初中科学单元复习的发现课教学设计——以“运动和力”为例

时间:2023-10-06 14:40:29 来源:网友投稿

刘 兆 陈逸丰

(1. 浙江省温州市瓯海区外国语学校,浙江 温州 325000;
2. 浙江省宁波市海曙区集士港镇中学,浙江 宁波 315016)

单元复习课是将知识系统化的重要手段,传统的单元复习是在课堂中以知识梳理、错题讲解、限时训练等形式进行的,这种复习课忽视了学生知识整合能力、问题解决能力、信息综合能力的培养,直接影响了教学效果,提高单元复习课的效率势在必行。

发现课是在将美国心理学家乔瑟夫·勒夫和哈里·英格拉姆提出的“乔哈里视窗”理论引入课堂教学而出现的,“乔哈里视窗”把人的内心世界比作四个窗口:公开区、盲区、隐蔽区和封闭区。公开区是指自己和别人都了解的信息区间,盲区是指自己不了解但别人了解的信息区间,隐蔽区是指自己知道别人不知道的信息区间,封闭区是指自己和他人都不了解的全新的神秘领域,对其他区具有潜在的影响。

假定在一般情况下,交流双方在沟通之前,二者对于当下拥有的信息和心理接受在公开区、盲区、隐蔽区以及封闭区的分配是均衡的,可视为沟通前的自然状态。然而,四个窗口并不是一成不变的,随着交流的增多,各方力量相互影响。随着师生、生生交流的展开,信息出现交换,心理接受随着信息的流动而出现波动、变化,这时会存在着四个窗口截然相反的路径(图1)。

图1

在理想情况下,交流双方能够很好地进行信息的互补,二者的沟通逐渐趋于公开,各自将盲区、隐蔽区、封闭区打开,由此,这三个窗口会逐渐减小,而公开区慢慢变大。反之,公开区会逐渐减小,而盲区、隐蔽区、封闭区会变大。“发现课”要求师生提高自己的信息曝光度,主动去了解自己未知的信息,自主发现有用信息,分析信息间的内在联系,并能通过沟通交流互换所得信息。当双方掌握的信息通过主动曝光和了解的过程达到平衡时,就可以将盲区、隐蔽区和未知区转化为公开区,提高了教学的有效性。

教师要想在教学中触及学生的盲区、隐蔽区、封闭区,从学生心理的接受程度上看是逐步推进的,且难度是逐级递增的,由此形成了发现课教学过程的自然顺序:扫除盲区、叩击隐蔽区、窥探封闭区、扩大公开区,发现课教学流程与环节说明如表1。

表1

浙教版初中科学七年级下册中的“运动和力”围绕运动、力、运动和力的关系展开,主要的知识点有运动和静止的相对性(参照物)、运动快慢的描述(速度)、运动种类、力的定义、力的作用效果、力的三要素、力的示意图、重力、摩擦力、牛顿第一定律、平衡力以及压强等。

2.1 教学流程

2.1.1 创设情境,夯实基础,扫除盲区

图2

任务1:图2是“蹦极”模型,采用由静止下落或下拉后释放等方式使钩码运动。提问:在什么情况下可以说铁架台是运动的?

学生观察蹦极模型,判断钩码与铁架台的相对运动状态。在参照物的转换中,学生明确运动和静止具有相对性。

任务2:当钩码和弹力绳保持相对静止时,对钩码和弹性绳(轻质)进行受力分析。

学生对研究对象进行受力分析(图3),教师提问:图3中的4个力有何关系?

图3

学生结合物体的运动状态进行判断:钩码所受的拉力F绳子—钩码与钩码所受的重力G是一对平衡力,弹性绳所受拉力F钩码—绳子和F木棍—绳子是一对平衡力。综合4个力的分析,判断拉力F绳子—钩码和拉力F钩码—绳子是一对相互作用力。学生自主归纳、比较相互作用力和一对平衡力的区别联系。

设计意图:参照物的选择、运动和静止的相对性、相互作用力和平衡力是物体运动和受力分析的基础,在完成此环节的学习任务时,学生在理解过程中暴露自身的认知错误,教师及时予以纠正。

2.1.2 模拟情境,拓展思维,叩击隐蔽区

任务3:模拟蹦极运动,将钩码从O点由静止释放,教师提问:可以观察到什么现象?

