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形象化教学激趣启示录—— 以《竖直面内圆周运动》为例

作者: 来源: 发布时间:2018-09-10 阅读次数:22

形象化教学激趣启示录

                 —— 以《竖直面内圆周运动》为例

杜春英

一、案例背景

阳春三月,万物复苏,生机盎然,一切都蓄势待发。为了进一步提高教学质量,抓好课堂教学这一环节,我所在的学校大力推行推磨听课活动。应教研组要求,我于3月16日开设了一节组内公开课。我所在学校是一所普通高中,所用教材为人教版物理必修二第五章第7节《生活中的圆周运动》。根据这一节内容我提炼出了两类模型,分两课时进行。第一课时是《水平面内的圆周运动》。第二课时是《竖直面内圆周运动》。

圆周运动是学生在充分掌握了曲线运动规律后接触到的一个较为复杂的曲线运动,本节内容旨在研究变速圆周运动的最高点和最低点的径向受力和运动关系。在以往的教学中,我就发现当物体运动至最高点或最低点时,径向受力看起来似乎很明确(只有两个力),但学生在理解上却存在极大的思维障碍,尤其是最高点的临界问题分析;“绳球模型”和“杆球模型”的对比分析。而在教学及各类型考试中这部分知识的考查要求通常为B及以上级别。因此如何通过形象化的情景、语言,直观切入,帮助学生理解并建立模型,是这节课的重中之重。

二、案例描述

为了更好的上好这部分内容,我尽可能搜集相应视频和实验,希望学生对竖直面的圆周运动有更清晰的认识。并在所任教班级中选择一个同层次班级进行试上。通过对课堂气氛,学生应答,习题反馈的综合分析。我发现,学生的情感体验往往需要直观的感官刺激,需要给学生身临其境的感觉;好的素材也需要形象化的切入,切入的时机、程序、方式对教学呈现的直观化、形象化都有重要的影响。以下选择几个片段进行对比分析。

情景一:

(展示生活中凹形桥和拱形桥的图片,请学生观察视频中汽车通过凹形桥最低点和拱形桥最高点时台秤的示数变化)

我问学生,“你观察到了什么现象?”学生有的说变大,有的说变小,还有的说没看清楚。实际上视频还是比较清晰的,只是示数变化的比较快,学生的注意力受外在小车运动的干扰,示数一闪而过。为了让学生观察到现象,我又给学生看了一遍。学生又一次争论起来,我意识到我把两个视频放到一起,本身就增加了他们观察的难度。于是,我先播放凹形桥视频,又播放了两次后,大部分学生都观察到了示数会变大。小部分在其他同学这一结论的牵引下,认真的又看了一遍,终于得出“示数变大”的结论。我长长的舒了一口气,心想,“真不容易!”

接下来,我问学生,“为什么示数会变大?请同学们结合例题1,从理论角度分析产生这一现象的原因?”

我开始走下讲台,当走到“小A”同学的位置时,我发现他正在画受力分析图,我满意的点了点头。再向后走,来到“小H”同学身边,她正满脸疑云的咬着笔尖。于是我停下来请她从受力分析的角度,分析物体在最高点的受力,结合做圆周运动物体需要有指向圆心的向心力的理论分析。可再往后走我发现“小B”、“小C”、“小D”……有相当一部分的学生有些茫然不知所措。在不厌其烦的给若干同学讲解思路后,我最终到黑板上板演了理论分析的过程。接下来重复拱形桥的视频和理论分析过程……

  课后我对这部分进行深入反思。素材设置的出发点很好,一旦学生能够直观的观察到现象就可以引起学生认知的冲突。但由于前期铺垫不够,学生对于台秤示数代表的含义有遗忘,加上示数变化较快,导致这一素材没能发挥直观激趣的作用,反而耗时较多。针对这一现象我及时做了调整。首先,素材的选择要能激发学生的兴趣;其次,要注意引导学生观察的针对性,避免学生走马观花式的看热闹。

调整后的情景一:

师:今天,老师带来了“两座桥”,一座是凹形桥,一座是拱形桥。

(由于带来的是实物装置,学生的热情较之试上时高涨很多。)

师:当老师将“汽车”放在桥上时,我们能观察到台秤显示出一定的示数。请同学们分析台秤示数代表的是哪一个力?

F同学:(大声地说)“是重力!”

