专题教学设计(概念教学).ppt

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1、第三专题 WULI课堂教学设计,丘名实,本专题按照不同课型分五个单元进行探讨，分别是：第一单元“物理概念教学设计”；第二单元“物理规律教学设计”；第三单元“物理实验教学设计”；第四单元“物理复习教学设计”和第五单元“物理习题教学设计”。,第一单元 物理概念教学设计 物理学科知识是由为数不多的基本概念、规律和原理为主干而构成的完整体系，基本物理概念是构成物理学大厦的基石。在物理教学中，物理概念的教学是进一步进行物理规律教学的基础。,在本单元中，我们将用两节篇幅展示物理概念教学设计的主要内容：第一节“学生的前认知对建立物理概念建立有什么作用”，将对比一些概念在物理学和生活中的含义，探讨前概念的作用

2、以及概念转变的教学策略；第二节“如何设计物理概念教学过程”，将对物理概念教学设计的整体思路和流程进行总结、梳理。在两节中还将运用典型的教学案例，具体分析其中物理概念教学设计和实施的成功与不足。,第一节 学生的前认知对建立物理概念有什么作用 我们经常看到，许多教师是这样进行“摩擦力”新课教学的：首先通过举例说明日常生活中有关摩擦力的现象，引入教学课题，分析典型的现象后，给出摩擦力的定义，再运用演示实验，讲解影响摩擦力大小的因素。接着介绍摩擦力的应用，最后通过解决相应的例题深化对摩擦力的理解。,在这种教学设计中，教师有意无意地把学生视为接受知识的容器，漠视学生在生活体验中自发建构的关于摩擦力的认识

3、，忽视学生在建构物理概念过的主观能动性，满足于使学生死记硬背物理概念，对概念的理解也仅仅停留辛表面意义上。特别是学生头脑中与科学认识相异的前概念并未受到挑战，经过一段时间，学生对该概念的理解又回归到原有认识，在新的问题情境下连连出错。,根据新的课程改革理念，物理教学在重视基本知识与技能的同时，还要关注学生的前认知，关注其建构物理概念的过程，在此过程中使学生体验到自主获取奥苏贝尔有这样一句名言：“影响学习的唯一最重要因素，就是学习者已经知道了什么，要探明这一点并应据此进行教学。在进行物理概念教学的设计时，我们首先要自问：学生对将要学习的物理概念已有什么认识?他们的原有认识对物理概念的建立有何作用

4、?针对前概念与所学物理概念基本一致或有矛盾的不同具体情况，应采用什么样的教学策略?,下面我们来分析以下案例，探讨学生的原有认识在物理概念建立过程中的作用，以及对应的教学策略。,【案例分析】摩擦力(视频材料311A)教师：首先，让我们轻松一下，欣赏一部影片的片断。这是小鬼当家当中的几个片断，你怎么评价片中的小主人公?学生1：他用自己的智慧打败了他们。学生2：他能利用各种地理环境和工具，与比自己强大的坏人作斗争。学生3：我认为他能运用物理知识去对付坏人，一点也不害怕。,(通过放映小鬼当家中小主人公利用珠子、油等减小摩擦，与歹徒周旋的片断，使学生忍俊不禁。在轻松的课堂氛围下，自然引入研究课题。但问题

5、的指向性不足，致使大多学生的回答与本节的研究主题联系不紧密。教师应适时发问：小主人公运用了什么物理知识?以了解学生有关摩擦力的原有认识。)。,教师：小主人公巧妙地利用了摩擦力的知识惩治了坏人，保护了自己。今天让我们一起走近摩擦力。摩擦现象在我们的生活中随处可见，你感受到了摩擦力的存在吗?你用什么方法?试一试。(学生利用书本、笔、桌子等，体验摩擦力的存在。)(教师通过随手取材实验，让学生通过体验，唤起自己根据生活经验得到的关于摩擦力的认识。),教师：谁能告诉大家，你是怎么做的?你的感受是什么?学生1：我在空中挥手会很轻松，在桌面上推动会很吃力。学生2：我用笔写字时会感受到摩擦力的存在。学生3：我

6、用双手把书压在中间，手有被向下拉的感觉。(学生陈述了关于摩擦力的感受，为教学提供了可供归纳、总结的素材。),教师：正像同学们所感受的这样，两个相互接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动的时候，就会在接触面上产生一种阻碍它们相对运动的力，我们把这种力就称之为摩擦力。(虽然学生1、2说出了摩擦力存在的条件，但并非所有学生都具有这样的认识，这里教师应引导全班同学进行知识意义的建构，结合学生的感受深入讨论“接触面”、“相对运动”、“阻碍等关键词的含义，区别“要发生相对运动”与“发生相对运动”的不同含义。或让学生举例说明，使之明晰化。),根据你的经验，再结合你的感受过程，想一下，当一个物体在另一个物

