以动态能量定理为例探讨高中物理课程方案的构建_动能定理论文

以动能定理为例谈高中物理学科课程方案的建设，本文主要内容关键词为：动能论文,定理论文,为例论文,学科论文,高中物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      一、问题的提出

      众所周知，我们现在的物理教学还是采用学期初制定教学计划和教学进度表，然后按照计划和进度表进行学科教学。虽然这种方式也是对学年、模块、单元教学的整体规划，但是教学计划在结构上关注的是指导思想、教学目标、教学措施和教学进度，主体是教师。于是很多教师总是从自己的角度去考虑教学的问题，比如，对于某一个高中三年重复出现的重点知识点，教师总是依据自己的设想来设计教学的难度和深度。显然这样缺少三年一贯制设计的主要原因在于教师往往表现出的只有教学观，没有课程观，缺乏课程的意识。

      要提高物理教师的课程观，要使高中三年物理的学科教学有整体的规划，也就是说要解决有效教学过程中的4个问题：在什么时候，把什么样的内容，针对什么样的学生，上到什么程度，我们认为最有效的方法就是建设物理学科的课程方案。考虑到高中物理知识体系非常的庞杂，我们就选择其中的一个综合性强、应用广泛、贯穿3年物理教学始终的知识点为例，谈谈高中物理学科课程建设。毫无疑问具备这样特征的知识点就是动能定理。

      二、物理学科课程方案的界定

      所谓物理学科课程方案，就是指物理教师依据物理学科课程标准和物理教材编制的某年段、某门课程、体现课程元素、指导学生“学”与教师“教”的计划。物理学科课程方案主要解决物理教学内容的时间序列问题和教学内容的空间结构性问题。

      学科课程方案与教案、教学进度表的主要区别在于课程方案完整地体现了课程元素——课程目标、课程内容、课程实施与课程评价。本文就以动能定理为例谈课程的这4个元素。

      三、例谈物理学科课程方案的建设

      学科课程方案的建设要点主要是回答4个问题：第一，我们要把学生带到哪里去（即课程目标）；第二，基本的素材或活动是什么（即课程内容）；第三，我们要怎样带他们去（即课程实施）；第四，我们怎样知道他们已经到了哪里（即课程评价）。下面笔者以动能定理为例分别阐述。

      （一）例谈课程目标

      1.课程目标的定义及确定方法

      所谓课程目标是定位于教育内部的教育与学生的关系，是一个相对狭窄而具体化的视角，它的涵盖面是特定的，主要指“教育目标”。在狭义上，包含“教育目的”、“培养目标”、“课程教学目的”和“教学目标”。课程目标具有整体性、阶段性、持续性、层次性和递进性的特点。

      为了使课程目标的确定更具合理性和有效性，我们采用逆向教学设计，即从所追求的结果（目标或标准）出发，根据标准所要求的学习证据（或表现）和用以协助学生学习进行课程目标的设定。

      2.从高考考试说明的角度谈高三出口目标

      高考的考试说明中规定了各部分知识点的考试要求，以动能定理为例，高考的考试要求为Ⅱ级要求，即对动能定理要理解其确切含义及其与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。相当于课程标准中的“理解”和“应用”。下面通过展示2011年的高考真题来说明动能定理在高三时应该达到的教学目标。

      

      （1）轿车以90 km/h在平直公路上匀速行驶，所受阻力

的大小；

      （2）轿车从90 km/h减速到72 km/h过程中，获得的电能

；

      （3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能

，维持在72 km/h匀速运动的距离L′。

      第（2）问的解答：在减速过程中，注意到发动机只有

用于汽车的牵引，根据动能定理有

      

      代入数据得

      

      电源获得的电能为

      

      例题分析：本题是以动能定理独立命题的，重点考查从变力做功的角度运用动能定理。

      从命题风格来看，越来越趋向于以应用的问题出现（包括2009年浙江卷的“玩具车工作时间”和2013年浙江卷的“电子感应加速器”）。这些试题打破了过去那种建立在理想化模型基础上的命题思想，要求学生理解相关问题的物理过程与本质，建立物理模型，通过运用物理规律和方法解决实际问题。考查了学生的理解能力、推理能力、应用能力和探究能力。

      根据上述试题的解答和分析，我们期望学生在完成高三复习后所达到的目标为：

      （1）熟练掌握运用动能定理求变力做功的方法（电场力做功、安培力做功、弹簧弹力做功、克服阻力做功、牵引力做功等等）；

      （2）掌握运用动能定理所涉及的物理过程的分析；

      （3）通过联系科技和生活实际情景的问题设计，提高学生理解物理本质、物理建模的能力。

      即高考中的试题是以动能定理为载体考查学生分析问题和解决问题的能力，或者是对动能定理的宏观考查。如果用一句话来概括，那就是：学会“领悟”动能定理。基于这样的期望目标，我们就来预设进入高三时（即高考复习之前）应该达到的目标。

