活用自制教具 提高教學(xué)效率
——“曲線運(yùn)動”的教學(xué)設(shè)計(jì)和反思

李 佳

(江蘇省常熟市滸浦高級中學(xué),江蘇 常熟 215500)

高中課堂教學(xué)不能僅做知識灌輸和組織題海戰(zhàn)術(shù),而是要活躍學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神.在曲線運(yùn)動教學(xué)的過程中,教師利用自制教具來豐富學(xué)生的思維認(rèn)知,引導(dǎo)學(xué)生利用自制教具將抽象的物理知識具體化、形象化,不僅可以在課堂上給學(xué)生帶來新鮮感,還能夠激發(fā)學(xué)生的熱情,吸引學(xué)生參與到物理課堂中,既可以夯實(shí)現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu),又能夠通過自制教具靈活探究抽象的物理知識,探索、創(chuàng)新物理學(xué)習(xí)的方法,鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、探究能力,保障課堂教學(xué)效率的提升[1].

1 自制教具在高中物理課堂中的應(yīng)用優(yōu)勢

在高中物理教學(xué)的過程中,教師鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動手能力,引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具的選擇,制作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教具,同步鍛煉學(xué)生的動手能力以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力.

1.1 活用自制教具激發(fā)學(xué)生的興趣,調(diào)動學(xué)生的積極性

在物理課堂上,教師重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)興趣.通過激發(fā)興趣,學(xué)生的課堂參與積極性更高,跳出傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí),動手參與物理學(xué)習(xí).一種有效方式是利用自制教具調(diào)動學(xué)生參與熱情,讓他們親自動手、實(shí)驗(yàn),體會和掌握物理知識.為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),教師可在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生動手實(shí)踐制作和使用教具.這樣的親身實(shí)踐使學(xué)生更深入理解物理原理,同時(shí)培養(yǎng)他們的觀察力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問題解決能力.此外,教師還可以組織學(xué)生參加小組項(xiàng)目,共同設(shè)計(jì)和制作復(fù)雜教具,如電路實(shí)驗(yàn)板、力學(xué)模型等.通過團(tuán)隊(duì)合作,學(xué)生們互相交流和合作,共同完成項(xiàng)目,并在最終展示中展示成果.這種參與式學(xué)習(xí)模式激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和探究精神,增強(qiáng)他們對物理學(xué)科的興趣和自信心.課堂上,教師應(yīng)注重激勵(lì)和贊揚(yáng)學(xué)生,及時(shí)給予肯定和鼓勵(lì)[2].

1.2自制教具可以建立直觀的物理認(rèn)知現(xiàn)象,輔助學(xué)生理解知識內(nèi)涵

自制教具的優(yōu)勢在于調(diào)動學(xué)生在課堂上的積極性,為他們建立直觀的認(rèn)知印象.通過自制教具,學(xué)生能更直觀地理解物理現(xiàn)象、運(yùn)動軌跡等知識,從而更好地輔助他們掌握理論知識.在教具的實(shí)際場景搭建下,學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撧D(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、模型模擬現(xiàn)象,充分地將理論與實(shí)踐融合在一起,將外部知識轉(zhuǎn)化為內(nèi)在知識,輔助學(xué)生掌握物理理論,應(yīng)用在實(shí)際物理問題的分析和解決中[3].

1.3 自制教具培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,提升學(xué)生的實(shí)踐能力

在自制教具設(shè)計(jì)和制作過程中,教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性,引導(dǎo)他們一起進(jìn)行教具的設(shè)計(jì)和制作.在這一過程中,學(xué)生需充分發(fā)揮頭腦風(fēng)暴、發(fā)散思維的能力,并在動手制作過程中不斷創(chuàng)新和實(shí)踐.在自制教具和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),教師需要鼓勵(lì)學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行自我分析和思考.學(xué)生在自主總結(jié)思路后,實(shí)施教具的制作和實(shí)驗(yàn)?zāi)M.自制教具課堂活動能訓(xùn)練學(xué)生的自主分析、思考能力,創(chuàng)造實(shí)踐動手的機(jī)會,輔助學(xué)生構(gòu)建自主的知識體系,從而提高他們的自學(xué)能力和構(gòu)建能力.

