第２８卷总第３７３期 物理教学探讨 Ｖｏ１．２８ ＮＯ．３７３ ２０１０年第３期（上半月） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ） ３．２Ｏ１Ｏ ．７１． 细化活动设计提高教学效率 ——《简谐运动》教学设计 肖 建 高淳县湖滨高级中学，江苏省高淳县２１１３１６ 摘要：本文以《简谐运动》教学设计为例阐述了如何细化活动设计，提高教学效率。 关键词：简谐运动；Ｘ—ｔ图像；教学设计 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６１４８（２０１０）３（Ｓ）一００７１—３ 在新课改中如何实现三维目标的教学，教 从生活走向物理。通过弹簧振子的ｚ—ｔ图像的获 学设计是一个重要的环节。建构主义认为“离开 得与分析的系列活动建构简谐运动的概念，同时 学习主体有意义、积极的建构就不可能有新知识 体验科学探究过程中的方法与策略，提升学生的 的获得”。因此在教学中，应以问题为起点、以活 自主探究能力。通过心电图仪的研究让物理走向 动为主线、以建构为核心进行教学设计，精心研 社会，增加对科学持续学习的兴趣和动力。 读教材内容，将学生要掌握的知识和相关的技能 ２ 学情分析 合理串起来，通过精细的活动设计，更有效地实 （１）学生对运动有一定的了解，知道如何用 现知识的建构。本文以人教版３—４第十一章第一 运动学的概念区分质点所做的简单运动。 节《简谐运动》为例，谈谈如何细化活动设计。 （２）学生具备三角函数等相关的数学知识。 １ 设计思路 ３ 教学目标 在传统的教学中，“简谐运动”概念是从动 （１）知识与技能：①认识弹簧振子。②通过 力学的角度定义，而学生已习得的质点运动的概 观察理解简谐运动的振动图像是正弦曲线。 念大部分是从运动学的角度人手的。如果从动力 （２）过程与方法：经历简谐运动运动学的探 学角度定义，学生会认为是在用特殊方法研究特 究过程，领悟用图像描述运动的方法。 殊运动，难以把新运动纳入到已有的知识架构 （３）情感态度与价值观：体验物理的逻辑 中。新课程标准中“简谐运动”概念是从运动学 美，规律的统一美，感受自然科学魅力。 特征的角度构建。建构主义教学观认为，学习不 ４ 教学重点 是把外部知识直接输入到心理的过程，而是主体 简谐运动的振动图像形成与认识。 以已有的经验为基础，通过与外部世界的相互作 ５ 教学难点 用而主动建构新的心理表征的过程。所以本设计 简谐运动的振动图像建立的方法。 从学生已具备的运动学ｚ—ｔ图像人手，展示未知 ６ 教学仪器 运动 —ｔ图像，让学生起疑。通过生活中熟悉的 钢尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、橡皮筋、 振动现象的研究，获得机械振动的概念，使学生 气垫弹簧振子、微型气源、投影仪。 因素的发展。 参考文献： ． ４ 结束语 ［１］林崇德．关于创造性学习的特征［Ｊ］．北京大学学 总之，在新课标下的中学物理课堂教学中， 报，２００７，ｌ：５６—６３． 创新教育应成为我们实施素质教育、培养新世纪 Ｅ２］余雷．物理学创新思维［Ｍ］．贵阳：贵州民族出版 社，２００５． 人才的重要组成部分。为了提高学生的整体素 ［３］阎金铎．物理课程论［Ｍ］．南宁：广西教育出版社， 质，全面培养学生各方面的能力，特别是观察能 ２００４，ｌ２（１）． 力、想象能力、分析能力和创造能力，我们必须加 ［４］王辉林．开展课题研究，培养创新人才［ｊ］．物理教 强物理课堂教学的研究，充分发挥其教育教学的 学．２００１，１． 功能。 （栏目编辑 张正严） 物（Ｓ） ３。