比較法在曲線運動教學(xué)中的運用

鄭元 彭朝陽

【摘 要】曲線運動是高中物理教學(xué)中的核心內(nèi)容，既是教學(xué)的重點，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。本文立足教學(xué)實踐，著重闡述比較法在曲線運動教學(xué)中的具體運用，凸顯比較法在曲線運動教學(xué)中降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度、促進知識遷移等方面的益處。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué);比較法;曲線運動

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2019）34-0137-03

1? ?引言

比較是確定研究對象之間差異與共同點的科學(xué)思維過程與方法，通過比較可以建立概念、總結(jié)規(guī)律。比較法是高中物理教學(xué)中常用的科學(xué)思想方法，一線教師對比較法在中學(xué)物理教學(xué)中的運用做了大量研究，論述了比較法在中學(xué)物理概念教學(xué)、實驗教學(xué)、習(xí)題教學(xué)等方面的具體運用[1-3]，論證了比較法在中學(xué)物理教學(xué)中的合理使用具有降低教學(xué)難度、利于學(xué)生整體把握知識結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。作為高中階段的重難點內(nèi)容曲線運動，一線教師試圖從對比分析教材[4-5]，或就某一部分內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計的角度展開教學(xué)研究[6-8]，本文立足教學(xué)實踐，分析比較法在曲線運動教學(xué)中的具體運用。

2? ?運用比較，優(yōu)化曲線運動認知過程

從一維直線運動上升到二維曲線運動，是學(xué)生學(xué)習(xí)曲線運動感到困難的原因，對此，找到降低學(xué)習(xí)難度的學(xué)習(xí)方法顯得十分重要。認知心理學(xué)家奧蘇貝爾的意義學(xué)習(xí)告訴我們，學(xué)習(xí)者的認知結(jié)構(gòu)中必須具有能夠同化新知識的舊知識，學(xué)習(xí)者必須積極主動地理解新舊知識之間的聯(lián)系，才能揭示新知識的意義[9]。因此，在曲線運動教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生有層次地與已學(xué)的直線運動知識進行比較，有利于降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，符合學(xué)生認知水平。

2.1? 運用比較，引入描繪曲線運動基本概念

進行曲線運動教學(xué)時，引導(dǎo)學(xué)生仔細比較曲線運動與直線運動運動的不同之處，不難發(fā)現(xiàn)曲線運動速度方向時刻變化，且曲線運動為平面內(nèi)的運動，讓學(xué)生意識到：認識曲線運動的方法與直線運動相同，回顧直線運動描繪邏輯，如圖1所示，學(xué)生不難得出曲線運動描繪邏輯，如圖2所示。通過比較讓學(xué)生消除對曲線運動的陌生感。

比較法在該過程中的運用，使得描繪曲線運動概念的引入過程輕松自然，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是，學(xué)生從中體會到了描繪運動的方法，在后面圓周運動學(xué)習(xí)中，學(xué)生會自覺與直線運動描繪方法進行比較，順利得出線速度、角速度這些基本概念，大大降低了學(xué)習(xí)難度。

2.2? 運用比較，揭示曲線運動條件

按照認知規(guī)律，曲線運動的基本概念清楚以后，就要從更深層次、理性層次引導(dǎo)學(xué)生探究曲線運動，也就是回答物體為什么做曲線運動這一問題，筆者在教學(xué)中采用探究性教學(xué)方法，邊學(xué)邊實驗[10]。以拋體運動為研究對象，讓學(xué)生從熟悉的幾種拋體運動出發(fā)進行實驗，引導(dǎo)學(xué)生比較幾種運動的相同點與不同點，具體比較內(nèi)容如表1所示。