2 在高中物理“曲線運(yùn)動”教學(xué)中活用自制教具的策略

曲線運(yùn)動是高中物理知識體系中非常重要、核心的知識模塊.在為學(xué)生介紹曲線運(yùn)動的時(shí)候,要從曲線運(yùn)動的概念、曲線運(yùn)動的速度方向、曲線運(yùn)動的條件等入手,曲線運(yùn)動是一個(gè)需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)的模塊,但是學(xué)生對于曲線運(yùn)動的研究多是停留在平面、二維圖像的分析上,缺少立體的認(rèn)知,對于曲線運(yùn)動的研究也停留在理論層面[4].

利用自制教具的模式,教師可以在課堂上構(gòu)建實(shí)際的問題研究場景.通過自制的教學(xué)工具,針對性地為學(xué)生進(jìn)行理論分析與講解,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察、探索和體會曲線運(yùn)動現(xiàn)象.這樣,學(xué)生可以直觀地觀察曲線運(yùn)動的路線,并分析影響曲線運(yùn)動狀態(tài)的各種因素.

在自制教具設(shè)計(jì)過程中,利用自制教具讓學(xué)生直觀體會物理現(xiàn)象,深入理解物理知識的內(nèi)涵.此外,教具還可以幫助突破物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的局限和不足.通過在一個(gè)較為簡單的情境中理解和認(rèn)識曲線運(yùn)動,學(xué)生可以更好地掌握相關(guān)知識.

2.1 對于曲線運(yùn)動自制教具的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)高中物理教學(xué)模式時(shí),首先需要確定曲線運(yùn)動的學(xué)習(xí)目標(biāo).教材中為幫助學(xué)生理解曲線運(yùn)動原理,設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn).通過觀察彎曲軌道中的曲線運(yùn)動速度和方向,引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中了解曲線運(yùn)動的概念.如圖1所示:

圖1 曲線運(yùn)動

圖2 曲線運(yùn)動演示裝置示意圖

將一張白紙放在水平桌面上,并在紙上擺放一條彎曲的軌道.使用沾滿紅色印尼的小球,以初速度從C點(diǎn)滾入曲線軌道,再從A點(diǎn)離開,留下一條運(yùn)動軌跡.通過觀察運(yùn)動痕跡記錄小球離開軌道后的運(yùn)動軌跡,拆開軌道,當(dāng)小球以同樣的初速度從C點(diǎn)進(jìn)入,從B點(diǎn)出去時(shí),記錄兩次運(yùn)動軌跡.對于曲線運(yùn)動軌跡,需要考慮兩次運(yùn)動之間是否存在關(guān)系.

通過演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠直觀地觀察曲線運(yùn)動的方向,并比較速度、方向和運(yùn)動軌跡.雖然上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯佑^察曲線運(yùn)動軌跡,但受到外界因素的影響較多,如小球速度不夠快、紙張弄臟、桌面不平等因素會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

教師組織學(xué)生自制教學(xué)工具,以鍛煉學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力.為了制作自制的曲線運(yùn)動驗(yàn)證道具,需要準(zhǔn)備以下材料:1.5 V電池、開關(guān)、導(dǎo)線、電壓為3 V的減速小馬達(dá)、木棒、正方形泡沫板、木板、白紙、鋼球、鑷子、自動褪色的消失墨水、燒杯、電鉆、鋸子、美工刀、釘子和錘頭等.在制作過程中,首先在泡沫板上挖一個(gè)凹槽,使泡沫板的四周呈現(xiàn)中間低四周高的格局.接著,在泡沫板和木板的中間開一個(gè)小孔,將減速小馬達(dá)固定在小孔內(nèi).然后制作兩個(gè)長度與鋼球直徑相同的小木棒,用釘子固定長木棒,制作簡易的轉(zhuǎn)動器,并將推動小球運(yùn)動的馬達(dá)安裝在轉(zhuǎn)動器上.最后,用白紙裁剪與模板相同大小的形狀,放置在木板上,形成泡沫板-木板-白紙-木棒的自制教具.這樣就制作成了如2圖所示的曲線運(yùn)動演示裝置.

