集備說課就是對一個階段的教學內容進行單元的說課,是介于備課與上課之間的教研活動。集備說課的實質是教師對《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課標》)和教材進一步認識、深化、理解的過程,是教師將自己的教學經驗條理化并升華到理性認識的過程,廣泛應用于高中備課組的集體備課中。按照知識建構理論,學生學習過程就是從知識的已知區出發,通過尋求知識發展區,最終到達知識的未知區。教師教學和學生學習都是經歷這樣一次知識的旅程。集備說課的流程可以設計如圖1所示。本文,重點闡述在知識建構理論指導下運用結構化思想集備說課,直擊學生知識發展區,打造高效物理課堂。
一、進行多角度綜合分析,確定務實的學習目標
集備說課前,教師先要結構化全章教材,對本部分的《課標》及常見高考題進行分類匯總,以準確定位學生能夠到達的知識未知區。在本課的集備說課中,教師通過結構化的思想分析得出以下三個方面的重點內容。
一是《課標》要求。包括會用運動合成與分解的方法分析平拋運動;體會將復雜運動分解為簡單運動的物理思想;能分析生活中的拋體運動。
二是課題的地位和作用。“拋體運動規律”是人教版高中物理必修1和必修2第五章前三節的綜合運用。學習本節課之前,在物理觀念方面要求學生能熟練掌握以下6個基本知識:根據具體情況建立平面直角坐標系;理解位移是初位置指向末位置的有向線段;會分析勻速直線運動和勻變速直線運動;曲線運動物體某點的速度沿軌跡的切線方向;運用平行四邊形定則合成分解位移、速度、加速度三個矢量;在對物體正確受力分析的基礎上根據牛頓第二定律確定物體的加速度。“拋體運動的規律”是后續學習的基石,為第八章能量分析提供具體情境。直線運動、拋體運動、圓周運動是三種典型的運動形式。拋體運動是后續學習的能量、動量解決問題的具體情境,是人教版高中物理必修3帶電粒子在偏轉電場中的運動的基礎,是人教版高中物理選擇性必修2中解決帶電粒子在組合場中運動的類平拋問題、帶電粒子在復合場中螺旋線問題的基礎。“拋體運動的規律”是本章知識的綜合運用。本章先講解了蠟塊的運動,并提出一般曲線運動的條件和處理方法。本節課主要是綜合運用運動合成與分解的知識分析拋體運動。
三是真題分析。近三年全國范圍高考真題,本章共出現17題,其中2023年、2022年、2021年分別考查試題數為5道、7道、5道。具體知識點分布見表1。
通過分析發現,本節的考點主要是分布在應用拋體運動知識解決具體情境中的問題,如體育運動中球類運動、生產實際中撒谷物等,高考題嚴格按照課程標準的要求命制。
四是通過兩個課時的教學,幫助學生實現以下學習目標:(1)知道拋體運動受力特點,會用運動的合成與分解的方法對平拋進行理論分析;(2)理解平拋運動的規律,知道平拋運動的軌跡是拋物線,會計算平拋運動的速度、位移,會解決與平拋相關的實際問題;(3)認識平拋運動中等效替代和化繁為簡的思想,并能夠用來研究一般的拋體運動;(4)體會物理學的應用價值。
二、充分了解學情,確定準確的重點難點
(一)學情分析
學生應該具備的物理觀念具體體現在運動與相互作用觀。人教版高中物理必修1第一章已經學習了坐標系、位移、速度的基本概念;第二章學習勻速直線運動、勻變速直線運動;第三章學習受力分析;第四章學習牛頓運動定律求解加速度。人教版高中物理必修2第二章第一節中學習了曲線條件下位移和速度的基本概念,第二節用運動的合成與分解知識分析蠟塊的運動。在學習本節內容之前,學生已經做好了充分的知識準備:數學知識方面,要求學生用向量的運算、參數方程解決實際問題;物理思維方面,要求學生形成化繁為簡地處理問題的思想。
(二)教材內容分析
本節課分為3個部分:平拋運動的速度、平拋運動的位移與軌跡、一般的拋體運動。思路是先用運動的合成與分解分析平拋運動,再進一步學會使用運動的合成與分解這個工具分析一般的拋體運動,最終實現運用合成與分解的知識解決較復雜的運動問題。
