讀懂教材意圖設(shè)計(jì)問(wèn)題發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng) 論文

讀懂教材編寫(xiě)意圖，利用真情境設(shè)計(jì)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展-----以圓周運(yùn)動(dòng)為例關(guān)鍵詞：大單元設(shè)計(jì)思路是圍繞發(fā)展學(xué)生物理觀念為目標(biāo)，以大概念和核心概念為統(tǒng)領(lǐng)，教學(xué)評(píng)價(jià)為引導(dǎo)在先促進(jìn)教學(xué)進(jìn)程。學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展又影響著學(xué)生物理觀念的形成，因此積極落實(shí)發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)是物理教學(xué)的重要任務(wù)。學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)有效方式是通過(guò)真實(shí)情境調(diào)動(dòng)，通過(guò)設(shè)置大問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，通過(guò)教學(xué)互動(dòng)促進(jìn)。本文，通過(guò)教材分析，因地制宜設(shè)置情境問(wèn)題有效促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，形成物理觀念。一．本章最終形成的物理觀念：運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。1.本章地位：是學(xué)生所學(xué)運(yùn)動(dòng)與相互作用觀進(jìn)一步拓展和延伸。2.整個(gè)物理教材中力與運(yùn)動(dòng)教學(xué)主線：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜思路。必修一中已學(xué)過(guò)直線運(yùn)動(dòng)與相互作用，必修二開(kāi)始研究曲線運(yùn)動(dòng)力與作用，先以所受外力恒力的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，例如平拋運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而過(guò)渡到外力為變力非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。二．支撐運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的大概念：牛頓運(yùn)動(dòng)定律，核心是牛二定律。1.無(wú)論是直線運(yùn)動(dòng)中力與運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)中力與運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律均是分析力與運(yùn)動(dòng)的基本定律。 2.學(xué)習(xí)過(guò)程中要發(fā)揮大概念的統(tǒng)領(lǐng)作用，圍繞大概念整合概念和教學(xué)。本章圍 繞大概念從兩條主線設(shè)計(jì)教學(xué)：

①?gòu)倪\(yùn)動(dòng)出發(fā)，認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)物理量，利用加速度定義，結(jié)合矢量相減法則及數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)向心加速度；

②從受力出發(fā)，通過(guò)探究影響向心力因素，結(jié)合牛頓第二定律推導(dǎo)向心加速度；

三．本章核心概念：向心力，向心加速度

1.與大概念關(guān)系：核心概念中向心力，向心加速度均屬于牛頓第二定律中合外 力與加速度

2.圍繞核心概念結(jié)構(gòu)編排：圓周運(yùn)動(dòng)描述→圓周運(yùn)動(dòng)受力分析→圓周運(yùn)動(dòng)聯(lián)系 實(shí)際問(wèn)題。四．情境調(diào)動(dòng)，設(shè)計(jì)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展：

物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究活動(dòng)，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，本章因材施教突出發(fā)展核心素養(yǎng)方面：11多途徑引導(dǎo)學(xué)生深層次學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生物理觀念進(jìn)一步發(fā)展: 真情境，大問(wèn)題：

觀察自行車車輪及鏈條結(jié)構(gòu)，游樂(lè)場(chǎng)“飛椅”，查閱資料：九大行星繞日運(yùn)動(dòng)參量等。對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的描述涉及到哪些量，你認(rèn)為定義哪些量是必要的？ 設(shè)置小問(wèn)題，起到引導(dǎo)，圍繞教學(xué)目標(biāo)起到發(fā)展性評(píng)價(jià)和形成性評(píng)價(jià)的作用。（1）促進(jìn)概念建構(gòu)或形成規(guī)律：①對(duì)于九大行星繞日運(yùn)動(dòng)常識(shí)，你們認(rèn)為九大行星圓周運(yùn)動(dòng)區(qū)別在哪些標(biāo)志量？學(xué)生交流教師總結(jié)：周期T和半徑r.②除了T，r還有無(wú)其他必要物理量？現(xiàn)觀察游樂(lè)場(chǎng)“飛椅”，處于邊緣上的點(diǎn)和處于靠近中心的點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)情況有何異同？怎樣論證？交流討論總結(jié)：相同時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同，轉(zhuǎn)過(guò)的路程不一樣。③仔細(xì)觀察自行車鏈條帶動(dòng)的兩牙盤(pán)，兩牙盤(pán)邊緣上的點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)有什么異同？怎樣論證？ 交流討論總結(jié)：同一鏈條帶動(dòng)，兩輪邊緣兩點(diǎn)在相同時(shí)間內(nèi)走過(guò)路程相同，但是由于兩盤(pán)半徑不同，相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度不同。④通過(guò)以上實(shí)例，我們認(rèn)為該定義哪些物理量來(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢是必要的？交流總結(jié)：1線速度：vs2rtt2、角速度：22ftT⑤同時(shí)mgtanmv2深化概念的內(nèi)涵，積極發(fā)展科學(xué)核心素養(yǎng)：r情景問(wèn)題：對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的任何一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，既有線速度又有角速度，這兩個(gè)速度什么關(guān)系？請(qǐng)用數(shù)學(xué)方法證明。vsr交流與總結(jié)：tt（2）優(yōu)化概念結(jié)構(gòu)，促進(jìn)構(gòu)建良好的概念體系：想象問(wèn)題情境（1）：用手通過(guò)繩子拉一小球在水平平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，假如繩子突然斷裂，會(huì)出現(xiàn)什么情況？九大行星繞日作圓周運(yùn)動(dòng)，假如突然萬(wàn)有引2力消失了，會(huì)出現(xiàn)什么情況？能否用牛二定律解釋？交流與總結(jié)：①小球和行星會(huì)沿著切線方向飛出。②突然失去向心力，沒(méi)有力改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這和牛二定律解釋是 一致的，即力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。問(wèn)題（2）：既然牛二定律在圓周運(yùn)動(dòng)中依然成立，那么我們可以用牛二定律推導(dǎo)向心加速度嗎？怎樣推導(dǎo)？結(jié)論是什么？交流與總結(jié)：向心力：FFmv2m2rm

