讓物理課堂充滿生長(zhǎng)的氣息
——“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)與感悟

(江蘇省天一中學(xué),江蘇 無錫 214101)

1 研究背景

“生長(zhǎng)課堂”立足學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際,著眼于學(xué)生發(fā)展的可能性,以追求“生長(zhǎng)”為其價(jià)值取向。筆者常常思考這樣的問題:什么樣的物理課堂才是當(dāng)前學(xué)生最需要的課堂?隨著學(xué)校“生長(zhǎng)課堂”的實(shí)施和不斷推進(jìn),越來越體會(huì)到“教育不是注滿一杯水,而是點(diǎn)燃一把火”；“課堂，不僅僅是呈現(xiàn)‘鮮花’,還應(yīng)該有‘花開的聲音’,課堂上最美的應(yīng)該是學(xué)生生命‘拔節(jié)’的聲音”;“教學(xué)絕不只是滋養(yǎng)學(xué)生,也應(yīng)變成滋養(yǎng)教師自我的過程、豐富教師自我的過程。”在課堂這個(gè)特定的空間,師生應(yīng)一起生長(zhǎng)知識(shí)、智慧、能力、情感。

筆者基于“生長(zhǎng)課堂”模式設(shè)計(jì)了“曲線運(yùn)動(dòng)”一課教學(xué),本設(shè)計(jì)從創(chuàng)設(shè)問題情境、激發(fā)探究欲望出發(fā),以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心組織教學(xué),倡導(dǎo)師生在課堂研究中共同成長(zhǎng),最終實(shí)現(xiàn)物理課堂的價(jià)值。

2 教學(xué)過程及感悟

2.1 創(chuàng)設(shè)情境

2.1.1 創(chuàng)設(shè)多媒體情境,激趣導(dǎo)入

播放視頻:八一飛行表演隊(duì)、過山車、鏈球運(yùn)動(dòng)。

問題1:三段視頻中物體的運(yùn)動(dòng)有何共同特征?

設(shè)計(jì)思路:觀察是學(xué)生認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象、獲得感性認(rèn)識(shí)的源泉,學(xué)習(xí)物理就是從對(duì)物理現(xiàn)象的觀察入手的,即“以物求理”。觀察能力的培養(yǎng)對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)具有深遠(yuǎn)的意義,它既是學(xué)習(xí)和研究物理問題的首要步驟,又是學(xué)生能力生長(zhǎng)的首要任務(wù)。

生長(zhǎng)體驗(yàn):三段震撼的視頻在為學(xué)生提供豐富感性認(rèn)識(shí)材料的同時(shí)還創(chuàng)設(shè)了物理情境,營(yíng)造了課堂氛圍,激發(fā)了學(xué)生求知欲望和探索興趣。這樣的設(shè)計(jì),不僅順利地引入課題,而且促進(jìn)了學(xué)生觀察能力的生長(zhǎng)。

2.1.2 創(chuàng)設(shè)問題情境,溫故知新

問題2:在學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)時(shí),我們用哪些物理量來描述它?曲線運(yùn)動(dòng)呢?

演示實(shí)驗(yàn)1:水平拋出粉筆頭,利用粉筆頭軌跡分析物體的位置、位移,提出速度方向問題。

生長(zhǎng)體驗(yàn):子曰“溫故而知新,可以為師矣”,溫故知新在教學(xué)中的重要性可見一斑。從學(xué)生原有的、較易的描述直線運(yùn)動(dòng)的物理量出發(fā)遷移到學(xué)生未知的、較難描述的曲線運(yùn)動(dòng)的物理量,過渡自然,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,不僅可以使學(xué)生的舊知識(shí)得以鞏固,而且可以更好地讓學(xué)生循序漸進(jìn)地探尋、推知、掌握新知識(shí),使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中樹立自信,最終促使學(xué)生思維廣度和深度以及情感的生長(zhǎng)。

2.2 問題探究,發(fā)現(xiàn)規(guī)律

2.2.1 探究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

(1) 實(shí)驗(yàn)探究

演示實(shí)驗(yàn)2:雨天旋傘。為增強(qiáng)可視性,利用智能手機(jī)在雨天拍攝,放視頻慢動(dòng)作,提醒學(xué)生觀察雨滴離開傘邊緣時(shí)飛出的方向。

演示實(shí)驗(yàn)3:砂輪打磨鋼釘,提醒學(xué)生觀察火星飛出的方向。

問題3:通過以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向有何特征?