(三)重點和難點
通過以上的分析我們能夠得出,學生知識的發展區就是“用運動的合成與分解分析問題”。從而得到本節課的重點和難點,即重點是運用運動的合成與分解解決拋體運動問題,難點是合理的坐標系的建立。
三、合理設計教學過程,提高集備說課效率
在集備說課中,教師應充分發揮學生的主體作用,通過合理設計教學過程,提高集備說課效率。
(一)導入環節
導入的方式可以有很多種,教師在集備說課研討過程中主要拿出了兩種方案:第一種方案是以學生常見的打球等問題作為情境導入,優點是生動形象,能更好地抓住學生的注意力。第二種方案是采用通過復習原有知識來導入新課的方法,因為本節涉及大量人教版高中物理必修1和本章前三節的知識。從原有的已知知識出發,能更好地幫助學生建立完整的知識體系。經過反復討論,教師采取復習導人的方式。本節課主要是基于建構理論的學習型課堂,因此采用復習導入,引導學生來到知識的已知區。
(二)新課教學
學習策略:物理觀念 運動與相互作用觀。
1.平拋運動的速度確定 P 點的速度方向, P 點的速度沿軌跡的切線方向。以 P 點為坐標原點、水平方向為 x 軸,豎直方向為 y 軸建立平面直角坐標系。受力分析,水平勻速直線運動 豎直自由落體運動
。合速度的大小
,合速度與水平方向夾角為 θ ,則tan θ== g
易錯點:(1)學生認為豎直方向也有初速度,因此教師應該在此處設問;(2)分解速度時,坐標原點應建在 P 點處。
2.平拋運動的位移和軌跡
確定位移,初指末的有向線段s。以拋出點為坐標原點、水平方向為 x 軸,豎直方向為y軸建立平面直角坐標系。表示水平方向勻速直線運動位移 x= 和豎直方向的位移
。表示合位移的大小為
,位移與水平方向的夾角為 α ,則tan
利用數學參數方程得出軌跡方程: x=
,消去參數
可得
。
易錯點:分解位移應以拋出點為坐標原點,此處設問;位移與水平方向的夾角不是速度與水平的夾角。學生自主閱讀對教材結構化、小組討論、代表展示有促進作用。教師補充兩個推論。
推論1:平拋運動的速度偏向角 θ 與平拋運動的位移偏向角 的關系為tan θ=2 tan α
推論2:做平拋運動的物體在任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過該時刻對應水平位移的中點。
易錯點: θ≠2α ,正切值2倍,角度不是2倍關系,因為正切不是線性函數。
3.一般的拋體運動
(1)斜拋運動
處理方式:建系一受力分析一分運動。以拋出點為坐標原點,水平方向為 x 軸,豎直方向為y軸建立平面直角坐標系。只在重力作用下,水平方向勻速 cos
,豎直方向勻減速
(2)應用實例:噴出的水做斜拋運動、籃球做斜拋運動。學生自主閱讀對教材結構化、小組討論、代表展示有促進作用。
教師引導學生分析斜拋最高點的特點,安排學生自主閱讀教材,自己提取有效信息,對教材進行結構化處理分組討論,小組派代表用展臺展示,這樣能夠充分調動學生的學習積極性。在上面的學習過程中,通過學生自主學習,提高了課堂效率;通過對教材的結構化處理,實現了運動合成與分解解決問題模型的建立。
(三)按物理觀念分類的課堂練習環節
教師針對相關習題進行分類,選出典型習題進行課堂練習,具體如表2所示。
教師針對學生經常出現問題的易錯點進行重點講解,幫助學生建立拋體運動的物理模型(見表3)。
總之,高中物理課堂教學的高效依賴于教師團隊的集體智慧。集備說課精準有效,學生就會學得更加輕松有效,同時從根本上減輕課業負擔,全面培養學生物理核心素養,實現全面發展。
參考文獻:
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(責任編輯:楊強)