利用自制教具的時(shí)候,學(xué)生親自動手去設(shè)計(jì)曲線運(yùn)動,去觀察和驗(yàn)證曲線運(yùn)動的相關(guān)理論.將小鋼球放在盛有藍(lán)色消失墨水的燒杯中,放在轉(zhuǎn)動器的第一個(gè)卡槽位置作為曲線運(yùn)動的起點(diǎn).閉合運(yùn)動的開關(guān),轉(zhuǎn)動器推動鋼球運(yùn)動,在白紙上留下運(yùn)動軌跡,學(xué)生通過運(yùn)動軌跡的觀察能夠確定小鋼球所做的運(yùn)動為曲線運(yùn)動,運(yùn)動軌跡表現(xiàn)為一個(gè)圓弧.斷開自制教具的開關(guān),轉(zhuǎn)動器停止運(yùn)動,鋼球離開轉(zhuǎn)動器繼續(xù)運(yùn)動并落入到泡沫槽中,白紙上清晰地記錄著小鋼球的運(yùn)動軌跡,如圖3所示.

圖3 運(yùn)動軌跡1

依照上述的操作,反復(fù)進(jìn)行小鋼球運(yùn)動軌跡的探索,為了區(qū)分幾次運(yùn)動軌跡的不同,用不同顏色的消失墨水繪制小鋼球的運(yùn)動軌跡,每次設(shè)計(jì)曲線運(yùn)動的時(shí)候設(shè)置不同的初始速度,對比運(yùn)動軌跡,第二次小球曲線運(yùn)動的軌跡如圖4所示.

圖4 運(yùn)動軌跡2

對兩次運(yùn)動的軌跡進(jìn)行比較,當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)軌跡上的不同之處時(shí),會產(chǎn)生探究的疑問.教師可以借此契機(jī)引申曲線運(yùn)動的運(yùn)動機(jī)制,鼓勵(lì)學(xué)生探究和對比軌道運(yùn)動中的差異,以驗(yàn)證教材中有關(guān)曲線運(yùn)動的定律和定理是否正確.

2.2 利用自制教具來構(gòu)建自主探究的課堂氛圍

基于自主探究活動,學(xué)生在教師的引導(dǎo)下設(shè)計(jì)、制作教具,模擬曲線運(yùn)動的真實(shí)場景.制作過程簡單,實(shí)驗(yàn)材料為常見生活用品,操作簡便,呈現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象直觀.學(xué)生可以直接驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果,論證教材中的物理理論.

通過自制教具,學(xué)生實(shí)際觀察和對比了曲線運(yùn)動與直線運(yùn)動的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),在新舊知識之間建立了聯(lián)系.教師在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo),夯實(shí)了學(xué)生對于運(yùn)動方向、速度和作用力方向之間的認(rèn)知.

由于曲線運(yùn)動是復(fù)雜的變速運(yùn)動,教師利用自制教具活躍課堂氛圍,強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識并降低畏難心理.這給學(xué)生充分的自主空間去討論、探究、總結(jié)學(xué)習(xí)結(jié)論.在自主研究的過程中,學(xué)生互相學(xué)習(xí),掌握新舊知識知識點(diǎn)之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),構(gòu)建完善的物理知識框架.

在物理課堂上,教師組織學(xué)生自制教具,親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,激發(fā)學(xué)生的積極參與性和興趣,而非僅完成任務(wù)地記憶理論和計(jì)算方法.本文分析了高中物理曲線運(yùn)動講解過程中,如何利用自制教具豐富學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).讓學(xué)生設(shè)計(jì)、制作并操,觀察實(shí)際軌跡,探究影響物體運(yùn)動方向、速度的因素.結(jié)合直線運(yùn)動知識,建立知識對比、分析和思考,夯實(shí)對物理運(yùn)動學(xué)、力學(xué)知識的認(rèn)識,將所學(xué)知識靈活運(yùn)用于實(shí)際問題分析.同時(shí),教師可構(gòu)建高效課堂,提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).