２Ｏ１０ ．７２． 理教 学探讨 第２８卷总第３７３期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ２０１０年第３期（上半月） ７ 教学过程 ７．】 课前相关知识准备： 复习：匀速直线运动ｚ—ｔ图像如图ｌ示、自由 落体运动的ｚ—ｔ图像如图２示（用投影仪投影）。 图 １ 图２ 投影说明：不同的ｘ—ｔ图像描述不同的 运动。 ｘ－－Ａｓｉｎｅｏｔ一 、 一 …… ．． 猜想：已知某质点的ｚ—ｔ图像如图３示，猜想 质点做何种运动？ 设计意图：课前让学生判断物体的ｚ—ｔ图像 所对应的运动，帮助学生回忆已经学过的知识。 进一步了解不同的ｚ—ｔ图像可以描述不同的运 动，反之不同的运动有不同的 —ｔ图像。并以该 知识架构为新知识的生长点，探究ｚ—ｔ图像为正 弦函数时对应的是什么运动（简谐运动）？使学生 产生疑问和强烈的好奇心。 ７．２ 机械振动（振动）概念的构建过程 动画投影：树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的 摆动。 问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是 直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体 各部分运动情况有相同的、不同的，它们的运动 有什么共同特征？ 答：以上各种运动具有相同的特点：往复性、 周期性。 板书：①机械振动：物体（或物体的一部分） 在中心位置两侧做往复运动。②平衡位置：物体 原来静止时的位置。振动是机械振动的简称。 活动：让学生将手中的钢尺，橡皮筋振动起 来，体验机械振动。 － 设计意图：通过活动使学生对机械振动获得 充分的感性认识。 ７．３ 简谐运动概念构建过程 （１）弹簧振子模型的建构过程 演示实验：气垫弹簧振子的振动，引导学生 观察振子的运动特点。 动画演示：气垫弹簧振子的振动。 讨论：ｎ．没有气垫与有气垫时，振子受到阻 力大小有什么不同？ ｂ．有什么办法让滑块保持长时间运动？ ｃ．弹簧的质量与滑块的质量关系是什么？ 板书：③弹簧振子是一个忽略摩擦和弹簧 质量的理想模型。 问：以前还学过哪些理想模型，建立这些模 型的方法有何共同点？ 设计意图：通过弹簧振子模型的建构过程， 进一步渗透理想模型的研究方法。 （２）弹簧振子的运动学特征的教学 问：从弹簧振子的动画中观察振子的运动情 况，猜想弹簧振子的ｚ—ｔ图像是什么？并试着画 出草图。 讨论：如何用实验的方法获得弹簧振子的 ｚ—ｔ图像？ ①弹簧振子的位移图像获得方法的教学。 活动一：分析研究弹簧振子多媒体动画，演 示图像获得的办法。 问题１：猜想纸带不动时，振子描绘的图像？ 动画展示结果。 问题２：猜想纸带匀速运动时，振子描绘的 图像？动画展示结果。 问题３：两次的图像相同点和不 点是什么？ 问题４：以质点振动的平衡位置为坐标原 点，质点振动的方向为纵坐标，纸带运动方向为 横坐标，请讨论每个坐标对应物理量是什么？ 问题５：振子描绘的图像可以认为是弹簧振 子的ｚ—ｔ图像吗？ 活动二：一位学生手拉纸带，另一学生模拟 弹簧振子的振动。提示学生分两次操作，第一次 纸带不动，第二次纸带缓慢匀速运动，两次均需 分析不同时刻手所在的位置，找出区别与联系。 讨论：其它模拟弹簧振子的方法：如水射 水法，激光照射法等，观察振动物体的图像。 设计意图：第一个活动让学生猜想并画出简 谐运动图像，充分发挥学生的主观能动性。第二个 活动通过多媒体动画分析图像获得的方法。第三 个活动让学生体验图像获得的方法，并通过讨论 其它方法来拓展学生的思维，激发学生的兴趣。 