在完成上表過程中，通過直線運動與曲線運動的比較，學(xué)生可以得出直線運動與曲線運動的判據(jù)：初速度不為零，且合力為零，物體做勻速直線運動;合力不為零，看合力方向與運動方向是否共線。同時學(xué)生對“力是改變物體運動狀態(tài)的原因，初始狀態(tài)與受力共同決定物體運動類型”這個規(guī)律掌握牢固，在后繼教學(xué)中，學(xué)生能應(yīng)用這一判據(jù)，根據(jù)受力與初始狀態(tài)分析陌生情境中物體運動的類型，達到有效遷移應(yīng)用知識的目的。可見在該教學(xué)過程中，比較法融入的探究過程增強了知識掌握的牢固性，而通過創(chuàng)設(shè)具有可比性的探究實驗，使學(xué)生在比較分析過程中提升科學(xué)探究及分析問題的能力。

2.3? 運用比較，掌握處理曲線運動思想方法

按照認知規(guī)律，先掌握曲線運動的概念及條件，再探究解決曲線運動問題的方法。對學(xué)生而言，解決問題的方法是學(xué)習(xí)難點，為降低學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生對運動的合成與分解形成感性認識，筆者演示了教材中紅蠟塊的運動[11]，得出合運動與兩分運動共同作用效果相同的結(jié)論，體現(xiàn)等效替代的物理思想，此時引導(dǎo)學(xué)生將運動的合成與分解與較熟悉的力的合成與分解進行比較，比較內(nèi)容如表2所示。

通過比較，學(xué)生能清楚認識到：分運動與分力類似，合運動與合力類似，合力與分力作用效果相同可以等效替代，分運動與合運動也可以等效替代，就可以將復(fù)雜的平面內(nèi)的曲線運動轉(zhuǎn)化為兩個等效的簡單的直線運動進行處理，且運動的合成與分解的實質(zhì)就是將描繪運動的一些矢量（位移、速度、加速度）進行合成與分解，運算法則均為平行四邊形定則，通過比較，能夠讓學(xué)生加深對運動合成與分解實質(zhì)的理解，用運動合成與分解的思想方法處理復(fù)雜的曲線運動。

3? ?應(yīng)用比較，形成完整的知識結(jié)構(gòu)

曲線運動基本知識學(xué)習(xí)完畢，進行復(fù)習(xí)階段，向?qū)W生呈現(xiàn)從直線運動到曲線運動的完整教學(xué)邏輯，形成對知識結(jié)構(gòu)的整體把握是相當(dāng)重要的。物理是一門邏輯性很強的學(xué)科，教學(xué)過程中，教師的教學(xué)是否具有邏輯性，體現(xiàn)在學(xué)生能否建立清晰的認知結(jié)構(gòu)，形成有序的知識網(wǎng)絡(luò)[12]。因此，筆者在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生將直線運動與曲線運動整體進行比較，其比較邏輯如圖3所示。

由圖可知：曲線運動與直線運動的多角度比較，凸顯了運動描繪的知識框架，層層遞進，從概念上升到運動規(guī)律及解決問題的方法。比較思想方法的運用使學(xué)生對運動的描述形成非常清晰的認知結(jié)構(gòu)，并將直線運動與曲線運動緊密聯(lián)系起來，形成有序的知識網(wǎng)絡(luò)。

4? ?小結(jié)

在曲線運動教學(xué)中，運用比較法能夠幫助學(xué)生建立直線運動與曲線運動的聯(lián)系，比較兩者的相同之處與不同之處，能夠加深對曲線運動的理解，降低教學(xué)難度，形成運動描繪這一知識板塊的清晰結(jié)構(gòu)。教學(xué)過程層層遞進，符合學(xué)生認知規(guī)律，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓曲線運動教學(xué)輕松高效。

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[12]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

【作者簡介】

鄭元（1984～），女，漢族，云南陸良人，在讀碩士研究生，中學(xué)一級教師，主要從事高中物理教學(xué)工作。

彭朝陽（1971～），男，漢族，云南陸良人，博士，教授，主要從事物理課程與教學(xué)論研究工作。