活动激趣 体验深化

郑丽平

本文以多种教学辅助手段，视频、电脑动画、投影仪展示以及游戏方式等，揭示机械波的本质，从空间和时间两个维度上认识波的产生与传播。

波是一种比较抽象的运动形式，是高中物理教学中的难点，主要体现在：

（1）教学内容上：首先表现在知识铺垫上，简谐振动就是单个质点运动形式中最为复杂的运动形式，它的受力大小和方向都在周期性变化；其次机械波又是基于简谐振动的质点群的“集体运动”，同时课本对机械波的描述过于的精炼和抽象，可谓“难上加难”。

（2）在思维能力上：学生的注意域广了，当学生在描述某一个时刻的波动情况时，需要注意到此时各个质点的空间分布；当学生想描述后一个质点重复前一个质点的运动时，则需注意到这两个质点的时间差，因此在思维上总是在“时间——空间——时间”上交叉更替，造成对机械波的描述始终处于自顾不暇，模棱两可的状态，本文通过游戏来解决这个最大难点。

（3）认知结构上：学生对波的认识有错误的前概念，认为“质点可随波迁移”。前概念的纠正，需要经历认知模式的异化，它比起知识的同化、迁移更需要技巧，更需要一针见血的实验。

因此本节课对教师的教学提出了更高的要求，为了让学生学好本节课，可以渐进地突破难点，同时又以各种游戏、动画、视频诱发学生的兴趣，形象又理性，让学生理解本节课的知识。本节课的教学模式得到了师生的一致好评。

现将教学设计的思路、实施的方案整理如下。

一、通过认知冲突，引入研究问题

首先让学生观看录像的演示实验。以班级内的某位学生为主角，课前录制，录制内容为：在浴缸内放入一张塑料片，问如果往水中扔硬币会有什么现象，水波是否可以让塑料片移动？让学生猜想，学生对问题进行分析和推测。然后通过“继续播放”视频发现，硬币激起的水波不能使塑料片发生水平方向移动，塑料片只有竖直方向的运动，学生陷入了认知冲突，质点不能随波迁移，引出本节课的研究问题——机械波。

作用：（1）以学生为主角的视频，易引起共鸣，同时利用视频进度控制，“暂停”和“继续播放”来实现教师对问题的控制，对发散性问题能及时作不同的猜想，易形成讨论氛围，同时又通过“继续播放”视频，演示现象，与学生认知结构发生冲突，动摇错误的前概念，本能地诱发学生的兴趣，使学生急于解决问题，从而引出今天研究的问题——机械波。

二、利用动画，建立物理模型

提出解决复杂问题的方案，建立复杂问题简单化的观点，确定研究方向，从最简单、最直观的机械波——绳波，入手分析。

（1）多媒体演示：绳波。

提出问题：波形成的条件。

结论：振动，介质。

反问：一把沙子，如果我拿起其中的一粒振动，能否形成波。

结论：不能，因此形成波，除了振动，还要有相互作用的介质。

作用：快速回忆简单知识，同时铺垫，提出相互作用力的重要性。

（2）建立模型，动画演示：将绳子分成非常小非常小的一段，每一段都可以看成是一个质点，相邻质点之间有绳的拉力作用。

作用：（1）通过绳波和沙子的对比，突出形成波的条件：介质要有相互作用。

（2）同样通过与沙子对比试验后，迁移到将绳波这个具体的生活实例，抽象为多个质点，质点之间有力的作用这个物理模型，培养学生物理抽象思维和数学的微分思想，为后续的规律分析奠定基础。

（3）通过动画，形象、直观地阐述一个抽象模型的建立，易于解决难点。

三、规律分析，难点分解

（1）绳波上的质点运动

学生动手实验：绳波，每两组一根长绳子。

地点：在相邻两组之间的过道上。

标识：让学生随便在绳子上任何一个地方，贴上彩色的贴条，记做我们待观察的质点。

观察：①波的传播方向；②质点是否随波迁移？质点做什么运动？

结论：质点不随波迁移，只是上下做机械振动。

作用：通过这个体验，学生能够认清质点运动的本质，对“学生错误的前概念”的纠正起着正强化作用，能够对水波不能让物体发生横向移动有正确的认识。

（2）“密语”游戏解波的形成

游戏说明：随机选十几名学生上台表演，表演前每个学生带上眼罩，双手搭在前面学生的肩上，我把这个游戏称为“肢体密语”。活动时，只把我要求的动作告诉第一个学生，让台上其他学生都记住自己完成了什么动作，等会游戏完成后要展示。密语同时展示在PPT上。当我说开始时，第一个学生按我的“密语”运动。（“密语”就是“蹲下——起来——蹲下——起来”），台上学生形成波。

