“521”课堂教学模式探索——以《机械能守恒定律》教学设计为例

文 马春桃 李 萍

“521”课堂教学模式探索
——以《机械能守恒定律》教学设计为例

文 马春桃 李 萍

“521”教学模式是在新课改“以生为本”的教育理念指导下，根据“最近发展区理论”以及建构主义教学理论，结合学校“优教优学”的办学理念和实际情况所提出的，旨在让“每个学生走进高校，让每个优生走进名校，让每个学生个性得到发展”的一个探索与实践。

一、教学模式简介

“521”课堂教学模式是“五环节、二载体、一活动”的简称，五环节指的是先学后教、问题引导、精讲精炼、当堂检测、课后配餐五个教学环节；二载体是指开展教学活动的载体，即教学设计和教案；一活动是指学习活动小组。

1. 五环节

（1）先学后教

先学由学生学和教师学两个并列成分组成。学生通过学习掌握一部分知识，并发现问题；教师学主要制定课堂教学目标，调查学情，分析重点难点并寻求适当的教学方法和学习方法等等。后教是在先学的基础上，教师课堂上主要教学生不会的、合作探究学习中也没解决的困惑和问题，从而引导学生提炼所学知识，总结学习方法。

（2）问题引导

根据学习目标将要学习的知识根据“最近发展区”理论转化为一个个具有启发性的由浅入深的问题串呈现在载体学案中，通过问题引导学生的先学，从而激起学生学习兴趣，培养学生好学的精神。

（3）精讲精练

教师主要讲学生自学以及小组合作探究也没弄清楚的思路、方法、困惑、规律、本质等。要求教师通过课前的学能够了解学生困惑，将抽象的问题形象化、复杂的问题简单化，低起点、高立意的讲解。精练主要是针对学习目标练基础、练方法，要求学生先练后交流，再讲评。

（4）当堂检测

针对本节学习目标，检测学生本节学习效果，找出学生学习漏洞并加以弥补。

（5）课后配餐

该部分由三组习题组成，A组题主要是基础题，对基础薄弱学生设置，让他们能够找到学习的信心；B组题的设置目的是巩固所学方法，要求大部分学生都会做；C组题主要是提高题，针对优秀学生设置；三组题题量的比例以1:2:1为宜。这样可以解决吃不饱和吃不了的现象，做到真正的因材施教。

2. 二载体

“二载体”主要指先学中学生学习的载体——学案，教师学习的载体——教学设计。学案由课题、学习目标、问题与例题、目标检测、配餐作业五部分构成，教学设计由内容及其解析、目标及其解析、教学问题诊断分析、教学支持条件分析以及教学过程设计。

3. 一活动

“一活动”主要指学习活动小组。笔者认为黄金活动小组人数为四人，它的主要任务是自主学习、合作探究和交流展评。

二、“521”教学模式的教学设计

通过《机械能守恒定律——第1课时》的课堂教学设计的案例分析“521”教学模式的实施。

1. 内容及其解析（教师“先学”过程）

内容：机械能的概念、动能和势能的相互转化、机械能守恒的条件及其应用

解析：机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在机械运动范围内的具体体现，是能量守恒的特殊形式，是高中学生对能量转化和守恒的启蒙，机械能守恒定律起着承前启后的作用，是必须牢固掌握的一个重要规律。学生将通过本节课理解机械能守恒定律及其条件，同时通过学习体验探究物理规律的一种手段──理想实验研究方法。

2. 目标及其解析（教师“先学”过程）

知识与技能：

（1）知道机械能的概念，知道物体的动能和势能可以相互转化。

（2）理解机械能守恒定律的内容。

（3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

过程与方法：

（1）亲身体验用一不可伸长的轻绳系一小球在摆动过程中重力势能与动能的转化、轻弹簧一端固定一小球振动过程中弹性势能与机械能的转化，感受大胆的猜想、理想实验的方法是学习与研究的一种科学方法。

（2）通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。

情感态度与价值观：

（1）体验实验、观察现象、猜想、归纳的科学研究方法。

（2）体验物理守恒之美。

（3）在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中，体验学有所得的快乐，并感悟物理与社会生活的紧密联系。

重点：机械能守恒定律的理解和应用。

难点：机械能守恒定律的应用。

3. 教学问题诊断分析（教师“先学”过程）

学生对动能和势能的概念已不陌生、已初步具备实验的能力及其观察、猜想、归纳等基本的科学研究方法。因此本节设计的动手实验及其机械能守恒的条件，学生凭借自己的学习基本能够解决。对机械能守恒的几种表达式通过自己已有的知识及其小组和课堂的交流，也能由学生自己完成。利用机械能守恒定律解决实际问题，应该是学生要突破的一个难点，教师在此应给予启发、辅助。