7、体表面滑动的时候，这个摩擦力大小可能和哪些因素有关?学生1：我觉得会和物体所受的压力有关，压力越大，摩擦力越大。教师：这位同学不仅提出了自己的猜想，还提出了假设，摩擦力与压力可能有什么关系。学生2：可能和速度有关，速度越快，摩擦力越大。学生3：我认为应该是速度越快摩擦力越小。学生4：由于物体是在另一个物体表面滑动，所以应该与表面的粗糙程度有关，粗糙程度越大，摩擦力越大。学生5：可能和接触面积有关，接触面积越大，摩擦力越大。学生6：应该是接触面积越小摩擦力越大。,(教师通过提问，引出学生基于日常经验的关于摩擦力大小的认识。学生的有些前概念与科学概念相异。刨设宽松的交流环境，让他们表达出自己的想法

8、，有利于概念转变的进行。其中，有关摩擦力与压力、粗糙程度关系的理解与科学概念一致，可以通过教学进一步强化和发展。而认为摩擦力可能与速度和接触面积有关。则属于原认知中的错误成分，需要通过教学过程转变。),教师：我们用实验先来验证压力和接触面的粗糙程度这两个因素对滑动摩擦力大小的影响。你们的桌面上有老师准备好的弹簧测力计、木块、钩码和粗糙程度不同的三个平面，另外还有一张实验记录单。今天，我们进行一次组间的合作，由第二大组来验证压力对滑动摩擦力大小的影响，由第二大组来验证接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响。好，开始设计实验。(科学猜想的正确与否要通过实验等来检验，这体现了科学探究的本质。教师采用

9、了半开放的探究教学策略，给定实验器材，由学生自主、合作进行实验设计和操作，切合初中生的认知水平。但教师对学生提出的错误假设未做处理，应当让提出速度和接触面积也会影响摩擦力大小的学生验证自己的猜想，通过分析、讨论实验结果，实现概念转变。),第一组代表：我们的猜想是摩擦力大小和压力大小有关系，假设是压力越大，摩擦力越大，压力越小，摩擦力越小。我们要控制的变量为接触面粗糙程度、面积，以及拉动木块的速度。实验步骤分为四步：第一步是将弹簧测力计指针调零；第二 步是用弹簧测力计水平直线匀速拉动木块，读出此时示数为02 N；第三步，在木块上加一个钩码，用弹簧测力计匀速拉动木块，读出此时示数为07 N；第四步

10、，在木块上放两个钩码，用弹簧测力计匀速拉动木块，读出此时示数为12 N，因此我们得出的结论为：接触面粗糙程度相同，接触面积相同，拉动木块的速度相同，这时压力越大，摩擦力越大；压力越小，摩擦力越小。,第二组叙述了研究摩擦力与接触面粗糙程度的情况。(学生通过实验。深入掌握控制变量的方法，验证了有关猜想。深化了对摩擦力的认识。)教师：通过实验我们验证了影响摩擦力大小的两个因素，即压力和接触面的粗糙程度。值得高兴的是，我们利用科学探究的方法所得出的两个结论和科学工作者通过大量的科学实验得出的结论是一致的。(教师指出同学们通过科学探究得到的结论与科学家的结论一致，使学生的认识与科学概念进一步统一，使他们

11、体验到探究成功的喜悦。),下面我们再来轻松一下。展示几种外观奇特的自行车。教师：没想到自行车还会设计成这样吧?其实大家仔细观察一下自行车，就会发现在使用它的过程中有很多地方都存在着摩擦力，那你认为，哪个地方的摩擦力大一点好，哪一个地方的摩擦力小一点好?而在实际中又用到了什么方法来达到这些目的?(教师以学生非常熟悉的自行车为载体，提出有关摩擦力的问题，以提高学生应用物理知识的能力，深化对摩擦力概念的理解。),学生：我在这里找到了5处(分别指出在车把、闸、车把转轴、脚蹬、车轮转轴处存在的摩擦力，以及它们应该较大还是较小。)教师：同学们补充一下，该如何增大或者减小这些摩擦力?学生1：(把手)增大接触

12、面的粗糙程度来增大摩擦力。(车闸)增大压力来增大摩擦力。(轴的部位)加一些润滑油来减小摩擦力，轮胎上的花纹可以增大摩擦，后轮上的摩擦应该是越大越好，前轮上的摩擦越小越好。学生2：我不同意他的观点，如果前轮没有摩擦就无法转向了。(学生运用摩擦力的概念解释日常生活中的现象时，出现了不同的观点，这是很好的课程资源，遗憾的是教师没有充分利用。),教师：如果前轮摩擦越小越好，大家想轮胎应该做成什么样?是不是光滑的?(学生表示同意。)(关于前轮摩擦是否越小越好的问题，学生有不同意见，教师在教学中这样处理。对学生有一定的误导作用。自行车放在那里，为什么不引导学生观察一下?如课上一时难以解决，可让学生课后展开