演示實(shí)驗(yàn)4:筆者用3D打印機(jī)自制了曲線運(yùn)動(dòng)演示儀(如圖1),它是由幾段稍短的弧形軌道組合而成。為增強(qiáng)留跡效果,筆者將課本演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),將白紙改為水寫書法布,將鋼球改為普通鼠標(biāo)內(nèi)的鼠標(biāo)球,以增加吸水性。當(dāng)蘸了水的鼠標(biāo)球沿不同位置滾出去時(shí),在水寫布上留下清晰的軌跡,演示效果較好。

圖1

學(xué)生體悟活動(dòng):觀察用絲帶系住的小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)絲帶的方向。

設(shè)計(jì)思路:課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分,它不僅是建立物理概念和規(guī)律、理解和掌握物理知識(shí)不可缺少的環(huán)節(jié),還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,提供物理感性認(rèn)識(shí)的材料,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和探索精神。

生長(zhǎng)體驗(yàn):三個(gè)趣味盎然的演示實(shí)驗(yàn),不僅將知識(shí)線索與情境線索巧妙地融合,而且讓學(xué)生探尋物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程。首先通過特殊的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生猜想曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向,然后通過具有普遍意義的軌道實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生得出一般曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向,最后讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體悟曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向。從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從特殊到一般的探究活動(dòng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,可以有效促進(jìn)學(xué)生觀察、分析、推理、動(dòng)手能力的生長(zhǎng)。馬克·吐溫曾說:科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí),增添一點(diǎn)猜想,竟能獲得那么多收獲!

(2) 理論探究

引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用極限的思想，從數(shù)學(xué)角度和物理學(xué)角度分析一般曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向。

生長(zhǎng)體驗(yàn):數(shù)學(xué)是物理學(xué)習(xí)的工具,理論探究與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合,更具有嚴(yán)謹(jǐn)性和說服力。采用極限的思想引導(dǎo)學(xué)生得出一般曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向,不僅體現(xiàn)了數(shù)學(xué)在物理學(xué)研究中的重要地位,培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力,而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維,促使學(xué)生科學(xué)思維能力的生長(zhǎng)。

圖2

(3) 學(xué)以致用

問題4:圖2是一輛沒有安裝后擋泥板的兒童自行車,請(qǐng)你畫出后輪上各點(diǎn)在正常行駛時(shí)相對(duì)騎車人速度的方向?

問題5:如果這輛車在下雨天騎行時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么狀況?

問題6:請(qǐng)你為該車設(shè)計(jì)安裝擋泥板。

設(shè)計(jì)思路:著名教育學(xué)家陶行知先生說過：“生活即教育”,這為我們指明了物理教學(xué)活動(dòng)的方向,在物理教學(xué)中我們不僅要讓學(xué)生學(xué)到物理基礎(chǔ)知識(shí),更要讓學(xué)生會(huì)用物理知識(shí)指導(dǎo)生活、為社會(huì)生活服務(wù)。在學(xué)生初步掌握曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向特點(diǎn)后,筆者適時(shí)提出三個(gè)生活化且能力要求逐漸遞進(jìn)的問題,問題4是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)從生活中提煉物理問題,問題5是要讓學(xué)生用新學(xué)的物理知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象,讓學(xué)生感受生活化的物理,問題6是要讓學(xué)生在出現(xiàn)問題后利用所學(xué)知識(shí)去分析問題解決問題,通過這三個(gè)問題的設(shè)計(jì),使學(xué)生學(xué)用結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

