基于学习进阶的高中物理单元教学设计

摘 要：本文通过以“圆周运动”这节内容为例，深入探究学习进阶中的高中物理单元教学设计，为全面提升高中物理的单元教学效率提供可参考的资料.

关键词：学习进阶;高中物理;单元教学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2021）06-0065-02

收稿日期：2020-11-25

作者简介：余冬冬（1980.12-），男，江苏省宜兴人，本科，中学高级教师，从事高中物理教学研究.

所谓的单元教学，即一种基于大概念和大思路的角度，并以实现课程与课时双目标为核心，继而在促使学生掌握学科内容及特点同时也致力于发展他们学科核心素养的教学方式.而相较于传统教学，因单元设计能有效将不同的知识点按照由浅入深、由简单到复杂的方式组织起来，这不仅对学生知识体系的系统化构建大有助益，更能让学生的学习思维得到有效锻炼.对此，本文将以“圆周运动”为例，就单元设计教学的具体运用方法做出阐述.

一、单元教学内容选择

“圆周运动”是人教版“曲线运动”中7个组成章节的内容之一，而除了“圆周运动”.前2节内容分别为“平抛运动”和“运动的合成与分解”.属于后4章节的“圆周运动”，其核心教学内容当时让学生理解并懂得该如何运用动力学问题.而此类问题正是日后研究天体运动、带电粒子及电磁场运动等内容的必备基础.

二、单元教学目标制定

随着新课程改革的逐步深入，新的课程标准也明确了高中物理教学需对实验探究给予高度重视.至于实验探究的主要目的便是要让学生理解诸多的物理含义，如向心加速度、各种量.除此之外，对各名词之间的关系也是高中物理的教学重点，诸如匀速圆周运动的向心力与半径、角速度、质量方面有何关联.而鉴于上述部分内容具有极强的抽象性，故具体的教学过程也需采取适宜的教学方法，尤其要注重将相关的思路和方法渗透其中以及将牛顿第二定律的向心力知识融入其中，如此方能完善学生的知识结构，使其对向心力等内容及其规律产生直观化的理解.除此之外，在新课程改革标准中还对本单元学习提出了以下要求：一是要借助实验来让学生了解各物理名词的具体含义、意义及定义式，包括线速度、角度苏、转速、周期等.以此让学生的科学论证能力得到一定程度的发展;二是借助实验探究来理解向心加速度的方向及表达式，而后根据不同的问题情境懂得该运用怎样的向心加速度表达式来加以运算.如此做的目的便是要让学生初步构建起抽象概括模型的能力;三是基于对向心力概念的理解来掌握其相关的表达式，继而懂得运用相关表达式去解决相应的问题，诸如在解决匀速圆周运动问题时采用牛顿运动定律;四是能从学习中释放出来以了解生活中的圆周运动.这将有助于强化学生的科学解释能力，而后促使他们逐步树立起正确的科学态度.

三、学习进阶路径规划

就本章节所包含的观念而言，其目的是让学生了解曲线运动，而后便帮助学生建立起初步的力与运动观.而从科学思维的角度上来看，基于本章节还涉及到其他重要知识点，包括比值定义法以及构建模型的思想等.故而在实际教学过程中，为加深学生的学习印象，教师需让学生亲身经历科学的产生、推理及论证这一系列过程，如此一来，学生方能知晓生活中的哪些问题，实则包含了物理的思想，有了此方面的認知，方能让学生将课堂所学带入生活，进而通过在生活中实际运用知识来促使其学科思维与实践意识的发展.除此之外，在实际教学之时，教学也应有意识地提升，以此让学生的实验探究能力在解释交流过程中得到提升.至于学生科学论证能力的发展，教师便需由科学态度与责任入手，通过对两个质点运动及转动快慢加以比较，从而发展学生的科学论证能力.再次，就本单元包含的两个实验探究而言，其核心目的均是致力于发展学生的抽象概括及模型构建能力以及促使学生形成求真务实的精神，对此，教师可再度将生活引进教学，一来可切实发展学生的问题发现与解决能力，二来则能让学生逐步养成站在物理角度思考与发现问题的能力，这对学生接下来的学习与生活均有莫大助益.最后，基于物理各知识点之间均有着极强的联系，故而提升教学的效率及效果，有关“圆周运动”的教学过程，教师还可划分学习层级，至于层级的具体划分标准则可参照下表：

