創(chuàng)新模仿式教學案例-課題：研究自由落體運動的規(guī)律

Word第第頁創(chuàng)新模仿式教學案例-課題：研究自由落體運動的規(guī)律〔高中物理必修教材第一冊其次章第九節(jié)〕

所謂創(chuàng)新仿照式教學，就是指在課堂上老師實行一種指導同學通過創(chuàng)新仿照方式嘗試查找、發(fā)覺、學習物理概念和物理規(guī)律的教學方法。這種教學方法，不是以老師講解為主，而是在同學事先做好預(yù)備的前提下，在老師指導下由同學自行講解或商量，以同學的活動為主。這個專題是一個嘗試，教學中應(yīng)依據(jù)實際狀況，盡量讓同學多動手動腦，運用所學的學問分析解決問題，由此學習和體會一些解決問題的科學方法。創(chuàng)新仿照式的學習方法，關(guān)鍵在于同學對學習材料〔包括教材和資料〕的感悟和創(chuàng)新，運用模擬、轉(zhuǎn)換、抱負化方法等思想，通過主動的學問遷移和啟發(fā)聯(lián)想來實現(xiàn)制造性學習，抓住學習的本質(zhì)。

本文以討論自由落體運動的規(guī)律這一課題為例，試著對創(chuàng)新仿照式教學進行闡述。在組織創(chuàng)新仿照式教學時，建立在生活事實、演示試驗和學科歷史等三個基礎(chǔ)的創(chuàng)新仿照活動貫穿于課堂教學始終，尤其表如今四個主要教學環(huán)節(jié)上。我們先來談?wù)剟?chuàng)新仿照教學活動的三個基礎(chǔ)——

一、生活事實

生活給了我們有益的啟示，物理規(guī)律正是由生活現(xiàn)象中來的，抽象出來的規(guī)律具有本質(zhì)的普遍意義，它反復(fù)消失在很多物理現(xiàn)象中。中學物理教材的各章節(jié)的學問性內(nèi)容幾乎都實行了例證的方法，用詳細、形象化的例子說明問題讓同學感到真實。

既然物理概念和規(guī)律源于例子又回到例子上，學習時就要運用典型的例子關(guān)心驗證、學習和理解它們。我們可以從生活現(xiàn)象動身，融入學習內(nèi)容，或者由學習內(nèi)容聯(lián)想生活。這樣可以化生疏為熟識，由熟識推出未知，而且要學會舉一反三。想不通的道理，看看生活現(xiàn)象，平常留意積累典型例子加深理解，提高全面熟悉的力量。

例一

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之生活事實：用繩子懸掛著的物體，假如繩子斷了，物體會掉下來；樹上的果實，成熟后會掉下來；手里捏著的粉筆，松開手后會掉下來。

問題導學：物體為什么會下落？

討論方法：觀看與分析

分析：物體的下落運動是一種常見的運動，同學熟知，但很少有人去留意它。通過細心的觀看，綜合分析眾多的實例。師生商量歸納得出結(jié)論：物體之所以會下落，是由于受到了重力的作用。從觀看生活現(xiàn)象事實到得出結(jié)論的過程就運用了創(chuàng)新仿照。

二、演示試驗

物理學是一門試驗科學。所以，課堂上指導同學自己動手做小試驗很重要。在學習物理的過程中，一方面要擅長應(yīng)用學到的理論去解釋日常生活中所見到的現(xiàn)象，另一方面要擅長“動手”，通過實踐去檢驗真理，雙向聯(lián)系，看一看感性熟悉是不是正確，在實踐和應(yīng)用中學習概念。課堂上，同學關(guān)注試驗結(jié)果反映了什么樣的物理規(guī)律，也可以從其中體會到了科學討論的樂趣。

例二

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之演示試驗：取一截粉筆和一張小紙片(粉筆比紙片重)，從同一高處同時釋放。

問題導學：什么樣的物體下落得更快？物體下落快慢是不是跟重力有關(guān)？什么緣由導致它們先后落地？

分析：通過觀看和體驗，由演示試驗可見：粉筆比紙下落快粉筆先落地。師生商量：為什么呢？空氣阻力是影響物體下落快慢的重要因素。還可以思索得出:假如設(shè)法消退空氣阻力，會怎樣？當阻力很小，可以忽視時，物體下落是不是可視為自由落體運動？通過演示試驗與物理教學的整合，用試驗、觀看、推理、極端外推、悖論等討論方法創(chuàng)新仿照，加深了同學對自由落體運動的感性熟悉，加深了他們對這類問題的理解。