13、研究，再进行交流。),教师：在车头部位除了要上润滑油，你们还看见过其他的方法吗?谁有经验?学生：在里面有珠子，是为了用滚动摩擦代替滑动摩擦，来减小摩擦。教师：那你看到滚珠表面是什么样的吗?学生：光滑的。教师：有的地、方在轴的部分还会有轴承。用滚动摩擦代替了滑动摩擦。同学们提到这么多想法，同学们还要注意一点，在上润滑油的时候，是不是减少接触面的粗糙程度?学生：不是。,教师：在接触面上涂抹润滑油是形成了一层油膜，使接触面分开。在现实生活当中，我们还看到类似的情况，比如气垫船，是在船体和水面之间形成一个气垫来减小摩擦，也是一样的。让我们再回头想一下开头时电影里的小主人公，他都利用了哪些关于摩擦的方法

14、?(教师再次回到本堂课开始设置的情境，分析影片中小主人公采用的减小摩擦力的方法，使本节课首尾呼应，在轻松的气氛中进一步深化了对摩擦力的认识。),教师：刚才我们在感受的过程中，是否可以这样总结一下：是不是感觉到在这个接触面上产生了一种阻碍相对运动的力?我们就以搓手为例，是否在接触面上感觉到了阻碍的力?总结：在接触面上存在阻碍相对运动的力。教师：大家回想一下你的感受过程，你认为在什么情况下存在摩擦力?讨论一下。学生1：两个物体必须互相接触。学生2：他们之间产生相对运动或者要发生相对运动。(通过教师的引导，学生自主提出有关摩擦力概念的主要内容，可见学生具有一定的抽象、概括能力。),学生1：他往地上撒

15、小珠，用滚动摩擦代替了滑动摩擦，还在地板上涂油膜是在接触面上加隔离层，减小摩擦力。学生2：在光滑的大理石地面上滑动，是减少接触面的粗糙程度来减小摩擦。,【点评】在上述案例中，教师以小鬼当家中的片断引入课题，小主人公巧妙利用摩擦力知识与歹徒周旋，在轻松的气氛下，唤起学生对生活中有关摩擦力的原有认识。以搓手等简易实验，引导学生猜想影响摩擦力大小的因素，使他们的前概念明晰化。学生认为：压力、接触面粗糙程度对摩擦力大小有影响，压力越大、接触面越粗糙，摩擦力将越大，这些前概念与物理概念一致，为教学提供了良好的基础。教师预先提供实验器材，让学生自主设计实验方案，以实验事实验证了自己的猜想，使他们深切地体验

16、到探究成功的喜悦，最后以自行车等为例，应用在课上学到的摩擦力知识，使学生的一些原有认识与物理概念统一起来，达到了预期的教学目标。,正像该案例中出现的情况，有学生出于生活的体验，提出速度和接触面的大小也会影响到摩擦力的大小，与物理学中的摩擦力概念不一致，尽管教材中并未探讨这些因素，但这会影响到学生对摩擦力概念的全面理解，学生所表达的原有认识是非常好的课程资源，为实现概念转变提供了良好的教学契机，运用课堂中提供的实验器材，完全可以引导学生对自己的认识进行验证、分析，以引发认知冲突，实现前概念向科学概念的转变，遗憾的是教师完全按照自己的预设组织教学(尽管他采取了一定的补救措施，让学生课后探究)，错失

17、良机。,以下我们再提供一个案例片断，探讨当学生的前概念与科学认识不一致时，如何实现概念转变。【案例分析】探究浮力的大小(视频材料311B),(教师引导学生就漂浮的情境，探究了浮力与物体排开水的重量的关系。)学生：我有一个疑问，刚才研究的是浮在水面上的物体，对于下沉的物体，比 如石块，它受不受浮力?如果受到，我们又该如何测量?(来自学生的问题使教学更为自然、流畅。),教师：这个同学的问题很深刻，对于在水中下沉的石块，它受不受浮力?(同时演示把石块放入水中。)(教师恰当把握教学时机，利用学生的提问，自然引入对于下沉物体所受浮力的讨论。),学生1：我认为不受浮力作用，因为石块在水中是下沉的。学生2：

18、我认为受到浮力作用，生活经验告诉我们：在水中搬石头时感觉不是很费力，而石头离开水面后就感到很费力了。学生3：我也认为受到浮力，因为我们用桶到井中打水耐，越往上提，感到手用的力越大。教师：我们能不能设计实验，去探究一下，到底受不受浮力?(学生1表达了自己在生活体验中建构的前概念，她通过物体在水中的浮沉情况来判断浮力的存在与否，明显与科学概念相异。学生2、3也根据自己的生活经验提出了不同的看法。这种不同意见的表达提供了良好的课程资源，教师适时引导学生设计实验，对上述看法进行验证。),学生：我们组通过讨论，得到一个实验方案，因为浮力的方向是向上的，我们可用一个弹簧秤吊住石块，让它慢慢浸入到水中，如果

