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1、 基于生本理念的思维融入式教学设计 夏晓梅 费志明摘 要：学生是课堂的主体。教学活动的设计应更多地关注学生的已有认知和思维特点，让学生在体验中学习新知，提升思维能力，提高科学素养。文章以机械能一课为例，主要阐述了以关键问题引导学生参与动能影响因素实验的设计;剖析学生生活经验和已有认知对新知学习的影响;探讨了重力势能影响因素实验器材的合理选择等，探讨了如何基于学生的思维特点和认知水平设计教学过程。关键词：生本理念;思维;机械能;教学设计机械能是一种重要的能量形式。“机械能”这节课是学生在学习了机械运动，能量的各种形式之后对运动与能量的进一步认识。学好机械能有助于以后理解能量转化与守恒定律，为能量
2、守恒思想的培养奠定基础。生本教育理念强调学生是课堂的主体。教学活动应充分发挥学生的主体性，让学生真正参与到课堂中。教师应基于学生已有认知创设活动情景，让学生参与设计过程，在体验中形成科学概念，完善认知结构。同时教师要尊重学生的前概念，允许并鼓励学生质疑，让学生充分表达自己的观点。可见，我们应多站在学生的角度来思考问题，让学生真正参与实验的设计、操作、评价等环节，在交流中提升思维层次。基于以上教育理念，笔者对机械能这一课做了如下设计，探讨促进学生思维的有效策略。一、动能教学1.创设情境，形成动能概念通过两个小视频导入，思考为什么纸片和火车有这么大的威力？（1）质量较小的纸片，当速度较大时也能将坚
3、硬的物体切断。（2）质量较大的火车，即使速度较小，也能将汽车撞飞。设计意图：学生具备一定的生活经验，对运动与能量已有了初步的认识，但缺乏用能量观点解释问题的意识。学生可能会认为：纸片“速度大”而切断了物体，火车质量大而撞飞了汽车。通过观看这两段视频，促使学生转变分析角度，感受到运动的物体具有能量动能，而且动能的大小与速度和质量都有关系，为下面的探究做铺垫。2.提出猜想，联系生活提问：能量有大小之分。动能大小与什么因素有关？说说理由。小组讨论交流：猜想：动能与物体的质量大小有关。猜想：动能与物体的速度大小有关。设计意图：让学生猜测动能的影响因素并说明理由。学生可能会根据生活经验举例。这里不期望学
4、生能说出类似结论的猜想，如物体的速度一定时，质量越大，动能越大。因为学生还没有经历实验设计和探究过程，很难完整地表述类似结论的猜想。3.前置讨论，体现科学思维初中学生的思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段。学生具备一定的探究能力，但对于实验过程的设计以及逻辑推理能力还较欠缺。通过子问题的探讨，引导学生自主设计实验。引导：如果一个量同时受到两个量的影响，我们应该怎么研究？学生：控制变量法。速度不变时，改变质量大小，研究动能与质量的关系。质量不变时，改变速度大小，研究动能与速度的关系。设计意图：这里，学生不难想到用控制变量的方法。这样我们就把一个问题分解成了两个子问题。（1）剖析关键问题
5、，体验设计过程问题1：如何判断小球动能的大小？设计意图：首先明确我们研究的是小球的动能。结合演示实验（小球以不同的速度撞击木块）引导学生，可通过木块被撞击后移动距离的远近来判断小球的动能大小。木块被撞击后，在水平面上运动的距离越大，说明小球的动能越大。在讨论交流中，渗透转换法的科学思想。问题2：研究问题时，如何在改变小球质量时，控制小球在水平面的初速度不变？学生：用手很难控制球的速度，可以利用一个斜面，让质量不同的小球从斜面的同一高度滚下来（m1 m2）。引导：让不同质量的小球，从斜面的同一高度，自由静止开始滚下。设计意图：问题的探讨过程其实是实验装置的设计与完善过程。这里我们没有直接为学生提
6、供斜面装置。而是通过问题引导，让学生逐步意识到斜面的作用。这样的设计符合学生的认知特点，便于学生领会实验装置的设计内涵。这里我们虽然能得到期望的“答案”同一高度，自由静止滚下，但有的学生脑海中还是有疙瘩：质量不同的两个球，从同一高度，自由静止滚下，到达水平面时的速度相同吗？生活经验使其产生困惑：质量大的物体下落得不是更快吗？石头和羽毛从同一高度静止落下，不是石头先落地吗？其实生活中物体下落时往往受到空气阻力的影响。而上图中小球与斜面、空气间的摩擦较小，对实验的影响较小。教学中我们可做适当补充，帮助学生解决心中的困惑。问题3：在保持小球质量不變时，如何改变小球的速度大小？学生：让同一个小球从斜面
