高中物理课堂教学设计案例研究

高中物理课堂教学设计案例研究

观点与原理：

1.教学设计是教师在教学目标的指引下，对教学活动进行全面考虑、系统规划与预先策划，并根据

实际反馈的信息不断地调整教学活动的过程。

2.中学物理课堂教学设计可以分为教学目标设计、教学内容设计、教学策略设计、教学媒体设计和

教学评价设计。

3.新课程背景下高中物理课堂教学设计要突出物理课程标准提出的“知识与技能”、“过程与方法”、

“情感、态度与价值观”的课程目标。

案例：牛顿第一定律

一、教育目标

1、知道伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同论点和基本思想。

2、理解牛顿第一定律的内容和意义。

二、重点、难点分析

1、本节重点是牛顿第一定律，难点是力和运动的关系。

三、教具

伽利略理想实验的装置、惯性的小车和木块

四、课时安排：

1课时

五、教学过程：

提问：在骑车上学过程中，你是怎样使自行车加速的？又是怎样使自行车减速的？

学生：用力踩脚踏板时可使自行车加速；刹车时可以使自行车减速。

教师：用力踩脚踏板时，实质是通过链条传动给车轮施加了动力的作用，那么刹车使车子减速的实质又是什么呢？

学生：刹车时实质是通过橡皮对轮子施加了阻力的作用。

教师：通过这一生活常识可知：要使物体加速则需对它施加力得作用；同样要使其减速也需对其施加力的作用。那么力和运动究竟有何关系呢？本节我们就来探索这一问题。

板书：一、牛顿第一定律

实验：在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态。提出问题：怎样才能让小车运动起来呢?要用力去推它。从这个例子可以看出物体要运动，需要对它施加力的作用。那么力是使物体运动的原因吗?

这是一个运动和力的关系问题。这个问题在2000多年前人们就对它进行了研究，下面我们来回顾一下历史。

1.历史的回顾

2000多年前，古希腊哲学家亚里斯多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动。

这种观点的提出是很自然的。我们从周围的事情出发，很容易就会得到这个结论。如车不推就不走，门不拉不开等。这种观点统治人们的思想有两千年。

直到17世纪，意大利科学伽利略才指出这种说法是错误的，他分析到；运动的车停下来是由于摩擦力的原因，运动物体减速的原因是摩擦力。伽利略提出了自己的看法，他指出：物体一旦具有某一速度，没有加速和减速的原因，这个速度将保持不变。这里所指的减速的原因就是摩擦力。

为了证实结论的正确，他设计了一个理想实验（thought experiment），下面利用一个跟他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验。

实验：有两个斜面，把一个小球放到左边的斜面上，放手后小球从左边斜面上滚下后滚到右边的斜面上。在有摩擦力的情况下，到达右边斜面的高度比左边的释放高度要低。

伽利略所设计的实验是这样的：实验装置跟现在的一样，实验时若没有摩擦力，（当然没有摩擦力是不可能的，所以他的实验是想象中的理想实验。）我们看一下小球在这个理想实验中会怎样运动。

把小球放到左边斜面的某一个高度，放手后由于有加速的原因，所以小球会从斜面上滚下，越滚越快；到右边斜面时，由于有减速的原因，小球会越滚越慢。在没有摩擦力的情况下，小球应达到左边的释放高度。

改变右边斜面的倾角，倾角变小，小球要达到同样的高度，要在斜面上走更远的距离。当右边倾角为零时，小球将一直滚下去永远达不到左边的释放高度，这个速度将保持不变。

这个实验虽然是个理想实验，但是却符合科学道理的。

法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的论点，提出：如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

伽利略和笛卡尔对物体的运动都作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。牛顿总结了前人的经验，指出了加速和减速的原因是什么，并指出了这个原因跟运动的关系，这就是牛顿第一定律。

2、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

从牛顿第一定律可以看出：

范围：一切物体，包括固体、液体和气体。

条件：完全不受外力作用。

结论：运动状态保持不变，即原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持匀速直线运动。

自然界中的任何物体都和周围物体有相互作用，不受任何外力的物体是不存在的，所以牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态是一种理想化的状态，因而也无法按照字面意义来验证牛顿第一定律。它的正确性只能从与实验事实的推理相符合而得到证实。

教师：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。

3、惯性：

概念：物体具有的保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质，叫做惯性。

由于牛顿第一定律：一切物体总保持匀速运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。也就是说物体在没有受到外力作用的时候总处于静止或匀速直线运动状态，所以牛顿第一定律又叫惯性定律。

下面通过实验再来看一下物体具有惯性的例子。小车起动时，车上的木板向后倒；刹车时，木块向前倒。（提问：如何用惯性的知识解释这个惯性现象？）

引导学生对实验现象进行解析：施加推力前，小车和木块处于什么状态？。当给小车施加推力后，分析小车和木块会发生什么变化？

4、力的科学概念

通过刚才我们的大量分析，我们可以看出力不是维持速度的原因，而是改变物体运动状态的原因。

5、布置作业：

（1）阅读书P47上面的材料（2）P48 练习一

评析：本案例中首先是教学目标的设计存在问题，只有知识与技能目标。过程与方法和态度、情感与价值观的课程目标缺失。同时，规范的教学目标要包括四个要素：一是行为主体必须是学生而不是教师，因为判断教学有没有效果的依据是学生有没有获得具体的进步；二是行为动词必须是可以测量的、可评价、具体而明确的，否则就无法评价；三是行为条件是指影响学生学习结果的特定的限制与范围，为评价提供参照的依据；四是表现程度指学生学习之后预期达到的最低表现水平，用以评价学习表现或学习结果所达到的程度。以此作为标准，本案例的教学目标设计没有达到要求。

其次，采用的是讲解与实验验证的教学方法设计，违背了科学规律发现的本质，应该采用科学探究模式的教学设计。科学探究设计如下：第一阶段：采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。这样的设计既让学生了解了科学发展的历史，体会到知识的形成过程，同时又以伽利略的推理思想对形式进行了科学态度与科学方法的教育。