《超重失重》的创新教学设计

《超重失重》的创新教学设计萧山八中高利方【设计思想】前苏联心理学家维果茨基认为“教学必须走在发展的前面”“要创造着学生的发展”，由此他提出了“最近发展区”理论．所谓最近发展区是指能独立解决问题的现有发展水平和借助别人的帮助可以达到的潜在发展水平之间的差距．教学应该作用于学生的最近发展区，这样才能引起、唤醒和启发学生的一系列内部发展过程．下面是在这一理论指导下的教学案例，供同行参考．【教学目标】知识与技能：能说出超重、失重、完全失重现象的定义及本质；并能用牛顿运动定律解释这些现象；了解生活实际中超重和失重的实例及在现代科学技术中意义．过程与方法：经历超重等现象本质和产生条件的科学探究过程；了解科学研究的一般过程和方法；能设计实验来研究超重、失重现象．情感态度与价值观：具有较强的合作意识和合作能力；具有将所学知识应用于生产和生活实践的意识．【教学重点】对科学探究过程的体验．【教学难点】超重、失重现象的本质和产生条件的得出．【教具和学具】绑有砝码盒的薄木板、弹簧秤、狭长的薄纸带、钩码、带孔的瓶、有色水、两个录像片断、自制课件1个．【教学过程】投影：本节课的学习目标，并用通俗语言解释．（让学习者明白学习目标达成后能做什么，这样能激起他们对新技能学习的期望，同时用学习者熟悉的语言解释目标，还能使他们看到教材的基本结构，便于激活已有的知识来同化新知）录像：宇航员在太空的生活片断．问：从录像中观察到什么特殊的现象？这些情景可能发生在哪里？答：物体释放后能“悬浮”在空中；在太空中．设问：为什么人和物体能漂浮在空中？实际生活中这种现象有何应用？点明课题：今天所学的知识就能解释上述现象．（由录像创设真实的情境，能唤起学生的注意，同时也使学生意识到所学知识的现实意义，可充分调动学生的学习动机）演示：砝码盒放固定在水平薄木板上，使整个装置分别处于不同的运动状态（静止、加速上升、加速下降）问：在实验中能观察到什么现象？答：木板发生形变；装置处于不同运动状态时，形变程度有变化．问：木板为什么会发生形变？形变程度变化说明什么？从本实验能得到什么结论？答：木板受砝码盒的压力而弯曲；木板受到的压力大小发生变化；物体对支持物的压力能等于、大于、小于物体受到的重力．投影：实验数据（表1）木板运动状态木板的形变受的压力N与物体重力G的关系静止不动时木板弯曲N=G刚开始向上运动时弯曲程度变大N>G向上运动即将停止弯曲程度变小N<G刚开始向下运动时弯曲程度变小N<G向下运动即将停止时弯曲程度变大N>G（建构主义认为，学习总是与一定的“情境”相联系的.用演示实验创设的生动、直观、形象、接近实际的学习情境，能使学生处于良好的智力背景中，从而引起学生的认识兴趣和认识矛盾，激起探究的愿望，造成一种心理紧张，产生解决问题的自觉意向）问：什么条件下压力能大于、等于、小于重力？学生分组讨论．提示学生分析实验数据．猜想：根据运动的加速度方向而定．在肯定学生猜测结果的基础上，进一步问：猜测的依据是什么？答：实验中两个压力大于重力的运动状态有共同点：加速度方向相同．引导学生分析各个状态的加速度方向，并投影表2．木板运动状态木板的形变受的压力N与物体重力G的关系加速度静止不动时木板弯曲N=G等于零刚开始向上运动时弯曲程度变大N>G方向向上向上运动即将停止弯曲程度变小N<G方向向下刚开始向下运动时弯曲程度变小N<G方向向下向下运动即将停止时弯曲程度变大N>G方向向上提醒：一个猜想是否正确，必须经受已有理论的论证和实验的检验．问：如何利用已有理论来论证猜想的正确性？学生经分组讨论后，一人上台板演．师生一起点评，并强调力方向不同的处理、牛顿定律解题的过程．（通过小组合作式的探索学习，为学生创造合作氛围，激发学生的创新意识，学习效率也大大提高了）录像：运动的电梯中用台秤测物体的重力．问：物体的重力到底是多少？台秤读数与物体重力的关系如何？答：台秤读数显示的是台秤受到的压力；电梯加速、匀速、减速、停止上升时，台秤读数分别大于、等于、小于、等于物体受到的重力．结论：当物体运动的加速度方向向上、向下、零时，物体对支持物的压力分别大于、小于、等于物体受到的重力．