科學態度與責任理念下的“加速度”教學設計

物理核心素養包括物理觀念、科學態度、實驗探究和科學態度與責任四個要素。[1]其中，科學態度與責任指學生在認識科學本質和理解科學、技術、社會、環境（STSE）關系的基礎上逐漸形成正確的科學態度和社會責任感，主要包括科學本質、科學態度、社會態度等要素[2]，筆者基于科學態度與責任理念，對人教版高中物理必修一第一章第五節“速度變化快慢的描述——加速度”展開教學設計，以培養學生正確的科學態度和社會責任感。

一、情境引入

在上課的開始，教師給學生展示《速度與激情8》賽車的視頻，并引導學生去發現物體的速度是會變化的，而且速度的變化是有快有慢的。其次，教師展示四幅物體做加速運動和減速運動的圖片，（圖片1：艦載機，10s內速度能增加到45m/s；圖片2，長征二號丁發射時，10s內速度增加到約102m/s；圖片3，以10m/s的速度行駛的汽車緊急剎車時3s內能停下來；圖片4，以10m/s的速度飛行的蝴蝶能在0.8s內停下來。）并提出以下兩個問題，從而引入本節課的學習。

問題1：艦載機起飛與長征二號發射時的速度增大快慢有什么不同？

問題2：汽車緊急剎車與蝴蝶突然停止飛行，速度減小的快慢有什么不同？

【設計意圖】通過引入生活實例，展示圖片，能夠增強學生對加速度的感性認識，自然地引入描述物體速度變化快慢的必要性。并利用航空母艦和長征二號的例子，激發學生探究科學的欲望，關注物理學技術帶來的科技成果，增強學生以祖國為榮的情懷。同時，兩個問題的引入能夠啟發學生思考，培養學生良好的思維習慣。

二、學習新知

1.加速度的定義。當學生正在切身感受描述運動物體速度變化快慢的必要性時，緊接著提出一個問題：“我們之前學過比較物體運動的快慢，同學們能不能運用類比的方法來比較速度變化的快慢呢？”并給出以上四幅圖中的數據列表，讓學生通過數據分析，類比速度概念的得出過程，總結歸納出加速度概念、公式等。

【設計意圖】學生通過分析數據，類比速度概念的得出過程，推理出加速度的概念。培養學生分析數據的能力和嚴密的邏輯思維。

2.加速度的方向。學生之前已經知道速度ν是矢量，他們容易理解速度的變化量△ν也是矢量。接著提出一個問題“請推理一下加速度是否也是矢量呢？”

習題1：一火車做勻加速直線運動，在50s內速度從15m/s增加到35m/s，求火車的加速度。

習題2：一輛汽車在緊急剎車時做勻速直線運動，5s內速度從25m/s減小到零，求汽車的加速度。

小組合作討論后，由小組代表展示其解題過程，教師做補充和說明：加速度的正負號只表示其方向，且當 a＞0時，a與 ν0方向一致； a＜0時，a與 ν0方向相反。

【設計意圖】本環節由學生自己推理，培養了學生的邏輯思維能力，同時采用分組討論、小組代表發言的教學方法能夠提高學生的社會參與意識和社會責任意識，培養學生主動獲取知識、探求新知的學習態度。

3.速度與加速度的區別。教師給學生播放兩段視頻，一段是汽車緊急剎車的視頻，速度在不斷減小，加速度卻在增大；另一段是高鐵在勻高速運行的視頻，雖然是高速運行，但其加速度卻為零。這就扭轉了學生之前誤認為“速度在不斷減小，加速度就會減小；有速度就會有加速度”的前概念。

習題1：加速度大則速度大，加速度小則速度小，加速度為0則速度為0，這三種說法正確嗎？為什么？

習題2：加速度大則速度變化大，加速度小速度變化小，加速度為0速度不變化。這三種說法對嗎？為什么？

【設計意圖】此環節消除了學生對加速度理解的前概念，使學生明白僅憑人的感覺判斷事物的規律是不科學、不嚴謹的，人類探究自然規律時需要嚴謹的科學態度和嚴密的邏輯思維。

4.從ν-t圖像看加速度。教師引導學生，在之前的學習中已經知道描述物體運動的速度可以用x-t的圖像來表示，其斜率表示速度，類比此圖像，能否畫出加速度的圖像呢？在此鼓勵學生試著畫出圖像。

學生通過類比速度的圖像以及根據加速度的公式，很容易想到加速度的圖像表示。（圖像的縱坐標表示物體勻速直線運動的速度，橫坐標表示運動時間，那么圖像就表示加速度）則ν-t圖像的斜率即表示加速度，斜率的絕對值表示加速度的大小，斜率的正負表示加速度的方向。

【設計意圖】本環節的設計不僅向學生滲透了一種科學研究方法，同時讓學生體會了數學知識在物理中的應用。教師鼓勵學生嘗試畫出圖像，提高了學生敢于嘗試和動手動腦的能力。

5.加速度的應用。教師出示練習題，讓學生聯系生活實際回答。

練習：西方國家為了管理交通安全，其管理部門特制定了“死亡加速度500g（g是重力加速度）”，即如果行駛車輛的加速度超過這個數值，將有生命危險。這個數值一般情況下是達不到的，但發生交通事故時，很可能就達到此值。如果兩輛相向行駛的摩托車均以ν=78km/h的速度發生碰撞，碰撞時間為t=0.004s，試分析駕駛員有無生命危險？

【設計意圖】把生活中經常出現的交通事故的例子滲透在習題中，將實際問題轉化成物理模型。以上內容能夠警醒學生遵紀守法，自覺地遵守交通規則，維護社會秩序，對自己以及他人生命安全負責。

三、布置作業與歸納總結

為了能以一個輕松愉快的氛圍結束課程，教師宣布課堂所學內容由學生自己總結，并且總結一條就可以為自己小組爭奪1分的獎勵政策，增加了學生的榮譽感和責任感。

作業1：完成課本P29頁問題與練習的第1、2題。

作業2：課下調查你周圍發生的交通事故現象，統計發生事故的原因。哪些是由于加速度過大或超速引起的？

【設計意圖】書面作業和課后作業相結合，不僅鞏固了學生本節課的知識，同時引導學生去發現生活中的物理知識，并提高學生的社會責任感。

通過本節課的教學設計，實現科學態度與責任的物理核心素養貫穿其中，從本節教學設計中可以得到以下幾點啟示：

1.教學設計的意圖來源于學生的認知規律和學科特點，注重學生核心素養的培養并依據新課標的要求，設計合理、循序漸進的教學內容。

2.教學設計中多一些生活實例，讓學生意識到物理學是人類認識自然的方式之一，激發學生的求知欲望。同時注重以學生為主，多給小組合作探究的機會，培養學生主動與他人合作共享的科學態度。

3.在教學設計中，要不斷滲透科學態度與責任的教學理念，培養學生嚴謹認真、實事求是的科學態度與社會責任感。