圖3

生長(zhǎng)體驗(yàn):教學(xué)中,筆者請(qǐng)甲同學(xué)上黑板給自行車安裝擋泥板(用粉筆畫擋板),該同學(xué)胸有成竹地在圖2上畫出了白色部分所示的擋泥板。筆者不動(dòng)聲色,繼續(xù)巡視,給予學(xué)生足夠的時(shí)間,發(fā)現(xiàn)其他學(xué)生對(duì)甲同學(xué)的畫法開始品頭論足,幾位膽大的學(xué)生更是躍躍欲試。筆者請(qǐng)乙同學(xué)點(diǎn)評(píng),乙同學(xué)評(píng)論說：如運(yùn)用甲同學(xué)擋泥板的設(shè)計(jì)，雨水可以從輪子上A點(diǎn)和B點(diǎn)間濺起，飛到騎車人后背上,所以應(yīng)該加由D點(diǎn)到B點(diǎn)的半圓形擋泥板(如圖3)。此時(shí)甲同學(xué)不服氣地說：我家的山地車擋泥板就是我剛才畫的那個(gè)樣子,有些學(xué)生好像被他動(dòng)搖了,若有所思地紛紛點(diǎn)頭。看到學(xué)生思維的火花被徹底激發(fā)出來后,筆者及時(shí)安排學(xué)生進(jìn)行大討論,大家各抒己見,最后學(xué)生統(tǒng)一意見:乙同學(xué)設(shè)計(jì)是正確的，甲同學(xué)的山地車擋泥板不適用于下雨天。為證實(shí)學(xué)生的說法,筆者讓布娃娃(后背貼了一張白紙)分別坐在甲、乙兩位學(xué)生所設(shè)計(jì)擋泥板的兒童車上,后輪下放一盆水(加少許墨水),搖動(dòng)踏板模擬騎車,發(fā)現(xiàn)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的車上的布娃娃后背濺滿了墨水,乙同學(xué)設(shè)計(jì)的車上的布娃娃后背卻沒有濺到墨水。學(xué)生們?cè)诎l(fā)出陣陣嘖嘖贊嘆聲后，露出了滿意的笑容，并進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)。

生長(zhǎng)課堂要體現(xiàn)“生成”特點(diǎn),課堂中要有師生、生生間真情實(shí)感、智慧的交流。當(dāng)學(xué)生有疑惑時(shí),教師要舍得等待,給予學(xué)生生長(zhǎng)的機(jī)會(huì)；當(dāng)學(xué)生有奇思妙想時(shí),教師要善于捕捉學(xué)生思維的閃光點(diǎn),給予學(xué)生生長(zhǎng)的舞臺(tái)。總之,教師在教學(xué)中要多創(chuàng)設(shè)生活化情境,將學(xué)生熟悉的、蘊(yùn)含著物理知識(shí)的生活實(shí)例引進(jìn)課堂,讓每個(gè)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)的意識(shí)和能力在課堂上得到生長(zhǎng),同時(shí)激發(fā)學(xué)生的質(zhì)疑精神和潛能,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.2 探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件

(1) 創(chuàng)設(shè)問題情境,點(diǎn)撥思維

問題7:你認(rèn)為物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么?