讲述：上述这些现象就是我们常说的超重和失重现象．问：超重、失重现象的定义是怎样的？在学生提出的概念基础上，提出正确的概念．(让学生用自己的言语来表达概念的内容，那能更好的习得概念，而且较容易把它应用于新的情境))问：这些概念中关键的字有哪些？答：压力、大于、（或小于）、重力、超重（或失重）（对概念中关键字给予特别的重视，能使学生体会到概念的本质）问：何时物体出现超重、失重现象？答：物体运动的加速度方向向上或向下时，物体出现超重或失重现象．问：生活中还有哪些超重和失重现象？请利用桌上提供的器材（弹簧秤、钩码、狭长薄纸带、书本）设计实验来说明．学生分组进行实验设计和操作．教师巡视并进行适当的纠正．（在教师的指导下，学生自觉、主动地和教师、教材、同学、教具互动，形成一种和谐亲密、积极参与的教学气氛．从而使学生的思维在开放、发散中涨落，在求异、探索中又趋于有序；同时培养了学生独立操作能力，发展了学生的思维能力、创造能力）组1演示：弹簧秤拉住钩码，用手在竖值方向拉动弹簧秤，观察弹簧秤读数的变化．问：有何简便办法能让每位同学都看清楚弹簧对钩码拉力的变化？学生经讨论后提出了多种方案，教师给予充分肯定并确定最佳方案：在弹簧上系一等长的纸带，现象：向上加速拉则纸带断；向下释放则纸带弯曲．（解决无法得到动态弹簧秤读数的问题，同时利用真实的问题情景激发学生的创新欲望．充分培养了学生的科学素养，是一次实实在在的创新教育）问：上述现象产生的原因？答：向上加速时，弹簧拉力变大，弹簧神长导致纸带断裂，说明出现超重现象；向下加速时，弹簧拉力变小，弹簧收缩导致绷紧的纸带变松，说明出现失重现象．组2演示：手托着书本向上加速或向下加速运动，体会手的感觉．问：向上加速时，为什么感觉到书本变重了？向下加速时，为什么会感觉到书本变轻了？答：前者是书本对手的压力大于书本的重力；后者是书本对手的压力大于书本的重力．问：要使手的感觉变化明显，应该如何做？答：运动的加速度大一些．（让学生用自己的身体去亲自体验超重、失重现象，这样能调动学生所有的感官都参与到学习中，使学生的思维处于兴奋状态，充分体现了以人为本的教学理念）例1：自编以我国“神州五号”太空舱发射和回收过程为背景的习题，意在让学生理解超重、失重现象的产生条件和本质，同时也能进行德育渗透．(在设计练习和习题时，应选择有实际科技背景或以真实物理现象为依据的问题，既训练学生的科学思维能力，又联系科学、生产和生活的实际，符合教学应该以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标这一理念)问：从本题的解答过程中能得到什么启示？答：超重和失重的本质、判断的依据是加速度方向．（引导学生反思解题过程，能理顺解题思路，同时对训练思维、提高分析问题、解决问题的能力也有特殊的功效）例2：上题中要使弹簧秤的读数为零，则整个装置应该处于什么状态？经解题后的总结得到完全失重现象的定义和产生条件．（把难点分散在习题中，能确保学生学习欲望的持久，符合学生认知水平的发展规律）问：完全失重和失重的关系怎样？答：完全失重是一种特殊的失重现象．例3：书本中的《做一做》实验．问：有何简便办法能让每位同学都看清楚水是否从孔中流出？答：瓶中装红墨水（通过对实验的观察与解释，定会使学生对所学内容有一个回味总结的过程，有关知识定会在头脑中留下难以磨灭的印象）小结：在教师的引导下学生思考并回答以下几个问题：本课的探究过程？本节课是一堂新授课还是一堂习题课？通过本课题的学习，你得到什么启示？（引导学生学后反思，有利于强化学生的主体意识，也促使他们审视、反思并修正自己的探究经验和认识，同时对自己学习结果进行总结和提升，从而自主建构具有真正有意义和有效力的"活知识"．符合学习是反思的、自主建构的学习理论）作业布置：1.一位同学站在磅秤上来测自己的体重，若他站在磅秤上不动、迅速蹲下、由蹲下迅速站起，磅秤上的读数会怎样变化？并亲自去体验．（因“我听了，忘记了；我看了，记住了；我做了，理解了”．所以教师要重视课外小实验作业的设计和布置．要紧密结合教学内容，启发学生利用方便易得的材料做些