谈新课程中“力的分解”教学设计，本文主要内容关键词为：新课程论文,教学设计论文,分解论文，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、教材分析
这节课是“相互作用”这一章的最后一节，也是学生学习“力的处理方法”比较困难的一节，难度来自于两个方面：一是“力的效果”比较抽象，学生难于把握的是把力沿什么方向分解的问题；二是应用数学知识解决物理问题的能力要强，故教学设计的重点放在如何解决问题难点上。
教材的编写思路如图1：
图1
二、三维教学目标
知识与技能
(1)知道分力的概念及力的分解的含义，了解力的分解的一般方法。
(2)知道力的分解遵守平行四边形定则，平行四边形定则和三角形定则都是矢量运算法则。
(3)理解力的分解的依据，能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算。
过程与方法
(1)通过设置问题，启发学生思考，启迪学生的思维。
(2)通过组织不同类型的实验，训练学生明辨是非、格物致理的能力，体验“力的实际效果”。
情感、态度与价值观
(1)通过组织探讨和探究实验，培养学生的合作精神，使学生体会到在相互交流和合作中可以提高自己的学习能力。
(2)让学生初步体会到物理学中的和谐美及统一美。
(3)通过分析实际问题，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学精神和实事求是的科学态度。
三、教学过程设计
总体设计思路：本节教科书是通过例题来说明如何根据力的实际效果和需要来进行力的分解。实际上，学生接受的难度是很大的。为此，教学过程设计中应特别强调用实验来引领学生，让学生观察和体验“力的实际效果”。（课前布置好学生要带的一些简要实验器材）
第一方面：实验设计
对于力的分解，学生难于把握的是把力沿什么方向分解的问题。因此教学中先通过实验和实际问题情景让学生感知“力的实际效果”，这样最能体现让学生自主探究问题的解决方案。让学生知道，根据实际效果确定两分力的方向，然后运用平行四边形定则进行分解。在分解力的同时，明确力分解的基本思路，训练学生用作图法和计算法处理问题的能力，强化“等效替代”的方法教育。
教学过程：可用多媒体演示。通过拖拉机拉着耙，拉力是斜向上的实例，引入课题并提出问题：拉力产生的效果是怎样的？
组织学生思考、讨论。也许学生会提出各种不同的问题，这时不要立即得出什么答案。然后在学生争论的基础上，设计3个不同类型的简单实验。
［实验1］第一个实验由学生自己完成。实验目的主要是让学生探究出重力的效果究竟是怎样的，学生的思维障碍在于斜面上物体所受的重力有压支持面的效果，并没有其他的效果，因此设计从这个角度出发，把一物块放在薄塑料板上，观察塑料板的形变，从而理解了这一效果。
图2
斜面上物体受到的重力可分解为垂直于斜面和平行于斜面的两个分力是一种常见的分解方法，要指出这样分解是因为物体在重力作用下一方面压斜面，一方面要沿斜面下滑。
为了观察物体压斜面的效果，在一个直角木支架上，用塑料垫板作斜面。将一用橡皮筋拉着的小车放在斜面上，观察塑料垫板和橡皮筋的形变（如图2所示）。
改变小车上的砝码数目，观察塑料垫板和橡皮筋的形变。从塑料垫板和橡皮筋的形变随小车和砝码总重的变化情况，可以明显看到小车所受重力对斜面和橡皮筋产生的作用效果：垂直压紧斜面和沿橡皮筋方向拉紧橡皮筋的效果。
实验虽然看似简单，但最能说明问题。因为学生理解它的作用效果最容易——橡皮筋伸长了，塑料垫板弯曲了，因而学生能较容易地探究出分解的依据——根据力的作用效果来进行力的分解。
解读与思考：这一实验是学生在教师指导下自己完成，为什么要这样做？这次课程改革十分强调科学探究在科学课程中的作用。这套教材中并没有“科学探究”这个栏目，科学探究是一类教学活动。浏览教材就会发现，“演示”栏目和“实验”栏目里只写用什么器材、进行什么操作、注意观察什么，而几乎都没有把实验的现象写出来，更不写由此得出的结论。这样做的目的是让学生练习观察，并从观察中自己得出结论。在这样的学习中，学生不仅可以提高观察与推理的能力，而且会逐渐形成观察与思考的习惯，不做思想的懒汉。
［实验2］第2个实验由师生共同完成。实验目的在于让学生探究斜向上拉物体有向上提的效果。学生的思维障碍在于斜向上的拉力有水平向前拉物体的效果是明白的，但对竖直向上提物体的效果则不容易体会。因此设计从这个角度出发，把一物块放在台秤上，观察台秤的读数，从而让学生理解了这一效果。
作用于平面上的物体的拉力分解为水平向前的分力和竖直向上的分力，这也是一种常见的力的分解。这可以通过如图3所示的演示实验来加以说明。将物块放在弹簧台秤上，让学生注意台秤的指针，然后作用一个水平拉力，再使拉力的方向从水平方向缓缓向上偏转，台秤示数逐渐变小，说明此拉力有竖直向上提物体的效果。