7、上的不同高度，自由静止滚下。在前一个问题的基础上，相信这个问题对学生而言并不难。但是学生的脑海中有着丰富的前概念。这些会影响甚至干扰科学概念的形成。生活中类似玩滑滑梯的情景可能使其误认为从更陡的斜面滚下时，物体到达水平面的速度更大。其实小球从不同斜面滚下来，涉及加速度的问题。我们可以将问题简化，看成同一物块从同一高度沿不同倾角的斜面自由静止下滑。从能量转化与守恒角度分析，若摩擦阻力不计，物块两次到达水平面时的速度相同。实际斜面存在摩擦。若考虑斜面与物块间的摩擦，第1次时物体下滑受到的摩擦力（ ）更大，而沿斜面运动的距离更长，则第1次实验中物体克服摩擦做的功更多。从能量转化的角度分析，第1次实验
8、中物体到达水平面的速度的确比第2次小。其实教学中出现类似问题时，我们也不必急于刨根问底。因为我们已经具备了一定的能量守恒观，能不自觉地从能量守恒的角度来分析问题，甚至会运用公式 来判断。但这种思维能力学生还是比较欠缺的。我们可以先淡化一下，等学习能量转化与守恒相关知识后，再来细细品味实验设计的巧妙之处，可能对学生科学思维的触动会更大。（2）设计表格，呈现探究思路学生自主设计实验表格：设计意图：虽然教材中已详细介绍了实验操作步骤，观察记录对象，但学生可能很难有耐心仔细阅读看似繁琐的文字表述。如果让学生自己设计表格，标出要记录的量。比如研究质量不变时动能与速度的关系时，表格中势必需要记录“高度”和
9、“木块移动距离”这两个量。（3）实验操作，得出结论小组实验1：质量不同的小球从斜面的同一高度，自由静止下落，撞到木块上，比较木块运动距离的远近，记录现象。小组实验2：相同质量的小球从斜面的不同高度，自由静止下落，撞到木块上，比较木块运动距离的远近，记录现象。设计意图：教师巡视并及时指导学生规范操作，及时记录相关科学量。对于操作中出现的新问题应当及时记录，以便适当调整后续教学内容。在表述结论时，学生可能认为“动能与高度有关”，甚至表述中根本没有提到“动能”这两个字。这是学生的共性错误。如果出现这些问题，我们就能直接在课堂上分析、探讨并解决。二、势能教学1.小组实验，注重结论表述类比动能影响因素的
10、探究，引导学生自主探究重力势能的影响因素，并讨论、交流，得出结论。设计意图：在研究重力势能和质量的关系时，我们应注意选择体积相同，质量不同的两个小球。若两个小球质量和体积都不同，对实验会有什么影响呢？假如两个小球的质量和下落高度相同，那么具有的重力势能应该是相等的。但是，由于体积不同，小球在下落过程中受到的空气阻力不同（空气阻力与横截面积有关），这样刚刚落到沙面时，速度已经不同。接下去，体积大的球，与沙面的接觸面积更大，这样，两次实验中沙面的凹陷程度将不同。我们通过沙面的凹陷程度来判断重力势能的大小，而此时，重力势能相同的情况下，沙面的凹陷程度却不同。这会干扰我们对重力势能大小的判断。其次，在
11、动能实验的基础上，这部分的实验设计相对较容易。学生不难理解用沙面的凹陷程度来判断重力势能大小。但是，我们应注重学生的结论表述，是否体现了控制变量法和转换法的科学思想。2.视频展示，渗透安全教育视频：实验演示一个小小的鸡蛋，从不同的楼层掉下来，砸在石膏板上，对石膏板的破坏程度。设计意图：石膏板的坚硬程度与人体的骨骼的硬度接近。这样的实验情景对学生的触动还是蛮大的。因为，即使是初中的学生，可能也不太清楚，自己家阳台上小小花盆也有潜在的危险。所以这里有必要进行相关安全教育，增强安全意识，提高基本的科学素养。3.结合事例，探究弹性势能这一部分教学，可根据时间灵活调整。可列举学生较为熟悉的事例分析或者从
12、学生较为熟悉的橡皮筋入手，探讨弹性势能大小的影响因素。三、机械能组成归纳让学生借助图形总结归纳机械能的组成部分，让学生对机械能有一个整体性的认知。生活中还有很多关于机械能的例子。一些是利用机械能，而一些是由于物体具有机械能而造成的危害（学生举例说明）。在后续课堂中，还可让学生观看一些有关机械能的科技类视频，如太空垃圾对宇宙飞船的威胁。了解科学家如何利用模拟实验演示动能与速度的关系，通过仪器将一颗小小的塑料球加速到相当于太空垃圾的速度后撞击金属块。通过慢镜头，学生能清楚地看到塑料球撞击金属块的震撼画面。参考文献1 刘洁民 郭玉英初中科学课程标准解读（2011年版）.北京：高等教育出版社，2012年8月版.2 梁天骄.机械能说课.J.中学物理，2017，（05）：43-44. -全文完-
