試論基于PCK理念下的牛頓第二定律教學設計

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(德州一中)

一定程度上，教師的PCK即學科教學知識使教學效果產生了差異。教師具備良好的學科教學知識，是有效教學開展的重要前提，對于高中物理老師亦是如此。物理課堂的教學設計是指在教學前研究某節課該怎么進行，包括了這節課“教給學生什么”“怎么教學生”等問題，而這些問題與物理老師所具有的學科教學知識緊密相關。

牛頓第二定律，是動力學內容的核心，也是能量學習的基礎，對于高中物理教學來說更是重點和難點。筆者就牛頓第二定律一節，結合自己多年的教學經驗，從新課的導入、重難點教學以及習題課的教學這三個方面論述了基于PCK理念怎樣進行教學設計，提高教學效果，提升學生學習能力。

一、PCK理念

PCK理念的內涵。PCK即學科教學知識，是將教學知識與學科知識經過特殊整合形成的知識，是二者的融合和升華。教師掌握和運用PCK，使教學知識在學科知識的傳授過程中充分發揮教學工具的作用，使晦澀難懂的專業知識便于學生理解和掌握，并且學科教學知識針對具體的學科，使專業知識貼近現實和生活。PCK理念指出，在教學過程中，教師應能根據具體的環境和情況，因地制宜隨機應變地采取有效的方法，高效的教學，采用學生易于接受的方法講授知識。

二、牛頓第二定律的教學內容(即學科知識)

2.牛頓第二定律的內涵。首先，牛頓第二定律揭示了加速度是由力產生的，沒有力就沒有加速度。其次，加速度和力一樣是矢量，物體的加速度方向取決于物體受到的力的方向，二者一致。例如，自由落體，只受到重力的作用，物體的加速度方向就與重力方向一致，豎直向下。此外，牛頓第二定律指出加速度和力之間的瞬時對應關系。力作用于物體上，便產生加速度；力變大減小，加速度也相應的變大減??；力消失，加速度也會消失。牛頓第二定律揭示了運動與力之間的關系，通過加速度將物體的運動和所受到的力聯系起來。

三、基于PCK理念的教學設計

1.新課導入。新課伊始，雖然不會涉及到重難點的講解，但是抓住學生的眼球、吸引他們的注意力、增加他們學習本節課的興趣對本節課的教學至關重要。不同的新課導入，對學生學習本節課有不同的影響。對于牛頓第二定律，該如何導入，下面列舉了有幾種不同的導入方式：

方法一：同學們，之前的課程中我們學習過了牛頓第一定律——一切物體總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。今天我們接著來學習牛頓第二定律。

方法二：上課前，請同學們聽老師唱一段歌：“自然和自然規律隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切顯現光明?！鄙系鄞嬖诓淮嬖?，我們不知道，但是我們知道有一個叱咤風云的科學巨人——牛頓，他幫我們打開了通往自然規律的大門。今天，讓我們接著追尋偉人的足跡，繼續研究力和運動的關系——牛頓第二定律，再次探尋自然的神秘。

方法三：如今生活水平提高了，汽車越來越大眾化，那么同學們知道汽車是怎樣起步的嗎？老師請同學們看一段視頻——汽車起步相關的現場采訪。通過視頻，同學們知道了汽車是怎么起步的，那么視頻中提到的加速度與什么因素有關呢？老師聽到同學們都提出了自己的觀點，那么你們的答案正確嗎？就讓我們今天學習的牛頓第二定律來告訴我們答案吧。

方法一的導課方式是在開始授課前，雖然將之前所學和新學內容聯系起來，但是這種導課方式使課堂一開始就顯得沉重枯燥無味。而基于PCK理念的方法二和方法三，使課堂生動有趣，增加學生的學習興趣。方法二，教師結合自己的特長，以歌曲導入，使學生們在輕松愉快的氣氛中開始新課的學習。方法三，教師借助生活實例導入新課，吸引學生的注意力。基于PCK理念的教學設計，教師根據自身特長和實際生活導入新課，使學生帶著興趣進入新知識的學習。一個好的導入，對于整節課的教學起到事半功倍的效果。

2.重難點內容的教學設計。理解物體的加速度(運動狀態的變化快慢)與力和質量之間的關系，是新課標對于《牛頓第二定律》的教學要求。力與運動是兩個抽象的概念，如何將二者以學生易于接受的方式呈現給學生，是本節課教師基于PCK理念的教學重點。實驗是物理的一個重要教學工具，基于PCK理念，對于牛頓第二定律的教學可以充分使用這一工具。

首先，教師組裝實驗模型。以小車為研究對象，將小車置于水平軌道上，在其前端系一根細繩，繞過水平軌道上的滑輪，在細繩的下面系上一個小桶，桶里面放入一定質量的砝碼。其次，教師詢問學生，根據以前所學，加速度、外力和質量這三個物理量，我們該怎樣測量呢？引導學生回答可以用天平測小車的質量，通過向小車上增加砝碼的方法改變質量；測量出的桶和砝碼的總重力，改變砝碼的質量就可以改變作用力。加速度的測量是本實驗的重點，引導同學們回答出可以利用打點計時器和刻度尺測得加速度。如果有同學提出其他的方法也應予以適當的評價，對于可行的方法鼓勵學生課下嘗試實驗。然后，詢問學生該如何進行實驗呢？引導學生使用控制變量法，控制質量，改變作用力，看加速度的變化情況；控制作用力，改變質量，看加速度的變化情況。從而使學生們通過實驗得出和驗證了牛頓第二定律。這樣的教學設計，以PCK理念為指導，以實驗引導學生理解牛頓第二定律。與傳統教學相比更易于學生接受。

3.習題課的教學。習題教學是高中物理教學的一個重要環節，一個好的物理習題，就是一個緊密聯系物理與現實生活的科學問題，學生的解題過程可以看作一個研究性的學習過程。傳統的習題課，往往只限于老師和學生手中的習題冊，而基于PCK理念的習題課理念要求教師能夠真切地結合實際生活，引導學生能夠用牛頓第二定律分析和解決實際生活問題。例如，習題課教師可以以體育課上用到的鉛球為研究對象，結合課本習題，轉化為一道牛頓第二定律的綜合應用題。這樣不僅達到了教學目標，更能引導學生將牛頓第二定律與現實生活聯系。

綜上所述，牛頓第二定律，是動力學內容的核心，是高中物理學習的基礎，因此對教師的教學提出了很高的要求。與傳統的教學相比，基于PCK理念的教學，要求教師把自己掌握的該學科的知識運用高效恰當的方法教授給學生，增強了學生的學習興趣，能夠將實際生活和牛頓第二定律緊密聯系起來，全面提高了學生對牛頓第二定律的理解和掌握情況。