教学方法：实验探究法、问题启发法、学案教学法

4. 教学支持条件分析（教师“先学”过程）

学案、多媒体、单摆、弹簧振子等。

5. 教学过程设计（教师“先学”过程）

（1）教学基本流程

图1 教学基本流程

（2）问题与例题（教师“先学”，问题引导，学生“先学”、教师“后教”，小组活动，教师精讲，例题精练）

问题1:

①阅读教材，列举重力势能和动能相互转化的实例。

②阅读教材，列举弹性势能和动能相互转化的实例。

③通过以上实例，思考动能和势能之间怎样相互转化呢？

④什么是机械能？物体的_______、________、_______统称为机械能。

师生活动：学生通过预习完成问题1，课上展示自己的答案。

设计意图：学生预习培养其自主学习；问题启发，使学生养成思考的习惯。

预习1: 做平抛运动的小球，在运动过程中_____能转化为_____能。如图2所示，物体在光滑的水平面上滑行，碰到弹簧，在弹簧被压缩的过程中，物体的_____能转化为______能，当物体速度为_____时，弹簧压缩量最大，此时弹簧的弹性势能达到______，之后弹簧把物体弹回，弹簧的_____能向物体的_____能转化。

图2

师生活动：学生在课前的预习过程中完成预习1，课上交流点评。

设计意图：强化对问题1的理解、同时检测对问题1的预习结果。使学生形成自我评价、自我管理的好习惯。学生在初中的学习过程中已经了解了势能和动能的基本概念，该部分内容是学生以学案为载体进行“先学”，在课堂上以学习活动小组为单位进行小组的展示并与其他小组和教师进行交流与补充。

课堂的效果：由于知识较为简单，学生具备了观察、分析和归纳总结的基本能力，所以该部分学生能够很好地通过自己学习得以解决，学生在“先学”过程中体验到了物理概念的形成过程：观察现象、提出问题，思考并解决问题，总结归纳。

问题2:

①自己动手做图3所示的实验，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图3甲所示。

如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图3乙所示。思考在这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么问题？

图3

②自己动手做图4所示的实验，观察小球在B、C间的往复运动。思考在这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？

图4

③以上两个实验说明了什么问题呢？

师生活动：学生课前预习并实验，课上展示自己实验的现象和得出的结论

设计意图：体验动能和势能之间的转化，培养学生观察、思考、猜想、归纳的能力，感受物理之美。

课堂效果：该问题已在学案中有所体现，有的学生自己制作了简单的实验用具，并拿到小组内先进行组内交流，然后由教师组织他们进行小组展示实验的过程、观察到的现象、从而引发的思考等等，课堂气氛十分活跃。

问题3:我们在以上的实验中猜测到，当只有重力或者弹力做功时，机械能是守恒的。那么你能否用理论证明你的结论呢？（提示：建立一个物理情景，如自由落体运动、抛体运动，物体沿光滑曲面下滑等，从动能定理出发证明你的观点）

师生活动：学生通过小组活动建立各种物理情景、证明自己的猜想，并利用投影展示交流自己的证明过程。

设计意图：培养学生理论推理的能力，在与他人的交流中学习。

课堂效果：该部分学生在“先学”过程中已完成或部分完成，在课堂上他们通过小组的合作共同建立一个统一的观点，然后组间展示与交流评价，各小组建立了不同的物理情景，争先展示自己的证明成果，讨论与交流的十分热烈。最后由教师对他们的证明进行简单的总结与评价。

问题4:通过以上的猜想和理论推导，请你概括出机械能守恒定律的内容，并写出机械能守恒定律的表达式及机械能守恒的条件。

师生活动：学生归纳总结、组内交流，组间展示点评。

设计意图：培养学生归纳、语言表达的能力等。

课堂效果：每个小组的归纳与总结稍有片面，但教师引导他们将各小组各个片面化的总结归纳起来，就形成了机械能守恒定律内容的完整表述了。

预习2: 在下列几个实例中，机械能守恒的是（ ）

A.在平衡力作用下运动的物体

B.在光滑水平上被细线拴住做匀速圆周运动的小球

C.在粗糙斜面上下滑的物体，下滑过程中受到沿斜面向下的拉力，拉力大小等于滑动摩擦力

D.如图5所示，在光滑水平面上小球压缩弹簧的过程中，小球和弹簧所组成的系统

图5

预习3：以下说法正确的是（ ）

A.物体做匀速运动，它的机械能一定守恒

B.物体所受合力的功为零，它的机械能一定守恒

C.物体所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒

D.物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒

师生活动：学生课前预习作答。

设计意图：自我检测对问题3、4的理解。

例题：小球沿高为h=5m的光滑斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率（g=10m/s2）。