台下学生需要观察：整体上你看到什么？单个质点你看到什么？

游戏结束：让每个台上的学生记住自己的动作，我喊一二三大家同时做动作，

台下学生观察：大家做的是一样的运动，都是“蹲下——起来——蹲下——起来”，都是做同样的运动，称为“做广播操”。

结论：①每一个质点都是重复波源的运动，只是先后顺序不同。

②当波源停止运动后，波还是在传播，直至最后一个质点也完成了波源所有的运动。

③每一个质点都只在自己的位置做上下机械振动。

④机械波传播了振动形式和能量。

再次提出问题：质点之间怎么带动呢？为什么台上学生都带着眼罩，却能知道如何振动？

解决方案：全班学生在最近走道，排成八排，闭上眼睛，重复刚才实验，带着问题去做游戏，边做边思考。

结论：当前面的质点在我上方时，我就向上运动；当前面的质点在我下方时，我就向下运动。

亮点分析：机械波的形成这个难点，以往教材处理通过人浪，通过观察相邻学生来描述波的形成，学生仍然是在“时间——空间——时间”之间不断切换，需要思维的多层次逻辑调动，而且得到的对波的认识是局部的、片段式的。但是我们通过刚才的游戏，只是在人浪的基础上增加一步（带上眼罩，每个人记住自己的动作），却使得多层次思维简化为2个简单过程：①所有质点运动都一样；②只有先后之分，一步之遥，但却是“优之千里”endprint

作用：通过实验，我们可以清晰地看到机械波的本质，有效分解“时间——空间——时间”多层次的逻辑关系，而且游戏轻松愉快，可以分步走，亲身体验，能够通过“五官”和肢体的运动体验波的形成，有利于学生再记忆，轻松突破难点。

（3）示教板展示格子画波

教师演示：波的形成演示器（由画着格线的板子和磁铁棋子构成）

通过磁铁棋子，将T分为12个时间间隔，来分析波的形成。

教师演示前T4，先分析波源，然后根据力的作用推展每个质点运动，形成机械波。

学生动手：通过学案的格子纸，完成T2，34T，T的波形情况。

教师反馈：通过投影仪，请学生自己上来展示并讲解过程。

作用：强化重点，平稳过渡知识，通过学生练习和投影展示，能够有针对性地解决学生深层次问题，同时学生自我讲解，能够深化理解知识，也有利用教师的评估与指导。

（4）动画展示，强化知识

通过动画，对学生刚才的分析过程，再次展示，再次强化，教师通过动画“分步”展示波的形成，同时通过“连续”整体感受机械波。

四、应用知识，解释生活现象

（1）假如质点可以随波迁移，世界会变成什么样？

（2）以下片段“北京奥运会的活字印刷表演，是机械波吗？”

教学反思：本节课难点有两个，难点（1）思维多层位逻辑关系，学生对波的认识需要在“时间——空间——时间”不断切换，以往我们是通过“人浪”实验，体验相邻学生（先后）的运动变化来认识波的形成。效果是学生对波的形成是局部的、片段式，但本次课堂处理，增加一步，即演示“人浪”的学生还必须记住自己的运动，然后同一时刻大家一起演示，这时我们就看到每一个质点的振动都是一样的，每个质点都在做“广播操”，得出波的形成本质是每一个质点都是重复波源的运动，只是先后顺序不同，从而让学生对波运动的空间——时间有整体的认识，虽一步之遥，确是优之千里。同时我们还让每个学生再次体验“人浪”，并思考质点向上振动、向下振动的原因。整堂课是基于多媒体环境下的体验课，通过感官刺激，让学生在“玩中学”，在玩中解决问题。难点（2）“质点随波迁移”这种错误概念的转化处理过程：①问题引入——产生认知冲突，动摇错误前概念；②亲自验证——以事实（绳波上标记质点）说理；③体验游戏——再次确认，并参与这种质点运动；④示教板教学——应用正确概念；⑤应用知识，解释生活现象——反证错误概念，辨析思考，深入理解。实现了认知的顺应，建构新的平衡。

（责任编辑 易志毅）endprint

作用：通过实验，我们可以清晰地看到机械波的本质，有效分解“时间——空间——时间”多层次的逻辑关系，而且游戏轻松愉快，可以分步走，亲身体验，能够通过“五官”和肢体的运动体验波的形成，有利于学生再记忆，轻松突破难点。