三、學科歷史

物理教學改革的目的之一，是對學主進行培育和訓練科研人員應(yīng)具有的素養(yǎng)和力量，要形成科學的思維方法。這就要求我們將物理教學和學科歷史結(jié)合，詳細地講就是擅長把同學推到若干年前讓他們從當時的科學背景動身去重溫科學家們在什么問題上，什么環(huán)節(jié)中、什么狀況下，用什么方法和思想作出了科學創(chuàng)造和發(fā)覺的突破性步驟，從而把這些關(guān)鍵的步驟聯(lián)系起來。

例三

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之學科歷史：教材P70頁閱讀材料《伽利略對自由落體運動的討論》

問題導學：伽利略的討論方法是什么？

分析：這部分內(nèi)容應(yīng)以同學自學為主，老師適當引導。關(guān)于落體運動的規(guī)律，歷史曾經(jīng)消失過兩種截然不同的觀點。應(yīng)當說明：歷史上，伽利略首先通過落體佯謬的思想進行試驗，否認亞里斯多德的物體越重下落越快的結(jié)論；最終將斜面試驗推廣，得出結(jié)論。伽利略開創(chuàng)的討論方法是提出假設(shè)--數(shù)學推理--試驗驗證-合理外推。這種方法對科學討論具有重大的啟蒙作用，至今仍是重要科研方法之一。今日我們就是要踏著歷史進展的腳印，討論一下落體運動到底是什么運動，遵循什么規(guī)律，使教和學的思路去盡量接近科學家熟悉的思路。通過對學科歷史的創(chuàng)新仿照，激發(fā)同學的學習愛好，培育科學的思維方法，這也是物理教學實質(zhì)性改革的途徑和方向，是培育制造型人才的一個有效途徑。

在組織創(chuàng)新仿照式教學時，應(yīng)將基于上述三個基礎(chǔ)的創(chuàng)新仿照活動貫穿于課堂教學始終，尤其表如今以下四個主要教學環(huán)節(jié)中——

一、新課導入

例四

目的：物體下落快慢的因素分析

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之演示試驗：取大小不同的兩張紙，將小紙片揉成一團，從同一高處同時釋放。

問題導學：到底是重的物體下落快還是輕的物體下落快呢？

分析：試驗現(xiàn)象說明小紙團先落地，這說明輕的物體比重的物體下落快。通過簡潔的小試驗使同學熟悉到：通?？吹降南侣溆锌煊新?，是由于空氣阻力的影響。自由落體運動在地球大氣層里是一種抱負運動，但把握了這種抱負運動的規(guī)律，也就為討論實際運動打下了基礎(chǔ)。

問題導學：假如完全沒有空氣阻力的影響，或者空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽視時，實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動。同學們猜測一下，那時，輕、重物體誰下落得快呢？

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之演示試驗：牛頓管試驗

分析：用牛頓管演示不同物體在沒有空氣阻力的影響下的下落狀況。強調(diào)管內(nèi)空氣已被抽得很淡薄，空氣阻力的影響特別小。可見：假如沒有空氣阻力的影響，不同物體下落的快慢是一樣的。這些試驗現(xiàn)象可以使同學充分熟悉到空氣阻力的存在掩蓋了自由下落的物體的規(guī)律，需要排解空氣阻力的影響才能發(fā)覺自由下落物體的運動規(guī)律，很自然的引出了抱負運動——自由落體運動，并為下面的討論做好鋪墊。這種創(chuàng)新仿照建立概念的程序，對中同學來說是比較簡單接受的。

二、學問講解

例五

目的：科學方法教育

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之演示試驗：取大小不同的兩張紙，將小紙片揉成一團，從同一高處同時釋放。

問題導學：實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動，這種抱負運動忽視哪些次要因素？

分析：在科學討論中，我們經(jīng)常實行忽視一些次要因素，從最簡的問題入手的方法。紙片受到的空氣阻力明顯地比紙團受到的空氣阻力大，所以紙片下落較慢。排解空氣阻力的影響才能發(fā)覺自由下落物體的運動規(guī)律，在落體運動中，先排解空氣阻力，討論物體在沒有空氣阻力條件下的運動，這就是自由落體運動。

學問擴展：科學方法的教學是本節(jié)的一個重要教學內(nèi)容。通過對抱負化方法的創(chuàng)新仿照，學習分析和處理外表現(xiàn)象，發(fā)覺其掩蓋下的規(guī)律，再用規(guī)律解決實際問題的物理方法。引導同學通過商量學習本節(jié)內(nèi)容，教學中可將自由落體運動擴展到別的星球,還可引伸到豎直上拋,為同學活用學問奠定基礎(chǔ)，還有利于激發(fā)學習的'主動性和培育力量。