19、石块在水中受到浮力的话，弹簧秤的示数就会减小，如果弹簧秤的示数没有发生变化，就说明石块没有受到浮力。(由学生通过讨论、协商，提出实验方案，体现了自主、合作的精神。教师还可追问学生：在把石头、水桶从水中某一深度往上慢慢移动的过程中手的用力情况。以深层次了解学生有关浮力的前概念。),教师：现在请这一组上来演示，看究竟是不是受到浮力的作用。学生小组：(边演示边说明)我们首先用弹簧秤在空气中称出石块所受的重力，请大家观察并读出此时的读数(13 N)，然后把石块慢慢浸入水中，请大家观察弹簧秤的读数发生了怎样的变化?(读数变小了)减小，(最后)变为o8 N，就可证明石块在水中受到了一个向上的浮力，而且我们

20、认为它所受浮力的大小恰恰就等于两次示数之差。(利用这组学生引导全班同学通过实验演示，总结浮力的测定方法，效果会比教师做同样的演示要好。结论更容易为学生所认同，因为这是他们经过内部的、民主的协商而自主进行意义建构的。),教师：非常精彩!这两位同学通过实验，不但证明了下沉的石块受到浮力作用，而且还找到了求浮力的一种方法称重法，这种方法一般适用于在水中下沉的物体，用公式表示为F浮=G石-G示。我们找到了两种测F浮的方法，也找到了利用不同仪器测量G排的方法。请大家自选漂浮和下沉的物体进行实验探究，看F浮和G排之间到底有什么样的关系。(F浮=G石-G示的成立是有条件的，教师应考虑引导学生进行分析。),学

21、生小组1：我们研究的是下沉的石块，首先我们测出石块受到的浮力为o4 N，然后测出石块排开水的重力也为04 N。由此我们得出结论：F浮=G排。(学生小组2略。)学生小组3：石块受到的浮力为04 N，而石块排开水的重力为03 N。我们组的结论为F浮G排。学生小组4：石块受到的浮力为12 N，石块排开水的重力为05 N。我们组的结论为F浮G排。(通过交流，使实验中的问题在宽松的气氛中呈现出来。),教师：我们得到了两种结论，再重做实验，看究竟哪一个是正确的?请大家 讨论。学生小组3：我们通过分析和观察，找到了原因，在刚才实验的过程中，发现有一部分水没有流进小孔中，而是顺着溢水杯的外壁流到外面去了，原本

22、干燥的桌面上有了水。所以我们测得的G排实际上是偏小的，得到的结论为F浮G排。(让学生对实验过程进行反思找到解决问题的方法。对学生提高探究能力、深化对物理概念的理解非常有益。),教师：他们在实验中没有用小杯完全接住G排，得到的结论是错的。实际上这个同学刚才所讲的是实验中经常所说的实验误差，误差是不可避免的，我们要尽可能地去减小它。学生小组4：我们认为得出F浮G排的结论，也是因为实验误差而造成的。因为当我们第一次做实验时，我们把石块接触了容器的底部，这样使石块的浮力就变大了，我们重新做了一次实验，还是F浮=G排。教师：他们(以前的结论)也是由误差造成的吗?学生：这并不是误差，而是他们操作不当造成的

23、错误。,教师：不错，这就是由于错误，错误必须避免，除了这种情况，石块与侧壁接触都是错误的操作方法。我们今天的实验结论是：F浮=G排。这就是非常有名的阿基米德原理。(教师的小结有点匆忙，我们注意到：针对物体漂浮和下沉的两种情况，分别用了F浮=G(漂浮)和F浮=G石一G示(下沉)的方法来测定浮力的大小，发现有共同的实验结论：F浮=G排，即物体在液体中受到的浮力由物体排开的液体的重量决定。而F浮=G和F浮=G石一G示的成立则是有条件的。),【点评】大量研究表明，学生关于物理知识的前概念是普遍存在的，其中有些与科学认识相近，有助于学生在物理学习中形成概念，是学生进行物理学习的基础。但也有许多前概念是肤

24、浅的、模糊的，带有片面性，甚至是错误的，需要采用适当的概念转变教学策略，使学生的前概念由于受到与此不一致的新经验的影响而发生改变。在这个案例中，教师采用了基于实验探究的概念转变策略，巧妙利用学生的提问，针对在水中下沉的物体是否受浮力的问题，为学生提供一个能够互相讨论、表达不同观点的机会，使他们对该问题所持的前概念明朗化，明确意识到自己和其他同学的想法。进而引导学生自主设计实验方案，以验证自己的设想，使部分学生体验到认知冲突，再通过总结、分析实验探究得到的结果，实现概念转变。,【自评与拓展】1你对本节教学案例有何评价?你认为存在哪些可改进之处?2在你的教学实践中，是如何设计和实施本节内容教学的?