      3.从高三的出口目标谈高三入口目标（即高二出口目标）

      由于高三的复习（尤其是二轮复习）是力学和电学统整的复习，重点提高学生把动能定理运用到具体情境中的能力，而对于动能定理概念本身的理解、动能定理在电磁场中的基本运用，以及如何把动能定理用在求变力做功的问题上等细节方面并不是高三动能定理教学的重点。

      所以经过高二的学习，学生应该在利用动能定理解题的一些细节上有清晰的认识。也就是说在进入高三的时候，学生对动能定理的认识应该达到以下几个方面的要求：

      （1）能从牛顿第二定律和运动学公式导出动能定理；

      （2）掌握利用动能定理解决变力做功的基本方法；

      （3）基本掌握在电场中利用动能定理解决与电场力做功相关的基本问题；

      （4）基本掌握在电磁感应中利用动能定理解决与安培力做功相关的基本问题。

      同样，如果用一句话来概括，那就是：学会“运用”动能定理。基于这样的期望目标，我们就可以再次来预设进入高二时应该达到的目标。

      4.从高二的出口目标谈高二入口目标（即高一出口目标）

      经过前面的叙述，我们了解到高二是“运用”动能定理的阶段，也就是说高二阶段的动能定理是以方法的形式出现。那么在高一阶段动能定理就是以一种知识的形式出现。为了能在高二阶段更好地运用动能定理，我们应该对动能定理的新课教学的目标确定如下：

      （1）掌握动能定理的表达式，理解动能定理的物理意义；

      （2）知道动能定理既可用于恒力做功，也可用于变力做功和曲线运动的情况；

      （3）会利用动能定理解决单个物体的有关问题；

      （4）通过与牛顿定律解题的比较，来树立用动能定理解题的意识。

      最后一点的目标，我们觉得尤其重要，因为学生在学习动能定理之前，已经习惯于用牛顿运动定律来解决问题，面对这突如其来的动能定理从感情上和习惯上都难以接受，在解题时，学生会不知不觉中还是用牛顿运动定律来处理问题。动能定理不仅仅是学习和处理相关问题的转折点，也是一种思想观念的转变，是学生从此建立能量观点的起点，从某种意义上说，学生树立了能量观点，真正建立了能量的思想，也就得到了高中物理学的真谛。所以，同样用一句话来概括，那就是：学会“接受”动能定理。

      5.鉴于我校实情的课程目标的下调

      由于我校属于本地区中等程度的学校，学生的生源质量一般，学生的独立思考能力和分析、解决问题的能力都有欠缺，所以要对上述不同阶段提出的课程目标加以下调。比如，高三阶段对于过程复杂、模型建立困难的问题降低要求；高二阶段对于需要多次重复使用动能定理的问题降低要求；高一阶段对于变力做功较复杂的问题降低要求。

      （二）例谈课程内容

      1.课程内容的定义

      课程内容是指各门学科中特定的事实、观点、原理和问题及其处理方式，它是学习的对象，源于社会文化，并随着社会文化的发展而不断发展变化。

      2.从三年的统筹考虑课程内容的选择

      高一阶段，课程内容的选择应该具有基础性。以动能定理为例，必修2课本上的内容就可以满足这样的要求，同时也可以做适当的扩展。比如，通过设置问题让学生比较利用牛顿运动定律和动能定理解题的不同特点，从而接受利用动能定理解题的方法。同时应该适当补充利用动能定理来求解变力做功的一些简单问题，使学生体会到动能定理的优势。

      高二阶段，课程内容的选择应该具有螺旋式。以动能定理为例，在电场能的性质和电磁感应的能量问题这两个方面都要用到动能定理，所以这部分内容的教学，一方面要对于动能定理进行简单的复习，另一方面要指导学生在电学中使用动能定理，尤其是结合电场力做功和安培力做功的特点来进行动能定理的教学，使学生对动能定理认识有螺旋式上升的过程。

      高三阶段，课程内容的选择应贴近社会生活。以动能定理为例，高考中涉及利用动能定理解题的问题都是从实际生产和生活中抽象出来。因此在高三动能定理复习时，不应该只是复习动能定理本身的概念和理解，而应该着重于利用动能定理解决实际问题，也就是说培养学生通过实际问题的建模能力来掌握动能定理的运用。