三、誤區(qū)排解

同學們常常和物理現(xiàn)象打交道，在學習把握其規(guī)律之前，已有很多感性熟悉，假如能夠正確理解，那對學習物理將非常有利。圓滿的是，這些感性熟悉往往會掩蓋住事物的內(nèi)在實質(zhì)，而給人以錯覺。生活中有一些感覺不總是正確的，不能把生活中的閱歷，感覺當成規(guī)律來用。在學習物理概念時，要了解哪些日常觀念是不科學的，通過多個例子去證明它是錯誤的，從而排解干擾，正確理解物理概念。要特殊留意的是曾經(jīng)犯過錯誤的典型例子，往往可以警示自己，遇到類似問題時不再或少犯同樣的錯誤。

例六

目的：排解熟悉上的誤區(qū)

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之生活事實：我們平常常見的現(xiàn)象是，重的物體下落快。

問題導學：我們是不是由日常閱歷得出這樣的結(jié)論，重的物體比輕的物體下落快？

分析：同學由于受日常閱歷的影響，對物體的墜落普遍存在重快輕慢的錯誤熟悉。要消退同學的從生活中得來的錯誤觀念，培育同學透過現(xiàn)象看到本質(zhì)的熟悉觀，這是本節(jié)教學的難點之一，關(guān)鍵在于說明不同物體下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于對日常閱歷印象很深，所以做好演示試驗非常重要。除了牛頓管的試驗之外，還可以做很多簡潔易行的小試驗，使同學明確熟悉，日常見到的現(xiàn)象是由于受空氣阻力的影響的原因。引導同學建立正確觀念：任何物體的自由落體運動都是完全相同的，即無論何種物體、是輕是重，它們下落的速度都是相同的。

四、習題檢測

要真正理解把握概念，只有通過實踐和應(yīng)用才能實現(xiàn)。

規(guī)律具有普遍性，因此可以直接仿照運用，

我們應(yīng)當把著眼點放在觀看分析現(xiàn)象、利用學問解決實際問題的力量培育上，要把主要精力聚焦在加強對基礎(chǔ)學問的理解深度上，要養(yǎng)成定向思維的習慣。所謂科學的思維方法，淺顯地說，就是以客觀存在的事實作為動身點，經(jīng)過觀看分析、對比鑒別，利用綜合歸納或演繹推理，得出對事物規(guī)律的理解。

例七

目的：應(yīng)用自由落體運動規(guī)律解題

創(chuàng)新仿照基礎(chǔ)之生活事實：前面學習過勻加速直線運動的規(guī)律

Vt=V0+at；S=V0t+0.5at2；Vt2–V02=2as

問題導學：自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，是否可以直接創(chuàng)新仿照？

分析：直接創(chuàng)新仿照導出自由落體運動規(guī)律：Vt=gt；h=0.5gt2；Vt2=2gh

學問擴展：自由落體運動在地球大氣層里是一種抱負運動，把握了這種抱負運動的規(guī)律，也就為討論實際運動打下了基礎(chǔ)。當空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽視時，實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動。理解自由落體運動的實質(zhì)，把握自由落體運動的規(guī)律運用抱負化方法，通過比較重力與空氣阻力的大小，將實際問題轉(zhuǎn)化為自由落體問題。老師可以舉一些變式練習，讓同學當堂完成。例如：通過石子下落測量井口到水面的深度；宇航員也可用此法，測算星球上一個深洞的深度。通過對例題的進一步商量，把同學的熟悉引向詳細問題詳細分析的更深層次，促進學問轉(zhuǎn)化為技能。

如上所述，本節(jié)課具有下述特點：

1、本堂課沒有回避問題，而是分析問題的困難，提出討論問題的方法是：讓同學結(jié)合實際更好地理解自由落體運動規(guī)律，理解自由落體的條件、空氣阻力的影響。整節(jié)課從實踐到理論分析，再到實踐，將實踐、試驗和歷史與課程很好的融為一體，表達了科學討論問題的全過程，規(guī)律推理清楚，步步深化。先讓同學觀看試驗，熟悉到是空氣阻力造成問題冗雜的緣由。演示試驗和伽利略的奇妙推理的介紹，為同學進行科學探究制造條件，真實、直觀、生動、形象，抓住了關(guān)鍵，給同學留下深刻印象，激發(fā)了同學探究的主動性。

2、本節(jié)課采納現(xiàn)代認知心理學的教學理論設(shè)計，利用了創(chuàng)新仿照方式進行教學，充實了內(nèi)容，騰出了時間，讓同學充分地、地主動思維，能較好表達物理思想和物理方法。