25、有哪些体会?有何优点和不足?将如何改进?3当学生的前概念与物理概念基本一致时，采用何种教学策略?4当学生的前概念与物理概念相异时，如何实现概念转变?,第二节 如何设计物理概念教学过程 在上一节有关初中物理“摩擦力”的教学案例中，教师利用引入入胜的影片导入课题，通过猜想环节，使学生关于摩擦力的前概念明晰化，通过实验体验及对实验的分析，提出摩擦力的科学概念，再利用定性实验探究，明确影响摩擦力大小的因素，使学生初步认识摩擦力的概念。,在设计物理概念教学时，如何规划教学的整体思路?教学应遵从怎样的程序?高中、初中物理概念教学又有何异同?,【案例】摩擦力(视频材料312A，312B),向学生展示一段新闻

26、调查录像：超载卡车等严重损坏国道。教师：录像中谈及北京八达岭(高速公路)13天大塞车，其罪魁祸首是车辆超载。你们能不能从物理学的角度分析一下：为什么超载的车辆会加速路面的损坏?学生：压力。教师：好。压力是加速路面的损坏的主要原因。那么仅仅是压力吗?大家在录像中多次观察到路面出现了大的坑，压力仅仅把路面压坏，又是什么原因将压坏的路面掏空了呢?(千疮百孔的路面给学生留下深刻的印象，使他们陷入沉思。利用鲜活的新闻调查刨设教学情境。可激发学生学习、应用物理的兴趣，同时引导他们关注社会。有助于形成正确的价值观。),教师：请大家看这个实验。我们用这几张白纸代表压坏的路面，请大家注意观察。当超载的汽车驶过路

27、面时，怎么样?学生：纸片飞了。教师：路面就是这样被掏空的：那么是什么原因呢?学生：摩擦力。(教师通过实验模拟现实生活中的现象，使学生意识到：超载汽车会损坏路面的原因，不光是自己容易想到的压力，还有摩擦力，课题的引入自然、生动。),教师：请同学回顾一下初中(物理)关于摩擦力的知识。学生1：影响摩擦力的大小的因素有压力和粗糙程度。学生2：压力越大摩擦力越大，越粗糙摩擦力越大。摩擦力是有益和有害的，要增大有益摩擦，减小有害摩擦。增大有益摩擦可以增大压力和粗糙程度。(通过复习，唤起学生对摩擦力知识的记忆。但在复习初中摩擦力概念时。学生仅仅提到了影响摩擦力大小的因素，而对摩擦力产生的条件及相对运动的概念

28、未作进一步复习与探讨，学生的前概念未得到充分展示，对后续的学习，探究有一定影响。),教师：如果我把压力增大5 N，摩擦力增大几牛?粗糙程度我们仅仅是凭手感，那凭手感你能告诉我手中的这张纸和桌面哪个更粗糙?有人说是纸，有人说是桌面，所以说仅仅凭感觉是不够的。今天就是从数据的角度，分析摩擦力和正压力以及接触面的粗糙程度究竟是什么关系。它们是成正比、二次函数或者是其他的什么数学函数?这就是我们今天的问题。今天我们将研究两个部分，首先看滑动摩擦力，接下来研究静摩擦力。我们先进入第一部分：如何研究滑动摩擦力大小和正压力以及接触面的粗糙程度数量上的关系。请同学们分组讨论，拿出你们组的实验方案。学生1：研究

29、摩擦力先要测出摩擦力有多大。利用二力平衡，拉力大小等于摩擦力。使小车匀速运动，用弹簧测力计就能测出小车的摩擦力的大小。(在初中摩擦力的教学中，运用了定性探究的方法。在高中课堂上教师以提问的方式，引导学生从定量的角度研究摩擦力，以深化对该概念的认识。进一步明确课题的研究目标：对摩擦力进行分类，定量研究滑动摩擦力和静摩擦力。),教师：摩擦力的大小是通过弹簧测力计读取，必须要求小车匀速。那如何保障小车做匀速运动?学生1：我用手保障小车匀速运动。教师：他是凭手的感觉使小车匀速运动。你们有没有其他更为先进的方案?学生2：利用沙子和沙桶(的重力)这一恒力拉动水平桌面上的物体。并且，只有二力平衡，小车匀速运

30、动时，摩擦力才等于拉力。为此，我们想到：在相等时间间隔内通过的位移相等，(物体的运动)就是匀速运动，在物体的左端固定了一个打点计时器。这样就可以保证物体做匀速运动了。(教师通过环环相扣的问题串，引导学生理清研究思路，解决实验设计中的具体问题。),教师：刚才这一小组将实验方案作了一个改进。你们还有没有其他的方案?老师这里介绍一个方案，请大家观察。这是一个小电机，在其侧面装了一个小圆盘。圆盘将拉着小车做匀速运动，此时弹簧秤的读数就是滑动摩擦力的大小。教师：用什么方法研究滑动摩擦力和这两个因素的关系?(控制变量法。)(教师作为学生探究学习的合作者和指导者。以平等的方式交流自己的方案。体现了课程改革的