讨论：应用机械能守恒定律解题，与直接用牛顿定律解题相比，具有哪些优点和不足？

练习：质量为m的物体，从桌面上竖直抛出，桌面离地面高为h，物体能达到离地高度为H，若以桌面为参考平面，不计空气阻力，则物体落地时的机械能为多少？

师生活动：学生先独立完成、然后小组交流、最后在班级展示，教师总结应用技巧注意事项等。

设计意图：应用机械能守恒定律解题，与直接用牛顿定律解题相比，具有哪些优点和不足。通过练习题巩固强化对机械能守恒定律的应用。

例题与练习的设计体现了“521”模式的精讲精练环节，每个例题和练习都是通过教师“先学”过程中精选的，具有一定的代表性，从而强化和巩固学生对基本概念的理解和应用。

（3）小节：由学生自我总结本节课的收获。

（4）目标检测

设计意图：该部分主要是了解学生对学习目标的完成程度而设计的，该部分的试题不易过难、过多，要求学生在5分钟左右的时间完成为宜，具体试题如下。

①机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”这句话的意思是（ ）

A.物体只能受重力的作用，而不能受其他力的作用

B.物体除受重力以外，还可以受其他力的作用，但其他力不做功或做功的代数和为零

C.只要物体受到的重力做了功，物体的机械能就守恒，与其他力做不做功无关

D.以上说法均不正确

②如图6所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（ ）

图6

A.弹簧与重物的总的机械守恒

B.弹簧的弹性势能增加

C.重物的机械能守恒

D.重物的机械能增加

③从地面以初速度V0竖直上抛一物体，当它的速度减为一半时，上升的高度是多少？

④如图7所示，在水平台面上的A点，一个质量为m的物体以初速度V0被抛出，不计空气阻力，求它到达B点时速度的大小。

图7

（4）课后配餐

设计意图：该部分习题的设置，要求要是精选，并分为A、B、C三组，题量的大概比例为1:2:1，难度逐组递增，从而满足不同层次学生的需求。在各组试题中抽选几题作为参考，不多赘述。

A组

物体在下列运动中机械能一定守恒的是（ ）

A. 自由落体运动

B. 在竖直方向上做匀加速直线运动

C. 在竖直方向上做匀速直线运动

D. 在水平方向上做匀加速直线运动

B组

如图8所示，AB轨道和一个半径为R的半圆弧相连，将球从距离水平面H高处的A点无初速的释放，整个过程中摩擦力均可忽略，求：（1）小球到达B点时速度大小；（2）小球到达C点时速度大小。

图8

C组

如图9所示，一根长为l，可绕O轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，已知质量相等的两个球分别固定在杆的B、A端，由水平位置自由释放，求轻杆转到竖直位置时两球的速度？

图9

（6）板书设计

图10

设计意图：提纲挈领，同时揭示了学生探索机械能守恒相关问题的整体思路及科学方法，便于学生对于知识的理解和记忆。

三、“521”教学模式的反思与体会

1. 反思

（1） 教学设计的效果

学生以学案为载体，教师以教学设计为载体，做到了先学；课堂上在教师的引导下，学生积极参与到组内交流、组间分享的 “一活动”中，教师提纲挈领，讲重点、难点，讲科学方法等，这样做到了后教，课堂气氛相当活跃。如在动能和势能的相互转化实验演示中，学生自制了单摆和弹簧振子，有小组还利用的是学案上没有提到的竖直方向弹簧振子振动加以说明动能和势能的相互转化；再如机械能守恒理论的推导过程中，各小组建立了不同的物理情景加以证明，各抒己见，与学生、与教师相互交流与点评。这样学生在教师的引导下，积极参与到了“五环节”的学习过程中，极大地激发了学生学习物理的乐趣，使学生真正成为课堂的主人。

（2）教学成果

知识方面，学生通过自己自制实验知道了动能和势能可以相互转化以及机械能的概念；在课上交流的过程充分理解了机械能守恒定律的内容；在问题与例题的设计中能简单的应用机械能守恒解决问题；在目标检测以及课后配餐的设计中强化了学习的内容。

过程与方法上，亲身体验了动能和势能的相互转化，感受到了大胆猜想、理想实验方法是学习与探究的一种科学方法。通过对机械能守恒条件的归纳，经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。

情感态度与价值观方面，体验实验、观察现象、猜想、归纳的科学研究方法初步培养了实事求是的科学态度，体验到了物理守恒之美，在运用机械能守恒定律解决实际问题的过程中，体验学有所得的快乐，并感悟物理与社会生活的紧密联系。

2. 体会

“521”谐音“我爱你”，充分体现了用眼睛观察学生，用耳朵聆听学生，用心灵感受学生，用智慧启发学生，以生为本的新课程教学理念。

作者信息

马春桃，硕士，中教二级。德宏州民族第一中学，678400

李萍，本科，中教二级。抚顺市第十八中学，113008