生長(zhǎng)體驗(yàn):思維起于疑問,小疑則小進(jìn),大疑則大進(jìn)。教師的主陣地在于課堂,在物理課堂教學(xué)中,我們要善于用問題來組織教學(xué),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的“知、情、意、行”，主動(dòng)參與到教師所設(shè)定的問題解決過程中來。問題可以打破課堂沉悶的局面,可以激發(fā)思維,撥亮學(xué)生智慧的火花,促使學(xué)生獨(dú)立解決問題能力的生長(zhǎng)。

(2) 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境,尋找條件

問題8:請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證你的猜想。

提供的器材:小鋼球、磁鐵、痱子粉等。

提示:如何讓小鋼球獲得初速度v0?如何讓它轉(zhuǎn)彎?學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),交流分享結(jié)論。

設(shè)計(jì)思路:物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),物理實(shí)驗(yàn)既是物理教學(xué)的重要內(nèi)容,又是物理研究的重要方法,同時(shí)也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力的前提。

生長(zhǎng)體驗(yàn):“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,只有親身經(jīng)歷過的事情,印象才是最深刻的。筆者讓學(xué)生根據(jù)所給器材,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究曲線運(yùn)動(dòng)的條件,目的是為學(xué)生營(yíng)造一種開放的探究環(huán)境，以點(diǎn)燃學(xué)生的創(chuàng)新火花。事實(shí)大大超出筆者的預(yù)設(shè),筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的智慧是無限的。為增強(qiáng)可視性,有的學(xué)生是在桌子上撒一層痱子粉，以顯示小球的運(yùn)動(dòng)徑跡,有的學(xué)生則是在小球上滾一層痱子粉。對(duì)于如何獲得初速度v0,有的學(xué)生是利用兩本書提供通道然后用力撥動(dòng)小球，獲得初速度,有的學(xué)生是使桌子傾斜，依靠重力的分力使小球獲得初速度;對(duì)于如何讓小球轉(zhuǎn)彎,大部分同學(xué)是把磁鐵放在小球運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)向，使小球轉(zhuǎn)彎,筆者驚奇地發(fā)現(xiàn)一位學(xué)生先給小球一個(gè)水平速度,然后使桌子傾斜，依靠重力的分力使小球轉(zhuǎn)彎……筆者贊嘆之余,分明聽到了學(xué)生生命“拔節(jié)”的聲音。

生長(zhǎng)課堂要給學(xué)生提供生長(zhǎng)的土壤,教師要給學(xué)生提供生長(zhǎng)的條件,把時(shí)間留給學(xué)生,讓他們自主思考;把空間還給學(xué)生,讓他們自主探究;把平等還給學(xué)生,讓他們不迷信權(quán)威。

(3) 學(xué)以致用

問題9:你能分析演示實(shí)驗(yàn)中球通過彎曲軌道時(shí)做曲線運(yùn)動(dòng)的原因嗎?

問題10:你能分析軌跡、合力、速度三者關(guān)系嗎?

圖4

生長(zhǎng)體驗(yàn):在學(xué)生初步掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件后,筆者引導(dǎo)學(xué)生用剛學(xué)的曲線運(yùn)動(dòng)條件來解釋演示實(shí)驗(yàn)中的物理現(xiàn)象,學(xué)用結(jié)合。分析FN時(shí),筆者追問:FN方向?yàn)楹问菆D4所示的呢?學(xué)生經(jīng)過激烈的討論,一致認(rèn)為可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件，采用撤除法來檢驗(yàn),筆者在肯定學(xué)生的同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)演示,學(xué)生的熱情被徹底激發(fā)。學(xué)生的學(xué)習(xí)思維被打開后,有學(xué)生指出圖4漏掉了摩擦力Ff,大家情不自禁地鼓起掌來。充分信任學(xué)生,讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅,有利于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”目標(biāo)的達(dá)成,同時(shí)學(xué)生也會(huì)還你一個(gè)驚喜,最終促使師生共生長(zhǎng)。

當(dāng)我們滿心期待去創(chuàng)設(shè)充滿生長(zhǎng)氣息的物理課堂時(shí),孩子們必然會(huì)綻放生長(zhǎng)的無限可能,讓智慧與理性充滿課堂!

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱卓君.讓課堂成為學(xué)生生長(zhǎng)的沃土[J].江蘇教育(中學(xué)教學(xué)),2013,(10).

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