31、理念。),学生3：我有更简单的方法。(展示实验装置图)用铁架台固定一个弹簧测力计和木块，木块下面垫一木板。使木块保持不动，拉动木板，这样它们之间就会有滑动摩擦力产生。利用二力平衡，弹簧测力计的读数就是滑动摩擦力的大小。教师：同学们能不能理解这个方案?有没有异议?学生4：为什么测力计的读数就是滑动摩擦力的大4、?学生3：木板是动的，木块是保持静止的，两者之I-1应该会有摩擦力。木块如果一直保持静止，根据二力平衡，(弹簧测力计的)示数就应该是摩擦力。学生5：你刚才提到，木块是静止的，那滑动摩擦只有发生了滑动4-会有滑动摩擦。木块没有动，就怎么会存在滑动摩擦呢?学生3：如果把图倒过来，抽木板和抽木块

32、应该是一样的。我想应该是滑动摩擦吧。学生6：你怎么确定它是做匀速运动?学生3：我觉得不一定是匀速运动。因为木块一直保持静止，静止受力就应该平衡啊。两个力应该相互抵消吧。,教师：这个方案事实上是可行的。基于大家现在所学的知识限制，有一些问题尚不能理解。刚才这个同学非常不错，又提出了一个新的方案。选择你自己能理解的一种方案，进行刚才的第三步。教师：设计好表格，现在利用桌上的器材，大家可以动手操作，并且把数据记录到表格中。(在民主、宽松的教学气氛下，学生愿意表达自己的想法，学生3的方案表明了其对滑动摩擦力较深刻的理解，所用器材更为简便。学生的表现出乎教师的意料，教师较好地处理了预设课程与生成课程的关

33、系，积极鼓励学生的奇恩妙想，对他们的实验方案进行论证。分析学生争辩的内容。可见学生对滑动摩擦力的认识存在误区。他们未能很好地理解“相对运动”的含义，把滑动摩擦力的存在与物体运动的表面现象相联系，实际上为明辨滑动摩擦力的概念、实现概念转变提供了契机，遗憾的是教师准备不足，未能及时把握。),教师：我们请一组同学分析一下数据。学生1：由这组数据(见下列表格)，我们猜想压力与摩擦力成正比，可以根据数学的计算y=kx，然后把数据带入公式，可以计算出相应的比值。这个比值与接触面的粗糙程度有关。,教师：从这么一系列的比例系数我们可以得出：接触面相同的情况下，比例系数接近一个定值。接触面不同的情况下，比例系数

34、不同。系数越大，越粗糙。这里我们已经得出来一些结论，你们是否有其他方法?(学生自主选择实验方案进行实验，根据实验数据对滑动摩擦力与压力间的数量关系进行猜想，提出结论。教师应适时对学生所用数据处理方法进行总结、评估。),学生2：刚才那位同学是用表格的方法。我们在学运动学的时候学了一种新的方法叫图像法。我们把刚才收集到的数据绘成FFN的图。我们可以看到收集到的点几乎都落在一条直线上。由此我们可以得出在实验误差允许的范围内，F与FN是成正比关系。两条直线分别代表了布与布之间的摩擦和布与木板之间的摩擦。由此也可以看出布与布之间的动摩擦因数比布与板之间的动摩擦因数要大。所以越粗糙，比例系数越大。教师：经

35、过以上两次分析大家觉得我们可以下结论吗?滑动摩擦力大小：F=,uFN(1称为动摩擦因数)；方向：与物体的相对运动方向相反。(该同学把在运动学中学到的图像法迁移到对新概念的探究中，更深刻、形象地揭示了滑动摩擦力与压力、粗糙程度间的定量关系。教师鼓励学生用不同的数学方法、多角度处理和解释实验数据，有利于学生对物理概念的意义建构。),教师：滑动摩擦力的大小跟正压力成正比，这个比例系数我们专门给它起了一个名字叫动摩擦因数，用符号弘来表示。刚才大家做实验的时候，如果小车相对于木板向右滑动，那么摩擦力方向?(向左。)教师：因此摩擦力的方向就是与物体的相对运动方向相反。经过刚才的讨论，我们得知了滑动摩擦力的

36、规律。下面我们进入第二个课题：研究静摩擦力。利用桌上的器件我们进行一个初步的探讨。(针对前面学生所表达出的有关摩擦力的前概念，教师应引导学生辨析相对运动的含义，以实现概念转变。),学生1：静摩擦力和滑动摩擦力一样都是摩擦力。我们猜测静摩擦和滑动摩擦力一样，也与正压力和动摩擦因数有关。将木块放在木板上，用1 N的力拉它，木板没有动。根据二力平衡的知识可知，静摩擦力大小等于1 N。我把100 g的砝码加到木板上，仍然用1 N的力去拉它，木板不动，静摩擦力大小仍等于1 N。这就说明静摩擦力的大小和正压力无直接关系，而是和拉力的大小有关。只要木块不动，静摩擦力的大小是随拉力的大小的改变而改变的。教师：