四、单元教学环节落实

1.认识圆周运动（1课时）

将生活化的场景引进具体教学，而后引导学生对物体的运动轨迹展开调查.通过观察估计形状而后思考如下问题：对于圆周运动物体的快慢该如何进行比较.待学生思考一定时间后，再引导学生进行猜想，猜想的具体内容围绕学生已有的生活及学习经验，诸如进行圆周运动的物体，多少时间可转一圈？不同物体在相同时间所转的圈数.对于上述猜想，教师可让学生将之与此前所学的直线运动进行对比，以此帮助学生实现知识的迁移.而后再通过对比曲线运动线速度、角速度定义与直线运动定义的差异，以此让学生了解解答上述问题需获知圆弧长短以及转过角度大小等重点，继而达到突破教学难点的目的.之后，为巩固学生对所学知识的理解，教师又可开展相关的物理实验，诸如用实验仪器进行现场测量，让学生思考该如何测，具体需要哪些工具以及各类工具又该如何使用等.

2.向心加速度（1课时）

众所周知，物体在不受力的情况下将保持匀速运动的状态，而此时的加速度则为零，但匀速圆周运动却并不等同于匀速直线运动，这便意味着其合力以及加速度也必然不为零.那么又该如何判断该加速度的大小及方向呢？

对于上述问题，教师同样可通过实验的方式来引导学生展开探究，诸如利用手机APP传感器，此传感器可基于手机本身内置的陀螺仪及角速度传感器来获知手机本身当下的角速度及向心加速度，且该向心加速度还会随着时间的变化而变化.在最初阶段，即在转盘电机关闭时，可得到加速度接近于零的向心加速度.而当电机启动后，手机的角速度便开始跟随转盘速度变动.此时角速度不变而将转动半径改变，再将不同转动半径对应的加速度记录下来，以此便可形成完整的向心加速度与转动半径关系图.通过观察，学生便能清楚掌握向心加速度、线速度及角速度之间的关系.

（理论推导）基于运动学角度来学习向心加速度，由于所谓的向心加速度也便是线速度变化量与时间的比值，而其中最关键的变化量便是线速度.因此，教师可在实际教学开展时首先由直线运动的速度变化量开始，通过引进相关概念来对速度变化量的方向予以再度强调，由此引伸出曲线运动中的速度变化量再加以计算.之后针对质点圆周运动的求解.可让速度的变化量与线速度的方向保持垂直并指向圆心.

（理论探究）根据牛顿第二定律，我们可以用向心加速度的大小和方向推导得到做匀速圆周运动的物体受到的合外力的方向和大小，即向心力的大小和方向.

（实验探究）实验的相关设计可使用机械鸟，在机械鸟做圆周运动的同时通过拉动绳子来使其形成圆锥摆，以此来对向心力的表达式加以验证.

通过研究机械鸟学生很容易获知以下原理，那便是不同方向的拉力及重力合成方可形成向心力.而后经过APP的介绍，学生又将得知向心力的命名由来，也便是在其他性质的力所提供形成了向心力.

总之，高中物理涉及到诸多的物理思想方法、概念、定义、定理及原则.而上述内容均是学生学习过程必须掌握之重点.因此，教师也不能片面顾忌课本所陈，而是要带领学生展开深入挖掘，以此了解更深层次的物理知识，继而在帮助学生完成自身知识体系的完善构建同时亦让他们对科学本质产生深刻的理解，这对学生物理学习精神的提升势必大有助益.

参考文献：

[1]王较过，赵萍萍.概念图在中学物理核心概念学习进阶中的应用[J].中学物理教学参考，2015，44（11）：2-6.

[2]张玉玲，彭朝阳.基于学习进阶的初高中物理教学内容衔接——以"电和磁"为例[J].物理教师，2016，37（10）：17-20.

[责任编辑：李 璟]