第２８卷总第３７３期 ２０１０年第３期（上半月） 物理教学探讨 Ｖ０１．２８ Ｎｏ．３７３ （Ｓ） ３．２Ｏ１０ ．７３． Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ②对获得的ｚ一￡图像研究分析： 活动一：研究前面得出的弹簧振子的ｚ—ｔ图 像，讨论图像上每一点对应的时刻、位移大小和 方向、运动方向。 教师点评：动画演示分析。 （２）简谐运动与单位圆的动画显示与分析 （如图５）。 （３）简谐运动图像中的位移和速度 向、路 程和位移大小分析。 例 一质点做简谐运动时，其振动 像如 图６。由图可知，在ｔ。和ｔ 时刻，质点运动的（ ） 问题１：将振子描绘的图像对比课前预备知 识图３，能得出哪些可能的结论？（目的是为了让 学生猜想弹簧振子的运动是正弦曲线。） 问题２：如何证明弹簧振子的ｚ—ｔ图像是正 Ａ．位移相同 弦图像？ Ｂ．位移不相同 活动二：理论研究法： Ｃ．速度相同 方法一：利用几个特殊点写出正弦解析式， Ｄ．速度不相同 在图像上任取几点的坐标，代入检验。 方法二：将测量得出的数据用计算机拟合。 …～活动三：实验验证法： Ｘｏ ｔ：一 学生分组实验研究弹簧振子的运动，让气垫 Ｏ 弹簧振子振动，学生得出弹簧振子的振动图像， —粕 ．？… ． 让学生测量振动图像，用正弦函数的“五点法” 测出不同时刻的位移，并用代人法和拟合法验 证。然后再在课堂上交流，老师纠正点评。 设计意图：知识与技能可以在实际的应用中 板书：④弹簧振子的运动学特征：位移图像 得到巩固，充分利用不同的表现形式以加强学生 为正弦图像。 知识的迁移能力。第一题设计为图形获得方法的 板书：⑤简谐运动：如果质点的位移与时间 再次运用，即由运动情况得出图像。第二题通过 的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像 单位圆与正弦图像更好理解数学知识与物理现 （ —ｔ图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简 象结合的外在美。第三题与第一题相反，是逆向 谐运动。 思维过程，通过图像描述分析运动情况。 提问：同学们刚才用手拉纸带的运动是否为 ７．５ 图形描述运动的方法在生活中的应用 简谐运动？３９什么？ （１）阅读教材和资料了解以下仪器的使用： 设计意图：第一个活动让学生理解简谐运动 心电图仪、地震仪。 位移图像的物理意义。并通过问题１呼应课前质 （２）查找资料找出图形描述运动的示例。 疑。第二个活动让学生掌握如何用数学方法判断 设计意图：通过心电图仪的研究让物理走向 所得的曲线为正弦曲线。第三个活动让学生实验 社会，增加对科学的持续学习的兴趣和动力。 ８ 教学反思 得出图像并用活动二的方法来证明曲线为正弦 简谐运动教学在传统教学中很少设计相应 曲线。增强学生的动手能力和数据处理能力。 的活动，不利于学生的知识建构，本节课利用不 ７．４ 图像获得方法的巩固与运用 同活动充分展现知识的形成过程和研究的方法， （１）用弹簧竖直悬挂的钢球的振动（如图４） 调动学生的积极性和主观能动性。从课后的反馈 是否为简谐运动？通过讨论，要求说出获得图形 来看，很好地完成了教学目标。案例设计过程中 的方法及判断的依据。 的一点启示：针对每一个教学环节，概念、规律等 知识的本位教学应尽可能多角度多方式呈现给 学生。知识学习中涉及到的方法技巧和策略应及 时向生活中渗透和应用即从生活走向物理，从物 理走向社会。另外在概念课的教学中也应尽可能 让学生探究发现，真正体现学生主体、教师主导。 （栏目编辑 张正严） 图４
