物理核心素养下的“机械能守恒定律”教学2019年教育文档.docx

PAGE PAGE 1 / 8 物理核心素养下的“机械能守恒定律”教学 一、机械能守恒定律的教学适合物理核心素养的要求 物理核心素养，是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品质和关键能力；是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质；是学生科学素养的关键成分.物理核心素养主要由“物理观念”“科学思 维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面的要素构成. 这四个方面是相互联系、共同发展的.物理观念的形成过程是学生经历科学思维和科学探究的过程，同时伴随着科学态度与社会责任的发展过程和对科学本质的认识不断深化的过程.基础教育阶段的物理课程用物理核心素养一词集中概括了物理学科的教育价值，并将其作为教育目标来引领课程、教材和教学的改革方向. 机械能守恒定律是力学中一条重要的定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况.但由于机械能守恒定律的条件（系统内只有重力和弹力做功）苛刻，所以机械能精确守恒的情况比较少见.另外，由于容易混淆重力势能与重力做功，在应用机械能守恒定律解题时，往往会使用动能定理来代替，动能定理的使用范围要比机械能守恒定律宽泛得多.从解题的角度来看，机械能守恒定律在物理学中没有什么优势，为什么物理教材上和教学中还要用大量的篇幅来讨论这个问题呢？从初中的定性介绍到高 中的定量计算，再到大学对质点组机械能守恒定律的学习. 这是由于机械能守恒定律的教学适合物理核心素养的要求， 在物理学中有重要的地位、作用和价值.结合自由落体运动，通过看得见的变化――高度与速度变化，提出探究问题――高度是否转化成了速度？利用已知知识，寻找转化规律，得到看不见的守恒量.完成知识构建的过程中，形成了能量和守恒的观念、经历了探究过程、进行了科学推理、培养了认真负责的科学态度， 从而达成了教学目标、发挥了该教学内容在培养物理核心素养方面的作用与价值. 那么，如何教学机械能守恒定律才能突显其地位，发挥其作用，实现其价值呢？下面以高中物理课堂教学为例，在分析与思考现行普遍以知识传授机械能守恒定律的基础上，提出要通过“同化”与“顺应”来实现机械能守恒定律的知识构建，?_成教学目标、凸显其在物理学中的地位和作用，实现其教学价值和物理核心素养的要求. 二、对以知识传授机械能守恒定律教学的分析与思考 （一）现行比较普遍的授课方式 由于对机械能守恒定律在物理学中地位、价值和作用的理解不同，教学的方式、方法也就不一样.表 1 所示的是现行高中比较普遍的一种教学方式. （二）分析与思考1.情境引入 给出的这个情境与能量的结合有点牵强，学生不能就这个情境很好地回答“问题一”.因为能量是看不见的，看到的只是摆球的运动形式、速度和高度在变化. 希望从机械能守恒的角度来回答“问题二”，进而引出机械能定恒定律，并为推导铺垫.这个过渡很难、也不是必然的. 这个教学设计中所提供的情境不能很好地引出机械能守恒 定律，只是给学生在视觉、听觉的冲击，在激发学生的学习情绪和兴趣，调动学生注意力等方面有一定的价值，对寻找守恒量以及机械能守恒定律的理解没有什么帮助.学生不能根据情境在心理上得到明确的暗示，因为摆球来回摆动、快慢变化、升降交替这些表层现象会左右学生的思考，这样教学不能很好地完成机械能守恒定律的知识构建，反之，如果用已经构建了的机械能守恒定律来解释该情境中观察到的现象就顺理成章了. 理论推导 推导时选择了竖直下落的物体为研究，学生无法将该情境与课堂教学引入的情境结合起来思考.一个竖直下落，做直线运动； 一个来回摆动，做曲线运动.可以看出，这个教学设计的引入不能很好地切入主题，引而不入，教学效果不理想. 另外，在推导时对动能和重力势能的表达使用了综合（如 Ek、Ep）方式，而不是用具体分式（如[12]mv2、mgh）来表达， 这样处理会在认知上增加学生的困难. 归纳总结和应用举例 归纳总结这个教学环节采用了陈述性知识的表述方法来处理，即关于事物及其关系的知识，或者说是关于“是什么”的知识，包括对事实、规则和事件等信息的表达[1]190.也即：只有重力做功的情形下，动能与重力势能可以转化，但总量保持不变. 应用举例这个教学环节采用了程序性知识的表述方式来处 理，即是关于完成某项任务的行为或操作步骤的知识，或者说是关于“如何做”的知识.它包括一切为了进行信息转换活动而采取的具体操作程序[1]190.也即：首先，判断是否只有重力做功； 其次，选定零势能面，明确始末状态并确定对应的机械能；最后， 利用机械能守恒定律列式求解. 由分析可知，以上的教学设计不能很好地让学生经历机械能守恒定律的知识构建、形成能和守恒的物理观念，而仅仅当作现成知识进行传授，所以学生认识不到该定律在物理学中的地位、作用和价值，仅从解题方面这个角度，觉得它在物理学中没有什么优势. 三