37、这位同学研究的是静摩擦力与正压力的关系。那还有同学有其他方法吗?(学生会不自觉地把有关滑动摩擦力的观念和研究方法移植到静摩擦力上，他们表述了自己的前认知，再通过实验探究。1自主地逐步实现概念转变。),学生2：我们研究的是静摩擦力与接触面粗糙程度的关系。用1 N的力去拉3 N重的木块加两个100 g的砝码，木块不动。用二力平衡得出，静摩擦力等于1 N,换一个较粗糙的也是3 N重的木块，用1 N的力去拉它，依然不动。所以静摩擦力与动摩擦因数无关，与拉力的大小有关。教师：刚才我看到有一组的研究思路比较特别，我们让这组来展示一下。(在研究静摩擦力的环节，教师不是直接把静摩擦力的特性以及最大静摩擦力和盘

38、托出，而是让各实验小组运用控制变量法去探究静摩擦力，发现静摩擦力并非如自己原先所猜想的，它不是一个定值，而是有一个取值范围。),学生3：我们在实验过程中发现木块在滑动前，示数有一个回弹。教师：他们发现了一个很重要的问题，示数有回弹，其他组也做一下，有没有发现?(教师在巡视、指导学生探究活动的过程中，留心观察学生活动的特别之处，巧妙、自然地引入最大静摩擦力的话题。),教师：你们组有没有更好的办法来显示回弹现象?学生3：没有。教师：这里老师向大家介绍一种方法。将一张小纸片叠好，放入弹簧测力计中，随着拉动纸片到达示数最大处，回弹时纸片留在了原处。我将纸片保留在此，(表示)拉力(的指针)在到达这个纸片

39、之前，木块是静止还是运动?学生：静止。教师：拉力到达这个位置之后呢?学生：开始运动。教师：因此这个位置就(表示了)静摩擦力的最大值。那它的范围是从零到这个纸片的位置。通过刚才几组同学的讨论，我们可以得出静摩擦力的规律：大小随外力的改变而改变，有一个最大值，称为最大静摩擦力；方向总是与物体的相对运动趋势的方向相反。(教师利用制作巧妙的小纸片，接着又用力传感器多角度演示最大静摩擦力的存在，帮助学生建立该概念。既重视传统的随手取材实验，同时也体现了信息技术与物理课程整合的现代教学理念。),教师：我们借助力传感器再来研究一下摩擦力。力传感器的原理同商场中见到的电子秤是一样的。它可以将它感受到的力传输给

40、计算机，从而我们可以看到传感器所感受到的力随时间改变的关系。我们用小电机拉木块，木块要么静止，要么被电机拉着匀速运动。在这两种状态下拉力都等于摩擦力。传感器也就展示了摩擦力随时间的变化关系。大家看大屏幕，这里出现了一条水平线，紧接着一个斜线和一个尖头，再接下来又是一条水平线。请分组讨论一下这四根线分别代表了什么物理意义?(学生讨论、交流。)(引导学生分析木块在电机拉力的作用下，由静止到匀速运动的过程中，计算机记录的Ft图像，进一步了解静摩擦力和滑动摩擦力的区别和联系。了解摩擦力大小变化的特点，并布置学生课后探究影晌最大静摩擦力的因素。体现了课内课外探究相结合的思路。),【点评】本案例的教学设计

41、流程可分为以下三个阶段：,本案例中，教师以鲜活的新闻调查创设问题情境，辅以实验模拟，引出焦点问题。设计新颖，易于激发学生的学习兴趣和求知欲。探究活动是物理概念形成过程的主体，为学生建构摩擦力的意义提供了充足的感性材料。通过猜想与假设以及对实验方案的讨论、答辩，学生明确表达出自己对摩擦力的前概念，为实现概念转变提供了良好的基础和时机。与上一节同课题的初中“摩擦力”教学案例相比，初中教学侧重于定性探究影响摩擦力的因素，本案例的教学则在此基础上，要求自主设计实验步骤和方法，引导学生运用定量探究的方法，总结、建构摩擦力的概念。,特别值得一提的是，教师抓住学生在研究静摩擦力过程中发现的“异常”现象，以来

