试论基于PCK理念下的牛顿第二定律教学设计

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(德州一中)

一定程度上，教师的PCK即学科教学知识使教学效果产生了差异。教师具备良好的学科教学知识，是有效教学开展的重要前提，对于高中物理老师亦是如此。物理课堂的教学设计是指在教学前研究某节课该怎么进行，包括了这节课“教给学生什么”“怎么教学生”等问题，而这些问题与物理老师所具有的学科教学知识紧密相关。

牛顿第二定律，是动力学内容的核心，也是能量学习的基础，对于高中物理教学来说更是重点和难点。笔者就牛顿第二定律一节，结合自己多年的教学经验，从新课的导入、重难点教学以及习题课的教学这三个方面论述了基于PCK理念怎样进行教学设计，提高教学效果，提升学生学习能力。

一、PCK理念

PCK理念的内涵。PCK即学科教学知识，是将教学知识与学科知识经过特殊整合形成的知识，是二者的融合和升华。教师掌握和运用PCK，使教学知识在学科知识的传授过程中充分发挥教学工具的作用，使晦涩难懂的专业知识便于学生理解和掌握，并且学科教学知识针对具体的学科，使专业知识贴近现实和生活。PCK理念指出，在教学过程中，教师应能根据具体的环境和情况，因地制宜随机应变地采取有效的方法，高效的教学，采用学生易于接受的方法讲授知识。

二、牛顿第二定律的教学内容(即学科知识)

2.牛顿第二定律的内涵。首先，牛顿第二定律揭示了加速度是由力产生的，没有力就没有加速度。其次，加速度和力一样是矢量，物体的加速度方向取决于物体受到的力的方向，二者一致。例如，自由落体，只受到重力的作用，物体的加速度方向就与重力方向一致，竖直向下。此外，牛顿第二定律指出加速度和力之间的瞬时对应关系。力作用于物体上，便产生加速度；力变大减小，加速度也相应的变大减小；力消失，加速度也会消失。牛顿第二定律揭示了运动与力之间的关系，通过加速度将物体的运动和所受到的力联系起来。

三、基于PCK理念的教学设计

1.新课导入。新课伊始，虽然不会涉及到重难点的讲解，但是抓住学生的眼球、吸引他们的注意力、增加他们学习本节课的兴趣对本节课的教学至关重要。不同的新课导入，对学生学习本节课有不同的影响。对于牛顿第二定律，该如何导入，下面列举了有几种不同的导入方式：

方法一：同学们，之前的课程中我们学习过了牛顿第一定律——一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。今天我们接着来学习牛顿第二定律。

方法二：上课前，请同学们听老师唱一段歌：“自然和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说：让牛顿出生吧！于是，一切显现光明。”上帝存在不存在，我们不知道，但是我们知道有一个叱咤风云的科学巨人——牛顿，他帮我们打开了通往自然规律的大门。今天，让我们接着追寻伟人的足迹，继续研究力和运动的关系——牛顿第二定律，再次探寻自然的神秘。

方法三：如今生活水平提高了，汽车越来越大众化，那么同学们知道汽车是怎样起步的吗？老师请同学们看一段视频——汽车起步相关的现场采访。通过视频，同学们知道了汽车是怎么起步的，那么视频中提到的加速度与什么因素有关呢？老师听到同学们都提出了自己的观点，那么你们的答案正确吗？就让我们今天学习的牛顿第二定律来告诉我们答案吧。

方法一的导课方式是在开始授课前，虽然将之前所学和新学内容联系起来，但是这种导课方式使课堂一开始就显得沉重枯燥无味。而基于PCK理念的方法二和方法三，使课堂生动有趣，增加学生的学习兴趣。方法二，教师结合自己的特长，以歌曲导入，使学生们在轻松愉快的气氛中开始新课的学习。方法三，教师借助生活实例导入新课，吸引学生的注意力。基于PCK理念的教学设计，教师根据自身特长和实际生活导入新课，使学生带着兴趣进入新知识的学习。一个好的导入，对于整节课的教学起到事半功倍的效果。

2.重难点内容的教学设计。理解物体的加速度(运动状态的变化快慢)与力和质量之间的关系，是新课标对于《牛顿第二定律》的教学要求。力与运动是两个抽象的概念，如何将二者以学生易于接受的方式呈现给学生，是本节课教师基于PCK理念的教学重点。实验是物理的一个重要教学工具，基于PCK理念，对于牛顿第二定律的教学可以充分使用这一工具。

首先，教师组装实验模型。以小车为研究对象，将小车置于水平轨道上，在其前端系一根细绳，绕过水平轨道上的滑轮，在细绳的下面系上一个小桶，桶里面放入一定质量的砝码。其次，教师询问学生，根据以前所学，加速度、外力和质量这三个物理量，我们该怎样测量呢？引导学生回答可以用天平测小车的质量，通过向小车上增加砝码的方法改变质量；测量出的桶和砝码的总重力，改变砝码的质量就可以改变作用力。加速度的测量是本实验的重点，引导同学们回答出可以利用打点计时器和刻度尺测得加速度。如果有同学提出其他的方法也应予以适当的评价，对于可行的方法鼓励学生课下尝试实验。然后，询问学生该如何进行实验呢？引导学生使用控制变量法，控制质量，改变作用力，看加速度的变化情况；控制作用力，改变质量，看加速度的变化情况。从而使学生们通过实验得出和验证了牛顿第二定律。这样的教学设计，以PCK理念为指导，以实验引导学生理解牛顿第二定律。与传统教学相比更易于学生接受。

3.习题课的教学。习题教学是高中物理教学的一个重要环节，一个好的物理习题，就是一个紧密联系物理与现实生活的科学问题，学生的解题过程可以看作一个研究性的学习过程。传统的习题课，往往只限于老师和学生手中的习题册，而基于PCK理念的习题课理念要求教师能够真切地结合实际生活，引导学生能够用牛顿第二定律分析和解决实际生活问题。例如，习题课教师可以以体育课上用到的铅球为研究对象，结合课本习题，转化为一道牛顿第二定律的综合应用题。这样不仅达到了教学目标，更能引导学生将牛顿第二定律与现实生活联系。

综上所述，牛顿第二定律，是动力学内容的核心，是高中物理学习的基础，因此对教师的教学提出了很高的要求。与传统的教学相比，基于PCK理念的教学，要求教师把自己掌握的该学科的知识运用高效恰当的方法教授给学生，增强了学生的学习兴趣，能够将实际生活和牛顿第二定律紧密联系起来，全面提高了学生对牛顿第二定律的理解和掌握情况。