新课程改革背景下高一物理《匀变速直线运动》模块教学设计研究

张廷志　李铭

【摘 要】 本论文首先分析了“加速度”这一概念在高一物理教学中的重要地位，总结了以往传统的教学经验和教学模式。在此基础之上，结合自己在实际教学工作中的教学实践，从问题缘起，新的尝试，新课教学和教学反思四个方面讨论了自己在“加速度”这块内容的尝试，并分享了自己的心得与收获。以期能和高中物理教育工作者互相交流和学习。

【关键词】 加速度；教学研究；物理

对于刚从初中毕业，进入高中阶段学习的学生而言，“加速度”这个概念可以说是他们在物理学科学习中必须要跨越的第一个门槛。而在高中物理力学教学中，“加速度”是能联系诸多力学知识点的一个重要物理量。而关于匀变速直线运动的研究，几乎贯穿整个高中力学。分析匀变速直线运动与其它相关的物理过程之间的关系，有助于教师在这部分知识的教学中理清施教思路，明晰上课流程，同时也能为学生以此为重要的基础节点，建立一个良好的知识结构，从而让学生更为顺利地学好本部分的知识。

根据以往的教学经验和教材编写者的意图总结来看，关于直线运动的教学思路大致如下：匀速直线运动——实验探究直线运动的具体情况——加速度——匀变速直线运动的具体研究——平抛以及类平抛运动——圆周运动（向心加速度）——变加速运动（只做了解），这样一个线性的思路引领下的教学，教师们往往会认为学生对知识的学习是线性的、累积性的，类似于盖房子要一层一层地盖，上面的砖头必须放在下面的砖头上，由于这一隐喻的影响，教师总认为后面的知识总是紧紧地建立在前面知识的基础之上，而且次序一般不可颠倒。而在实际的教学过程中，由于教学条件有限以及对实验教学的轻视，往往还会放弃匀速直线运动和加速度两个重要概念之间的桥梁——实验探究直线运动的具体情况的教学内容。通过“速度”这一概念的比值定义法过渡到“加速度”的比值定义，从而试图由此建立一个关于“加速度”的明确的概念。笔者在实际教学中，感到了此种教学方法的部分缺失：即忽略了学生对变速运动的实际情境的建立，无法通过学得的概念分析和解决生活中的实际运动问题。本文将从原有教学思路的缺失和学生的教学反馈入手，谈谈自己在《匀变速直线运动》模块的内容安排和教学设计结构，以及运用在实际教学中的实践和思考，并附实际教学设计一份。

一、问题缘起

在进行“物体运动速度变化快慢的描述——加速度”一节的教学时，在新课引入部分，为了激发同学们的学习兴趣，播放了一个关于汽车、摩托车、飞机从静止开始竞速的视频（关于此视频，网上有很多资源，不再赘述）。在“加速度”的概念教学结束时，我设置了两个关于视频的开放性问题：一，仔细观察运动的全过程，为什么刚开始的时候摩托车跑到最前边；二，为什么在随后持续的竞速过程中，摩托车依次被飞机和汽车超过？出乎意料的是，竟然沒有同学能够通过“加速度”的概念来进行解释。我突然感觉到，整个概念教学中同学们在关于概念联系实际过程中出现了缺失。经过课后的分析和总结，笔者得到以下一些收获：

1. 学生对“变速”运动的具体情境零基础。

2. 教学过程中只注重了强调“速度变化的快慢”，忽略了与实际生活现象的结合。

3. “加速运动加速度大”——“相同时间内速度增加更多”——“相同时间位移累积量更大”这样一个关系并没有在教学过程中形成，导致关于“积累”的认识不足。

在讲解“加速度”概念时，由于条件和时间有限，并没有带领学生一起来进行使用打点计时器研究物体的直线运动的实验探究。所以没能让学生们体会到直线运动并不是在初中研究和学习的那样，用一个速度来描述整个运动过程。在实际物体在做直线运动的过程中，由于受到各种因素的影响，往往会呈现出时快时慢的现象。而且快慢的变化过程并不是一个速度值突变的过程，而是一个速度值连续变化的过程。在描述物体实际运动的过程中，我们需要引入一个新的物理量来描述其速度值的变化快慢程度，即“加速度”。

二、新的尝试

在总结了以上的经验之后，我改换了教学思路，在进入第二章《匀变速直线运动的规律》教学之前，我先引入了实验：打点计时器研究物体的匀加速直线运动。在打点计时器实验的处理过程中，重点强调了学生对实验的理解和认识。同时强调纸带呈现出来的现象的理解：相同时间间隔打下的点相距越来越远——并进一步强调由此可以清晰说明此过程中小车在做加速运动。实验结束后，选取清晰的纸带，让学生按照实验要求选取6个计数点，测量出相对应的位移，和学生一起通过Excel处理实验数据。处理的实验数据见图1，图2。从图1、图2可以清晰地让学生们感受到匀变速直线运动的v-t关系和x-t关系的实际对应情况，从而对匀变速直线运动有更加直观和深刻的理解和记识。

三、新课教学

在做好以上实验的准备和实际运动情景的建立之后，我开始重新审视教材中“匀变速直线运动位移与时间之间的关系”一节内容的实际教学。为了让学生能够初步地对物理学中“微元法”和“累积叠加”的思维方式有更具体和深刻的认识，我结合二中“四自一体”的课堂教学理念，从实验引入，带领同学们一起用“微元法”无限分割，再进行“累积叠加”的思想，探究匀变速直线运动v-t图像中图线和t轴围成图形的面积的物理意义，从而得到匀变速直线运动中位移与时间之间的具体关系式。并在此基础之上，结合课标要求和高考考试大纲做适当拓展，让同学们能够联系实际生活情境，进一步理解和认识匀变速直线运动。

四、教学反思

在实际教学过程中，注重实验的引入，但是又限制于课时的安排，也遇到了以下一些方面的不足和缺憾：主要分为实验探究过程和新课教学两个方面进行了反思。

1. 关于实验，主要问题集中在对于数据的处理上。由于条件限制，实验室并没有坐标纸，所以只能让学生打出清晰的纸带过后，读出相应的时间间隔和对应位移。对数据的处理过程，是带领学生一起通过Excel软件做的v-t图像。这直接导致学生对纸带数据处理和作图这块儿没有得到足够的训练，在后续的相关实验考查的测试题中普遍呈现出关于v-t图像的数据处理不熟练，计算错误大范围反复出现等问题。而由实验得到的v-t图像引入速度—时间公式，也让很多同学认为该公式只能用来求解时间和与之对应的的速度问题，而没有充分利用方程的思想来理解公式。

2. 关于教学，关于教学的反思，主要集中在对学生能力的重新把握和体会后总结出的一些经验：使用“微元法”+“累积叠加”的思想讲解匀变速直线运动位移和时间关系的基本内容，个人认为重点不是要同学们理解这个过程，而是感受这样一种“细分再累积”的过程。整个教学过程，由于学生的能力有限，个人建议由老师主导，学生适度参与。重点放在学生对物理思维的介绍和物理直觉的培养上。

【参考文献】

[1] 温晓丹，纪万平. 生本教育：全力驱动学本课堂[J]. 今日教育，2012（6）.

[2] 羊宇健. 高中物理中匀变速直线运动规律探讨[J]. 启迪与智慧（教育），2017（1）.

[3] 金凤权. 学好直线运动，迈好高中物理第一步[J]. 湖南中学物理，2016（7）.