2T2

rmvma→向合r向心加速度：av22r2T2

rvr問(wèn)題（3):學(xué)過(guò)第三節(jié)向心加速度后，本節(jié)是從哪個(gè)角度推導(dǎo)向心加速度的？怎 樣推導(dǎo)？結(jié)論一樣嗎?交流與總結(jié)：從加速度定av義結(jié)論相同。t問(wèn)題（4）：形成大思路，促進(jìn)力與運(yùn)動(dòng)作用觀形成。問(wèn)題情境：既然我們從力的角度和運(yùn)動(dòng)角度都可以研究圓周運(yùn)動(dòng)，那么對(duì)我們 解決圓周運(yùn)動(dòng)思路有什么啟發(fā)？通過(guò)例題分析（課本）交流與總結(jié)：從受力角度通過(guò)受力分析，運(yùn)用正交分解法尋找向心力，從運(yùn)動(dòng) 角度找到圓周運(yùn)動(dòng)物理量，通過(guò)牛二定律聯(lián)系在一塊。3.全面發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，突出建模能力。（1）數(shù)理系結(jié)合，發(fā)展科學(xué)思維：

問(wèn)題情境：參考書(shū)本第33頁(yè)推導(dǎo)向心加速度過(guò)程，總結(jié)推導(dǎo)過(guò)程中用到哪些方法？怎么突破關(guān)鍵問(wèn)題？交流與總結(jié)：物理方法：矢量相減法則。3數(shù)學(xué)方法：極限法和近似法。（很小，很小，弧長(zhǎng)約為弦長(zhǎng)）（2）通過(guò)對(duì)物體做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)際情形進(jìn)行抽象概括形成質(zhì)點(diǎn)在水平面和豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)模型，以此發(fā)展學(xué)生建模能力。問(wèn)題情境1：“水流星”表演，為什么水在最高處不會(huì)從水桶中灑出？交流總結(jié)：以水為研究對(duì)象，在最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力和桶底壓力合力充當(dāng)了向心力，重力的作用另有它用，所以沒(méi)有從桶中灑出。問(wèn)題情境2：觀察火車轉(zhuǎn)彎軌道，為什么外規(guī)一般比內(nèi)軌設(shè)計(jì)的高一些？假如火車轉(zhuǎn)彎半徑是r,轉(zhuǎn)彎速度是v,內(nèi)外軌道高度差θ應(yīng)該設(shè)計(jì)多少合適？作用：數(shù)理結(jié)合，促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展；簡(jiǎn)化模型，提高科學(xué)論證能力。交流總結(jié)：是利用重力和鐵軌對(duì)火車支持力合力充當(dāng)向心力，通過(guò)受力分析，采用正交分解法,豎直方向列平衡方程，水平方向列向心力方程，兩方程聯(lián)立解得：mgtanmv2r（3）通過(guò)分析向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系，尋找向心力來(lái)源，發(fā)展學(xué)科論證能力。情境問(wèn)題：為什么在結(jié)冰的道路上，汽車轉(zhuǎn)彎速度不能太大？假如汽車與水平冰面摩擦因數(shù)為μ，轉(zhuǎn)彎半徑是r,轉(zhuǎn)彎速度不能超過(guò)多少？交流總結(jié)：fmaxmgmv2/r→vgr（4）通過(guò)討論向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系，以及汽車“飛離”地面速度等具體問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑與創(chuàng)新能力。情境問(wèn)題：為什么汽車過(guò)拱形橋時(shí)一般會(huì)限制速度，請(qǐng)從力學(xué)和安全角度解 4mgNmv2r釋？交流與總結(jié)：從最高點(diǎn)向心力→N<mg,速度越大，正壓力N越小，從而導(dǎo)致最大靜摩擦力越小，不利于遇到障礙物后剎車制動(dòng)。4.豐富學(xué)生體驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探索精神和實(shí)踐意識(shí)。實(shí)踐任務(wù)：請(qǐng)用身邊材料制作簡(jiǎn)單圓周運(yùn)動(dòng)，感受向心力與哪些因素有關(guān)，并嘗試論證，寫(xiě)出論證報(bào)告。交流與總結(jié)：略參考文獻(xiàn)：1.基于學(xué)科大概念高中物理單元設(shè)計(jì)與實(shí)施（物理教師202