      （三）例谈课程实施

      1.课程实施的定义

      课程实施是指对已经设定的课程方案中的内容进行落实的过程。实际上就是通过教师来理解课程、执行课程的过程。课程的实施主要是通过课堂教学的变革来实现。

      2.从课堂教学的变革谈课程实施

      传统的动能定理的教学还是以讲授法进行教学，通过动能定理的推导、应用、总结步骤等方式进行。新课程的要求是培养学生的自主学习能力。因此，我们可以通过以“三步内化、自主课堂”为策略的课堂教学变革来改进动能定理的教学。

      第一步：自主内化，就是以学案为引导，自主学习动能定理的内容及应用，主要是通过自学可以知道自己已经掌握哪些内容，还不知道哪些内容。第二步：互助内化，通过小组展示、交流自主学习阶段的学习成果，使彼此得到启发，互相启发利用动能定理的解题方法。第三步：巩固内化，教师通过典型例题和变式训练来查漏补缺，进一步巩固学习的成果。

      （四）例谈课程评价

      1.课程评价的含义

      课程评价是指检查课程的目标、编订和实施是否实现了教育目的，实现的程度如何，以判定课程设计的效果，并据此作出改进课程的决策。课程评价体系的建立应该从评价内容、评价方式、评价标准、评价主体这4个方面来体现。

      2.基于目标的评价内容

      课程评价内容的确定要建立在课程目标和课程实施情况的基础上。以动能定理为例，前面我们已经设定了动能定理在不同阶段的课程目标，所以在确定评价内容时要和课程目标相统一，即高一阶段评价的内容主要集中在动能定理概念的理解和基本的应用情况；高二阶段评价的内容主要集中在动能定理在电磁场中的运用以及利用动能定理解决变力做功的问题；高三阶段评价的内容主要集中在动能定理在实际情况下的运用。

      3.基于多样化的评价方式

      在实际教学中，教师对学生的评价关系到民主、平等的教学氛围的形成，关系到学生个性的发展、人生观和世界观的形成。新课程的课程评价要求过程评价和结果评价相并重，也就是说不能单靠一张试卷来完成评价，要结合学生的自评或者互评，还可以通过教师反馈评价、生生互馈评价等多样化的评价方式来完成评价，比如说通过“我为同桌命题”等小活动来转化评价的方式。

      4.基于考试的评价标准

      所谓评价标准是指人们在评价活动中应用于对象的价值尺度和界限，是指相对于评价准则所规定的方面，所确定的优良程度的要求，评价标准有助于引导被评价者向何处努力的作用。以物理学科而言，评价标准就是考试的问题。在高中学习的不同阶段，我们可以设置不同层次的评价标准。以动能定理为例，高一的评价标准建立在如何从牛顿定律中摆脱出来，接受利用动能定理来解题；高二的评价标准建立在如何在电学问题中，在变力做功的情况下运用动能定理；高三的评价标准建立在如何在实际问题中提取物理模型领悟动能定理。

      5.基于多元化的评价主体

      传统评价主体的单一化和直线化导致评价缺乏民主性和全面性，新课程的评价主体由单纯的他人评价转向多主体评价，使评价活动变成学生主动参与、自我反思、自我教育、自我发展的过程。

      四、进一步的思考

      （一）不同知识点的统整

      由于高中物理是个庞大的体系，很多问题涉及的知识点可能不止一个，在很多的问题情境中，动能定理只是解题的一部分或者说是关键，但不是全部，也就是说我们可以通过不同情境下的动能定理的不同使用方法来对动能定理进行归类，制定在不同场合动能定理应该达到的要求，从而完成不同知识点的统整。

      （二）把“课程纲要”转化为“学程纲要”

      我们教师在制定课程方案时，可以让学生参与其中（最好是高三的学生），这样制定的课程方案才是真正符合本校学生的实际情况。同时我们可以把制定好的课程方案发给学生，让学生知道三年的课程规划和具体要求，对于学生学习的整体性的提高有较大的帮助。

      五、结束语

      物理学科课程方案的建设，可以有效改变当前物理教学的现状，同时提高教师的专业能力，从而满足新课程的要求，真正做到提高全体学生的科学素养。

      编辑手记：新课程要求教师转变角色，成为课程的组织者、引导者和促进者，这对教师的课程能力提出了更高的要求，那就是物理教师不仅要有教学意识，更重要的是要有课程的意识，并具备课程设计能力。本文以动能定理为例介绍了笔者进行高中物理课程方案建设的探索，在对高中三年物理学科教学整体规划的基础上进行三年一贯制的设计，具有极强的借鉴意义，堪称师本课程设计的典范。

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