可紧接着他的同座位S同学就小声的提示他,“是压力”我请F同学坐下。接着追问:“究竟是重力还是压力呢?”又有M同学站起来说,“是压力,但由于小车静止,所以压力等于重力”。(至此铺垫工作基本完成)

师:请同学们结合生活体验猜猜看,当汽车过“桥”时,台秤的示数还等于它的重力吗?

(学生观察台秤示数的变化)

由于前期的铺垫工作,学生的针对性强了,这次经过两次实验学生就能观察到示数变大的现象了。再此基础上引导学生进行理论分析

师:结合“例题1”,从受力分析角度分析产生这一现象的原因?

这里明确提出,从受力角度分析,学生的目标明确了,相较于上节课有更多的学生参与讨论并分析。接下来请学生到黑板板演,老师用红笔完善分析过程,提醒学生F=F=……能够观察到,有更多的学生写出了分析过程。为了检验效果,我紧接着问学生,“如果汽车通过的是拱形桥的最高点,台秤的示数又会如何变化?”

学生1:大声喊“变小!”

学生2:变小(带着疑惑小声地说……)

学生3:(默不作声)

学生的反应不尽相同,相较而言大声答出“变小!”的人数增加了,并且明显显得有底气。

此处相较于前次课,程序作了略微调整,没有直接给学生呈现结果,而是让学生根据凹形桥的分析进行猜想,虽然难免有些学生是因为“认为现象相反而得出结论”,但有办法检验他们是否真的理解了。

   我故作轻松地鼓励学生说,“其实你们可以仿照凹形桥的分析,尝试着推导的!”

 在接下来的巡视过程中,我的心逐渐放下来。学生参与的积极性较之修改前大幅度的提高!大部分学生都能独立推导!

调整过后的课将素材的呈现顺序做了简单调整。从先前两次重复的“视频展示-理论分析”改为“(凹形桥)视频展示-理论分析”到“(拱形桥)尝试分析-实验结果对照”学生的探索热情高了,对问题的分析也更加深刻了。可见素材并非简单的罗列,也不是罗列的越多越好,形象、清晰的程序呈现往往可以事半功倍,反之则会事倍功半。

情景二:(引出“杆球”模型)

利用模拟“过山车轨道”,“水流星”展示、分析,以此分析“绳球”模型,小球通过最高点的临界条件,进而过渡到“杆球”模型。

师:(利用杆牵引小球演示并提问)如果把绳子换成杆,小球通过最高点的速度是多大?

生:通过类比受力分析。

通过展示,帮助学生体会“杆”可以提供拉力还是相对比较容易的,但如何体会“杆”的支撑作用显得有些空白无力。虽然通过理论分析可以让学生知道“杆球”模型相对“绳球”模型最大的区别就是“杆球”可以提供支持力,但习题反馈表明学生并未充分理解。在充分挖掘各类资源后,做如下调整。

调整后的情景二:

利用“牛男”3600荡秋千的场景刺激学生感官,同时提出问题

师:为什么“牛男”能够静止在空中?

师:如果用绳子荡秋千是否能达到同样的效果?

生:(异口同声)不能!

师:“杆”相对于“绳”最大的区别是什么?

生:(绝大部分学生都能答出)“杆”可以提供支持力。

学生受感官刺激,兴趣十足。可以很好的理解杆能够提供支持力的特点。只是在理论分析时,还有些思维障碍无法跨越。例如:最高点的最小速度是多大?

接下来的课,在该现象的基础上对语言做形象化调整。

如,将“为什么牛男能够静止在空中?”改为,“为什么牛男能在空中停顿一下?”(停顿2秒,给学生个思考空间,进而追问)“此时他的速度是多大?” 此处增加一个看似多余的问题,“此时他的速度是多大?”其实是在提醒学生将力和运动衔接起来。

再次调整后的情景二,先是利用生活中的现象,增强学生情感体验,但它又有别于日常所见现象,甚至是惊险刺激的,这有利于抓住学生的眼球,激发学生有意识同日常所见进行对比。在现象直观刺激的基础上,对提问的语言进行精细化调整,使之跟贴近学生的思维,效果更好。虽然学生在习题反馈处理“杆球”模型时还是会出现这样或那样的问题,但学生对“杆提供支持力这一现象”显然是印象深刻的,有了这一点做支撑,学生处理这类问题是就不会茫然无措了。在另外一个班级上课时,不待老师提出问题,学生在观看视频是就已经提出,“肯定不是绳!”