（3）示教板展示格子画波

教师演示：波的形成演示器（由画着格线的板子和磁铁棋子构成）

通过磁铁棋子，将T分为12个时间间隔，来分析波的形成。

教师演示前T4，先分析波源，然后根据力的作用推展每个质点运动，形成机械波。

学生动手：通过学案的格子纸，完成T2，34T，T的波形情况。

教师反馈：通过投影仪，请学生自己上来展示并讲解过程。

作用：强化重点，平稳过渡知识，通过学生练习和投影展示，能够有针对性地解决学生深层次问题，同时学生自我讲解，能够深化理解知识，也有利用教师的评估与指导。

（4）动画展示，强化知识

通过动画，对学生刚才的分析过程，再次展示，再次强化，教师通过动画“分步”展示波的形成，同时通过“连续”整体感受机械波。

四、应用知识，解释生活现象

（1）假如质点可以随波迁移，世界会变成什么样？

（2）以下片段“北京奥运会的活字印刷表演，是机械波吗？”

教学反思：本节课难点有两个，难点（1）思维多层位逻辑关系，学生对波的认识需要在“时间——空间——时间”不断切换，以往我们是通过“人浪”实验，体验相邻学生（先后）的运动变化来认识波的形成。效果是学生对波的形成是局部的、片段式，但本次课堂处理，增加一步，即演示“人浪”的学生还必须记住自己的运动，然后同一时刻大家一起演示，这时我们就看到每一个质点的振动都是一样的，每个质点都在做“广播操”，得出波的形成本质是每一个质点都是重复波源的运动，只是先后顺序不同，从而让学生对波运动的空间——时间有整体的认识，虽一步之遥，确是优之千里。同时我们还让每个学生再次体验“人浪”，并思考质点向上振动、向下振动的原因。整堂课是基于多媒体环境下的体验课，通过感官刺激，让学生在“玩中学”，在玩中解决问题。难点（2）“质点随波迁移”这种错误概念的转化处理过程：①问题引入——产生认知冲突，动摇错误前概念；②亲自验证——以事实（绳波上标记质点）说理；③体验游戏——再次确认，并参与这种质点运动；④示教板教学——应用正确概念；⑤应用知识，解释生活现象——反证错误概念，辨析思考，深入理解。实现了认知的顺应，建构新的平衡。

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作用：通过实验，我们可以清晰地看到机械波的本质，有效分解“时间——空间——时间”多层次的逻辑关系，而且游戏轻松愉快，可以分步走，亲身体验，能够通过“五官”和肢体的运动体验波的形成，有利于学生再记忆，轻松突破难点。

（3）示教板展示格子画波

教师演示：波的形成演示器（由画着格线的板子和磁铁棋子构成）

通过磁铁棋子，将T分为12个时间间隔，来分析波的形成。

教师演示前T4，先分析波源，然后根据力的作用推展每个质点运动，形成机械波。

学生动手：通过学案的格子纸，完成T2，34T，T的波形情况。

教师反馈：通过投影仪，请学生自己上来展示并讲解过程。

作用：强化重点，平稳过渡知识，通过学生练习和投影展示，能够有针对性地解决学生深层次问题，同时学生自我讲解，能够深化理解知识，也有利用教师的评估与指导。

（4）动画展示，强化知识

通过动画，对学生刚才的分析过程，再次展示，再次强化，教师通过动画“分步”展示波的形成，同时通过“连续”整体感受机械波。

四、应用知识，解释生活现象

（1）假如质点可以随波迁移，世界会变成什么样？

（2）以下片段“北京奥运会的活字印刷表演，是机械波吗？”

教学反思：本节课难点有两个，难点（1）思维多层位逻辑关系，学生对波的认识需要在“时间——空间——时间”不断切换，以往我们是通过“人浪”实验，体验相邻学生（先后）的运动变化来认识波的形成。效果是学生对波的形成是局部的、片段式，但本次课堂处理，增加一步，即演示“人浪”的学生还必须记住自己的运动，然后同一时刻大家一起演示，这时我们就看到每一个质点的振动都是一样的，每个质点都在做“广播操”，得出波的形成本质是每一个质点都是重复波源的运动，只是先后顺序不同，从而让学生对波运动的空间——时间有整体的认识，虽一步之遥，确是优之千里。同时我们还让每个学生再次体验“人浪”，并思考质点向上振动、向下振动的原因。整堂课是基于多媒体环境下的体验课，通过感官刺激，让学生在“玩中学”，在玩中解决问题。难点（2）“质点随波迁移”这种错误概念的转化处理过程：①问题引入——产生认知冲突，动摇错误前概念；②亲自验证——以事实（绳波上标记质点）说理；③体验游戏——再次确认，并参与这种质点运动；④示教板教学——应用正确概念；⑤应用知识，解释生活现象——反证错误概念，辨析思考，深入理解。实现了认知的顺应，建构新的平衡。

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