图3
解读与思考：这个实验是教师与学生共同探究、演示完成的，其过程十分重要，要求学生观看与思考。过去教学中强调的是如何把知识讲清楚，现在要强调的是自主探究、充分展示过程和方法，实现学习方式的多样化。贯彻从生活走向物理，从物理走向社会，突出STS思想，展现物理科学的人文价值。同时在实现三维教学目标中，要重视基础知识、基本概念和规律的教学，重视循序渐进教学原则的贯彻，重视实验及实践活动的设计，为不同潜能学生的发展提供空间。
［实验3］第3个实验是要求学生合作进行。实验目的在于理解向下的力产生的效果，全体学生做，让学生学会合作。这时学生的思维障碍是对竖直向下的力产生的效果不容易体会。因此设计从这个角度出发，二人合作，体验“力的实际效果”。
每两位学生配合，如图4所示。一人手撑腰，形成图示形状，另一人在膀的拐弯处用一竖直向下的力，感受向下的力所产生的效果，然后再相互调换。这时会体验到人的腰部受压力，肩部受拉力，同时，使学生体会到在相互合作、交流中可以提高自己的学习能力，有利于知识的理解和学习。
图4
解读与思考：这是一个合作性探究实验。改变学生的学习方式是当前教改的一大任务。“改变学习方式”的核心是让学生不做被动的“受教育者”，而是做一个主动的“探索者”。这里所说的探索，当然包括常说的科学探究，它是一种精神，在一定程度上可以说，人们对未知事物的探求精神是与生俱来的。科学教育应该保护并发扬青少年的探究精神。因此，物理教材从整体上是以探究的思路展开的，但不限于此，学生的活动也不限于实验活动。学生在学习活动中应该主动地动脑、动手，产生疑问时进行思考、动手操作、相互讨论等等。
对以上3个实验进行小结和分析，进一步理解“力的效果”，为下一步的数学运算做好准备工作。
第二方面：力的分解中的数学应用
通过实验培养学生的观察能力、实验设计能力，在实验中层层设置问题引导学生回答，自然自主地找到分解的依据：根据力的实际作用效果进行分解，从而确定两个力的方向，进而提问方向的确定和如何作出平行四边形等问题。然后通过每一实验中的力的效果图，让学生“独立思考，同伴交流，师生互动”，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。同时，让他们进一步理解力的分解的依据，知道力的分解遵守平行四边形的定则，能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算。
这里，以第3个实验为例，进行数学求解：
通过以上的学习活动，本节课的三维教学目标得到真正的落实：学生知道了分力的概念及力的分解的物理含义，了解力的分解的一般方法，理解力的分解的物理依据，能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算，通过设置问题，启发学生，组织探究实验，训练学生格物致理的能力，培养学生的合作精神，使学生了解到物理规律与数学规律之间存在的和谐美，从而产生愉悦和成功的情感体验。另外，对于基础较好的学生还可以介绍“正交分解法”，以扩大其知识面。
接着进行例题讨论，巩固所学知识（略）。
四、教学设计的几点体会
(1)本节课的教学设计已经打破了教材的框框，以实验为引导，组织和实施教学，这主要考虑的是本节课对学生来说，是由抽象到具体、由理论到实践、由教师讲解到自己探究的转变。过去我们强调的实验，主要所指为操作技能，现在强调的实验，除了操作技能外，希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习。
(2)过去的教材强调的是如何把知识讲清楚，本节课强调的是自主探究、充分展示过程和方法。过去几十年教材是纯叙述式的教材，现在的新教材改变为有利于学生自主探究学习的教材。
(3)以前讲知识时，为了提高学生的解题能力，进行了数学知识的补充和拓宽，用数学知识来求解，补充了余弦定理等。但从学生接受的情况来看，效果很不好，学生练习时感到十分困难。这是什么原因呢？一方面，学生的几何知识和三角函数知识不牢固；另一方面，学生对合力与分力之间的等效关系缺乏感性认识；再者，学生把数学知识迁移到物理问题的解决中能力还不强。因此，教师对教学内容的拓宽和引申，要符合学生的认知能力和水平。如果教学内容的拓宽脱离学生的认知能力和水平，将会导致教学效率的低下。本节课中由于受到数学知识的限制，故在选择例题时要运用学生熟悉的直角三角形知识进行分析，不牵涉到一般的三角形问题。如果要牵涉到一般三角形问题，则可用作图法解决。
(4)这节课应该说达到了预期的效果，引导学生解决了力如何分解的问题，课堂互动效果十分明显。但是有的细节问题应该再强化一些，例如学生的作图问题，应进一步明确作图的一般步骤和方法，学生对于三角知识的应用还需要适当加强等。