基于核心概念的有效物理知识应用教学初探&以“小球碰撞”教学设计为例_物理论文

基于核心概念下的高效物理知识应用教学初探——以《小球碰撞》一节的教学设计为例，本文主要内容关键词为：高效论文,小球论文,为例论文,教学设计论文,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。

      提高学生的科学素养是目前我国科学教育的一个基本目标，对科学概念的理解是科学素养中的重要组成。随着核心概念的提出，人们也逐渐意识到核心概念在教学中的重要意义。核心概念是指已经经过检验且位于学科中心，对广泛的自然事物和现象具有解释力，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值，具有很高的抽象与概括程度的关键性概念、原理和理论[1-7]。动量和能量的守恒作为高中物理的核心概念，在处理与动力学有关的问题中经常涉及。为了切实执行“教师为主导，学生为主体”的教学原则，进一步将“基本理解”转化为“基本问题”，以问题为驱动来精心设计教学活动，促进学生对核心概念的深入理解，笔者尝试将这种教学理念应用在动量守恒定律的应用——《小球碰撞》一节的教学中。

      一、教学内容分析

      本节课是一节物理定律应用课，重点是学习“碰撞过程遵循的规律”。在学习了机械能守恒定律的基础上，学生学习了自然界中更为普遍的能量守恒定律；在学习了有关动量的概念和动量定理的基础上，学生通过实验探究和理论推导，得到了动量守恒定律，并指出它们都是自然界中最普遍、最基本的定理[8]。碰撞问题所研究的是两个或多个物体的运动情境，它们所构成的系统在运动过程中同时遵循能量和动量守恒定律。根据碰撞的特点，本教学过程从生活中打台球的实例中抽象出所要研究的物理问题，在此基础上进行一系列变式创设教学情境，吸引学生开动脑筋，恰当地利用数学表达式帮助学生理解动量和能量守恒的概念，进而体会物理学中守恒的思想。在处理问题的过程中发现问题、分析问题并及时解决问题，通过联系实际归纳总结碰撞问题遵循的规律，帮助学生实现对核心概念的深层次理解和迁移应用。

      二、教学流程

      遵循学生的认知规律，重视方法的教学是新课程的教学理念，也是本节课的核心指导思想。据此，教学框架流程如下：

      创设问题情境—核心概念—变式分析—总结提升—核心概念。

      在具体的教学活动中，主要通过以下环节展开：

      1.从生活情境导入，引出物理问题

      此环节的目的是通过情境引入，让学生领悟生活中物理问题的存在，将较简单的实际情境抽象为与之对应的物理问题，主动地投入到学习之中。通过抽象加工出的例题，让学生回顾、复习已经学习过的两个核心概念——动量守恒定律和能量守恒定律。通过进一步设问，借助学生头脑中已有的生活经验，强化学生对弹性碰撞问题的理解。

      教师：播放生活中打台球的视频，抽象出物理问题：如果A、B两个小球的质量分别为

和

，小球A沿光滑水平面以速度

与静止的小球B发生弹性正碰，求碰撞后A、B小球的速度分别是多少？

      学生：根据题设条件分析，得出此碰撞过程为完全弹性碰撞，满足动量守恒和机械能守恒，据此可解出碰后小球A和B碰后的速度分别为：

      

      2.变式比较，实现对核心概念的基本理解

      此环节的目的是通过针对例题的两个变式，让学生通过思考和探讨，加深对核心概念的理解，提高学生在新物理情境中发现物理问题，并应用恰当的研究方法得出结论的应用和探究能力。

      

      变式2 若两个小球A和B碰撞后粘在了一起共同运动，则在碰撞过程中系统机械能损失了多少？并据此分析

和

在满足什么关系时系统机械能损失最大，并举例说明。

      学生：此碰撞属于完全非弹性碰撞，根据相关知识可得碰撞过程中系统机械能损失为：

      

      教师：碰撞过程涉及碰撞的能量传递和转化。实际的碰撞过程，系统损失的机械能转化为系统的内能和声能，但总的能量是不变的，即满足能量守恒定律。

      3.变式迁移，达成对核心概念的深入理解

      此环节的目的是通过认知冲突，让学生从更深层次理解核心概念，培养和发展学生在知识迁移应用时注意联系事实的思维能力，让学生自觉地把物理知识运用到具体的生活情境中，拉近物理与生活的联系，感受科学与社会和生活的联系，提高学生在新的情境下解决实际问题的能力。

      

      变式4 如果碰后小球A的动能变为原来的

，则碰后小球B的速度可能是多大？

      学生：类比上面的分析得出两个结果，分别为

和

。

      教师：这两个问题就这样解决了吗？在碰撞发生的过程中，要满足哪些规律？（让学生讨论这两个变式的结果）

      学生讨论，教师巡视点拨。

      学生：变式4的第一个结果，碰后小球A的速度依然大于小球B的速度，不符合实际；第二个结果碰后总的动能增加了，不符合实际。所以，这种情况不可能发生。变式3经过验证，符合实际情况。

      4.总结提升，建立科学概念

      教师：总结一下解决碰撞问题要遵循的原则。

      学生：（1）系统动量守恒原则；

      （2）不能违背能量守恒原则（动能不增加）；

      （3）物理情景可行性原则：

      ①若碰前同向运动：碰撞前，小球A追上小球B发生碰撞，所以有碰前

；碰撞时，两球之间是斥力作用，因此前者受到的冲量向前，动量增加；后者受到的冲量向后，动量减小，即碰撞后A球位置在后，所以有

。

      ②若碰前相向运动：碰后两物体的运动方向不可能都不改变。

      5.反馈练习，巩固科学概念

      

      学生：依据建立起来的科学概念，解决实际问题。

      三、教学后记

      在高中物理教学中，学生是否理解和把握物理概念，尤其是核心概念，对后续知识的学习与建构会产生极大的影响。但物理概念比较抽象、枯燥，学生学习起来难免会感觉困难、乏味。利用生活中的现象，应用多种技术手段创设能激发学生问题意识和探究欲望的教学情境，促使学生围绕自己身边的问题展开探究，使学生感到物理就在生活中，拉近物理与生活的距离，感受科学与社会和生活的联系，这不仅能激发学生的学习兴趣，增强学习的内驱力，同时也能提高学生应用物理知识的能力，让我们的课堂教学更为有效。所以，教师在进行教学时要将抽象的物理规律与生活联系起来，设置生活化情境，激发学生的好奇心，使他们更好地掌握核心概念和规律，为后续学习打好基础。

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