学生讨论总结:(1) 钩码先向下运动再向上运动,循环往复直至停止;
(2) 弹力绳先变长后变短,循环往复直至停止。

钩码在实际的运动中受到阻力等因素的影响,为了研究方便,可以取第一次往返运动作为研究对象。

任务4:在模拟蹦极运动过程中,根据弹性绳的变化找到一些特殊(关键)的位置进行分析研究(图4)。

图4

小组合作寻找特殊(关键)位置,分析钩码在各个阶段的受力和运动状态(表2)。

表2

设计意图:蹦极作为常见的经典情境,由于其过程复杂,学生对此难以深刻理解。通过寻找关键位置,要求学生分阶段对钩码进行受力和运动状态分析,化整为零,搭建脚手架,帮助学生将知识进行关联,突破难点,深入理解和运用“力是改变物体运动状态的原因”这一观念。

2.1.3 虚实联系,延伸思维,窥探封闭区

任务5:在实际情况下,蹦极模型中受力平衡点B会变化吗?怎么变化?

教师提示在实际运动过程中,人的运动速度较大,所受的空气阻力不可忽略。学生在教师引导下,判断空气阻力的方向与人的运动方向相反。由于运动员作上下往返运动,空气阻力先向上,再向下,表明受力平衡点B的位置先上移,再下移。

设计意图:通过理想化的处理以及实际情况的预设,学生自主发现生活中的科学现象和知识的联系,深刻理解牛顿运动定律,拓展了思维。

2.1.4 提纲挈领,明确思路,扩大公开区

检测:某运动员做蹦极运动,如图5所示,从高处O点开始下落,OA是弹性绳的原长,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图6所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是( )。

图5

图6

A.从A点到B点过程中运动员加速下落

B.从B点到C点过程中运动员匀速下落

C.在t0时刻运动员刚好位于B点

D.运动员重力大小等于F0

设计意图:由蹦极模型拓展到真实生活事例,检测学生的课堂学习情况。

课堂小结:总结运动和力的关系(图7)。

图7

设计意图:通过整理归纳将知识系统化,促进学生深刻理解力与运动的关系。

2.2 课例说明

本节课以蹦极创设情景,通过构建模型,复习参照物、力的三要素、受力分析、相互作用力、平衡力等基础知识,促进学生顺利完成从盲区向公开区的转化。模拟蹦极的过程使问题可视化,抽丝剥茧,从外显的弹性绳的长度变化、钩码运动方向变化迁移到内隐的钩码受力变化与运动状态变化,有效解决二力平衡、牛顿运动定律的应用问题。在学习任务的设置上,层层递进,时时有挑战,处处有激励,帮助学生将新旧知识进行关联,突破复习课的重难点。引导学生深刻体会把复杂问题简单化的方法,实现由隐蔽区向公开区的转化。

本节课的情境设置从生活中来再到生活中去,打破了虚拟和现实的壁垒,探索真实蹦极运动,培养了学生的高阶思维。最后的课堂小结起到画龙点睛的作用,选用了契合主题的练习进行课堂检测,明确解决运动和力关系问题的思路,从而实现公开区的扩大。

在核心素养目标的引领下,通过“发现课”的教学设计和实践,主要有以下两点启示。

(1) 情境渗透于探究之中,激发学生的学习兴趣

知识之于情境犹如盐之于汤,课程改革倡导教学设计基于真实情境的“真问题、真研究、真解决”,恰当的情境选择是开展探究活动的基础,其意义在于充分调动学生的已有知识储备和认知,激发学生的学习兴趣。

(2) 任务暗含线索,促进师生沟通

教师通过任务设置或问题设置为学生的思维搭建脚手架,要求有目的、有计划,层次分明,线索清晰,促进学生的思维从盲区、隐蔽区、未知区向公开区转化,满足学生的表达欲,实现教学效果的最优化。

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