習來鞏固本課的知識，再次讓學生上臺展示模擬飛彈投射的flash動畫。

評析：本環節是在實驗探究的基礎上進行理論分析、演繹推理，學生的感性知識得到進一步深化，“化曲為直”、“等效替代”等科學方法得到進一步的滲透。通過課堂練習，讓學生鞏固本課所學的知識，符合學生的認知規律。同時，讓學生再次上臺展示動畫游戲。這時候學生玩電腦游戲投彈的命中率高了，說明學生的知識得到了應用，能力得到了提升，課堂結構上做到了首尾呼應。

從總體上說，執教教師根據課標制定的三維目標得到很好的落實。通過本課的教學，讓學生知道平拋運動的特點，知道平拋運動形成的條件，理解平拋運動的處理方法，會用平拋運動解答有關問題；體會平拋運動規律的探究過程，體會運動的合成和分解在探究平拋運動規律中的應用，滲透“化曲為直”、“化繁為簡”、“等效替代”的物理方法；通過實驗探究平拋運動的規律，激發學習興趣，增強求知的欲望。整堂課脈絡清晰，氛圍寬松，注重探究過程和方法教育，讓學生在探究的過程中獲得新知。當然，在執教本課的時候，恰好發生了日本的大地震以及美英法等國空襲利比亞等世界性的大事件，如果老師能夠關注時政的熱點，隨時把它（空投救災物資、投彈空襲）融入到課堂教學中，將是一個非常好的課程資源，也更能滲透了情感態度價值觀教育，體現了從物理走向社會。