42、自学生中的疑惑自然引入了最大静摩擦力的概念，体现了教师善于发现、把握概念教学时机的能力。在学生头脑中建立、形成物理概念后，必须对概念进行解析，才能使他们更好地理解、运用概念。在本案例的教学设计中，通过师生、生生互动，运用文字、公式和图像等多种方式表述摩擦力的概念，对学生理解概念起了很好的作用。我们同时也注意到，本案例有关摩擦力概念的内涵与外延的教学方面存在不足，对两种摩擦力的产生条件及其方向的教学处理有些仓促，特别是对“相对运动(趋势)”未作讨论，导致学生在学习后，对摩擦力的理解仍然存在偏差。,本案例改变了传统教学中以纯理论性的习题来巩固和深化物理概念的做法，选择与现实生活、科技发展相关的问题

43、，如：讨论汽车打滑时的对策，根据提供的背景材料设计赛车坐椅，设想有效提高汽车车速的方案等，引导学生用所学知识分析、解决实际问题，以深化学生对摩擦力概念的认识，训练思维能力，增强将科学服务于人类的社会责任感。,【理论提高】一、进行物理概念教学的主要策略 在建立物理概念时，教师必须首先认识并设法了解学生头脑中存在的前认知，有针对性地选择教学策略，转变学生的认识，建构科学的认知图式。,1认知冲突策略 认知冲突策略指的是建立在认知冲突和解决冲突基础上的教学策略。学生的认知冲突可分为两种：一种是学生对某一物理现象的认知结构与真实的物理现象之间的矛盾与冲突；另一种是学生对同一物理事实的两种不同认知结构之间

44、的矛盾与冲突。一般来说，解决冲突首先要揭示学生的前认知，并让学生明确自己以及别人的想法；然后尝试解释矛盾事件，引起概念冲突；最后教师鼓励和引导学生进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念。在物理概念教学中，可通过测试和访谈了解学生的前认知，并根据学生暴露的问题进行教学设计，从而在具体的教学实施过程中使学生的概念发生转变。,2发展学生原认知的策略 这类教学策略建立在学生现有观念基础之上，教师引导学生从现有观念向科学观念发展和拓宽，在我国传统教学中大量成功的教学案例普遍采用了这种策略，此处不再详细介绍。无论采用哪种教学策略，为了帮助学生形成概念，教师都必须加强物理实验，并充分利用图形、图片、视

45、频资料、多媒体课件等手段，为学生提供丰富的感性材料，引导学生经历知识发生、发展的过程，促进学生的思维活动，降低学生形成物理概念的难度。,物理概念揭示的是物理现象的本质。自然界的客观物理事物是千变万化的，各种不同的事物之间存在着形形色色的联系，而本质联系往往是单一的，非本质联系常常是丰富多彩的，因此本质的东西常常被纷繁复杂的非本质东西所掩盖，这不仅给建立物理概念造成困难，也给概念的丰富和发展造成困难。在学生初步建立概念的基础之上，应该通过给学生提供在不同的情境中应用新概念的机会，引导学生深化和活化概念；引导学生对相似和易混概念进行对比；引导学生建立概念之间的联系，进一步丰富和发展所建立的概念，以

46、达到对概念的深刻理解和灵活应用。,二、物理概念教学的基本过程 物理概念教学的过程，是教师利用适当的教学策略引导学生从原有认识向科学认识发展的过程，是一个十分复杂的过程。从大量新课程的教学案例中，我们可以总结出以下三个主要阶段。,1创设情境，引导学生发现问题 教师应当根据学生原认知情况，采用适当的教学手段，创设恰当的物理情境，使学生发现与物理概念相关的问题，从而激发学习兴趣，产生建立新的物理概念的需要。,2采用适当教学策略，引导学生经历科学思维过程 让学生参与科学思维过程，引导他们逐步建立起正确的物理概念。引导学生发现问题后，教师应采用适当的教学策略，让学生参与科学思维过程，通过比较、分析、综合

47、、归纳等方式，排除次要因素，抓住主要因素，找出所观察到的一系列现象的共性、本质属性，形成概念。尽量让学生自己用简洁的物理语言或数学语言给出表述或定义，并讨论所定义概念的适用条件和范围。,学生的理解是从感性到理性的过程，是质变的过程，这是学生认识过程中最困难、最复杂的阶段。有的教师急于求成，形成结论的过程完全由教师自己包办代替，甚至简单地“搬出”结论，要学生“记住”。这样做的结果是学生的认识往往还停留在感性阶段，或者感性的材料和理性的结论在他们的头脑中，还处于“分离”状态，没有真正实现知识的自主建构。,3创设物理情境的变式，促使学生丰富、发展概念 在新概念建立之后，教师要为学生创造贴近生活、贴近自然的不同物理情境的变式，使学生有机会在不同的、新颖的情境中应用物理概念，以丰富和发展对概念的意义建构，激发和保护学生学习和探究的兴趣，培养学生的创新精神与实践能力。以上的程序，虽然不是绝对的和死板的，但其中的原则是必须遵循的。至于教学过程中采取怎样的教学模式、方法，选取哪些具体事例，则应由教师根据学生的具体情况、学校的不同条件等灵活确定。,