三、案例评析

   作为长期坚守在一线的教师,笔者一直致力于研究如何提高课堂教学效果。物理知识虽是严谨的,但学习物理的过程不应是枯燥的。对于中学阶段的学生而言,兴趣始终是他们学习科学的原动力,而兴趣的激发有赖于物理的形象化教学。

1.形象直观,注重实践与探究的对接

物理来源于生活,运用于生活。将教学过程的每一环节用形象化的方式来表达,既可以增加学生的生活体验,也可以形象直观的拉近物理与生活的差距。这种形象化的教学可以是多媒体支持的教学资源的可视化,也可以是担负教学形象化重要载体和手段的探究活动。现代教学,多媒体的快速发展对课堂的多样化提供了更多的支撑,也给教师上课带来了便捷。但笔者想说的是,多媒体、视频资源的运用不是拿来主义,它需要教师抓住学生的最近发展区,探索直观、形象能刺激学生多种感官的素材进行整合;它也需要教师在整合的基础上运用形象化的语言,将学生一步步带进知识的情境。

   汽车过桥是一种常见的生活现象,但学生很难将这一现象上升到物理思维的高度。在“情景一”中笔者试图拉近这一差距,主观意识非常好,但拿来就用,导致出现“水土不服”的情况。虽然利用视频呈现会更加直观,但给学生的感觉依然是“事不关己”的。调整后以现场实验的方式,使这一现象更加形象化、具体化,学生参与热情提高了,也在不知不觉中跟随情景出发,一步一步深入到物理学习的理论分析之中了。

2.形象贴切,突破重、难点

物理学既是一门科学,又是一门艺术。怎样才能在课堂上吸引学生、激发学生的学习兴趣,提高学生学习积极性?怎样才能触动学生的心扉,发展学生的智力,培养学生的能力?建构主义学习理论认为个体知识的获得是客观与主观的统一过程。学习是一种主动建构的过程,是学习者在一定的情境下,借助他人的帮助,通过意义的建构而获得的。德国教育家第斯多惠也说过,“教育的艺术不在于传授知识,而在于激励、唤醒、鼓舞。”作为直接面向学生的知识引导者,教师的语言艺术对课堂教学有着不容忽视的作用。教师的语言是教师与学生之间进行沟通的桥梁。教师良好的语言表达,不仅有助于学生对知识的理解,而且还可以激发学生的学习动机,引起学生的学习兴趣,甚至直接影响学生语言的发展。

教师在课堂上的形象化语言对促进学生思维、降低认知难度具有不可替代的作用。利用形象化的语言,可以使抽象问题变得具体形象化。在结合‘例题1’,分析汽车过凹形桥最低点台秤示数变大的原因时”,笔者将问题“理论角度分析产生这一现象的原因?” 改为从“受力分析角度分析产生这一现象的原因?”虽然仅是四字之差,但学生分析的切入点更加明确,降低了学生分析问题的难度。再如,过渡到“杆球”模型时,笔者将提问由原来“为什么‘牛男’能够静止在空中?”改为“为什么 ‘牛男’能在空中停顿一下?”从理论分析的角度更贴切准确,增加追问“此时他的速度是多大?”这个问题看起来好像是多余的,“停顿”,“静止”速度当然为零!但学生处于当时懵懂的情境中,看似多余的问题恰恰降低了他们的思维难度。有不少学生会进而思考“为什么速度可以为零?”这使得“杆球”模型的临界问题分析及“杆”可以提供支持力的理解显得不那么晦涩难懂了。

3.形象生动,化难为易

   于漪先生在《现代教师学概论》一书中提到,“人所接受的信息中有大部分是通过视觉通道来获得的,通过多种感官通道获得的信息不容易忘记。” 教师在教学中适当地运用姿势、动作和表情等非言语性语言有助于强化口头语言的效果,也可以通过身体语言传达口头语言所无法表达的各种心理活动信息,提高教学质量。“情景二”的教学从简单的“杆球装置”变为视频展示,通过惊险的视觉刺激,更形象生动,更容易激发学生对问题的探索意识。通过与自身“绳荡秋千”生活体验的类比,“杆球”与“绳球”区别呼之欲出。这样的视觉体验对于学生物理模型的建立是至关重要的。

  对物理形象化教学的研究,关乎课堂的方方面面,它不是一成不变的,而是需要教师在教学中有意识的运用多种媒体手段,依据形象化语言的设置,体态、动作的辅助,同时加强对学生学情及心理特点的分析,找到最适宜本校学生学习的课堂教学模式。


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