摘 要：新課標(biāo)提出“以主題為線索，構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)”的理念，以蘇科版“動能 勢能 機(jī)械能”的課堂教學(xué)為例，介紹以主題為線索構(gòu)建課堂教學(xué)的策略：深挖教材，精選主題；結(jié)合實際，優(yōu)化設(shè)計；設(shè)置問題，構(gòu)建課堂。

關(guān)鍵詞：主題為線索；動能；勢能；魔罐

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）10-0025-3

收稿日期：2024-07-10

基金項目：江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十四期課題“基于中學(xué)物理教師信息素養(yǎng)提升的學(xué)科融合實踐研究（2021JY14-L384）。

作者簡介：陳峰（1990-），男，中學(xué)一級教師，主要從事初中物理教學(xué)工作。

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）中提出“以主題為線索，構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)”的課程理念，新課標(biāo)在該理念下提出了“依據(jù)物理學(xué)科內(nèi)涵，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，明確物理學(xué)習(xí)主題。注重知行合一、學(xué)以致用，體現(xiàn)物理課程基礎(chǔ)性、實踐性等特點”的具體要求［1］。在初中物理課堂的常態(tài)教學(xué)中，可深挖教材中的素材，精選實踐性、綜合性主題；結(jié)合具體的案例，加強(qiáng)教學(xué)與實際的聯(lián)系，對主題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；根據(jù)主題創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境，通過問題設(shè)置構(gòu)建更好的課堂教學(xué)設(shè)計。本文以蘇科版“動能 勢能 機(jī)械能”第二課時的課堂教學(xué)為例，以主題為線索，構(gòu)建課堂教學(xué)的實施策略，為落實“以主題為線索，構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)”的課程理念提供參考。

1 深挖教材，精選主題

蘇科版教材九年級上冊第十二章第一節(jié)“動能 勢能 機(jī)械能”需要兩個課時完成，第二課時的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：知道機(jī)械能是動能和勢能的統(tǒng)稱，通過觀察和實驗，知道動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；能說明一些有關(guān)動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象；通過觀察現(xiàn)象，知道動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能會逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能。教材設(shè)計了“觀察擺球動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化”的活動以及“游樂場的過山車、落地后又彈起的皮球、蕩秋千的人、撐桿跳高的運動員”四個情境，分析情境中物體動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況。對于初中學(xué)生來說，能量轉(zhuǎn)化的概念抽象難懂，除了上述的觀察活動以及情境展示，本節(jié)教材的“課外實踐與練習(xí)”欄目還設(shè)計了制作一個能自動回轉(zhuǎn)的“魔罐”的活動。將這一活動作為課堂教學(xué)設(shè)計的主題，通過創(chuàng)設(shè)可操作的主題情境，串聯(lián)教材內(nèi)容，構(gòu)建課堂教學(xué)，可以豐富學(xué)生的體驗，讓他們在主題任務(wù)完成過程中對能量的轉(zhuǎn)化有更直接的體驗，加深對動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的理解。

2 結(jié)合實際，優(yōu)化設(shè)計

如何將課外的實踐搬到課堂中來，在有限的時間內(nèi)讓學(xué)生完成“魔罐”的制作，這就需要教師先行實踐，發(fā)現(xiàn)制作過程中可能遇到的問題，并設(shè)計好解決措施，優(yōu)化制作過程。教材中的制作過程如下：如圖1所示，在金屬罐的蓋子和罐底各開兩個小孔，用細(xì)線將一個鉤碼系在橡皮筋的中部，然后將橡皮筋穿過蓋子和罐底的小孔并固定起來，這樣，一個“魔罐”就做成了［2］。

分析教材中的制作方案，發(fā)現(xiàn)制作一個“魔罐”存在如下問題：

（1）金屬罐的尺寸應(yīng)該是多大？從生活中取材的話，什么樣的罐子比較合適？

（2）什么樣的橡皮筋比較合適？需要幾根？

（3）鉤碼用什么材料系在橡皮筋上？

（4）橡皮筋如何穿過蓋子和罐底的小孔并固定？

結(jié)合生活實際，經(jīng)過多次實踐，對教材中的制作方案進(jìn)行如下優(yōu)化：首先是器材的選擇，直徑8 cm左右、高15 cm左右的圓柱形金屬罐或塑料罐較為合適，配合罐子的尺寸，選擇4根外徑40 mm、直徑1.5 mm的常規(guī)尺寸橡皮筋。鉤碼可用細(xì)銅絲（漆包線）纏繞固定在橡皮筋上，相較于用細(xì)線固定鉤碼，細(xì)銅絲更易于打結(jié)和固定。聯(lián)想到“穿針引線”的方法以及工程施工中用鐵絲牽引穿電線的方式，利用細(xì)銅絲牽引橡皮筋穿孔，穿出后的橡皮筋用漆包線纏繞固定，即完成了“魔罐”的制作。

為保證學(xué)生在課堂上能夠完成制作，提前讓學(xué)生帶來適合的罐子，由老師打孔，給每組準(zhǔn)備4根橡皮筋、4根細(xì)銅絲（長約7 cm）以及1個鉤碼等器材。

優(yōu)化后的具體制作步驟如下：

（1）如圖2所示，將穿有4根橡皮筋的細(xì)銅絲繞過鉤碼底部，并纏繞連接，使鉤碼和橡皮筋系在一起。

（2）如圖3所示，取兩根細(xì)銅絲，牽引其中兩根橡皮筋，穿過罐底的孔，將穿出的兩根橡皮筋用一根細(xì)銅絲纏繞連接。

（3）如圖4所示，將另外兩根橡皮筋也用細(xì)銅絲牽引穿過蓋子上的小孔，并用細(xì)銅絲纏繞連接，“魔罐”就做成了。

3 設(shè)置問題，構(gòu)建課堂

“魔罐”的制作已優(yōu)化設(shè)計好，接下來就是以“魔罐”的制作為主題，通過設(shè)置問題，開展活動，構(gòu)建課堂。

引入：演示能自動回轉(zhuǎn)的“魔罐”。

問題1：神奇的“魔罐”在水平桌面上滾出后，為何能自動滾回來？這里蘊(yùn)含了怎樣的物理道理？通過今天的學(xué)習(xí)，我們就能知道其中的奧秘了。

任務(wù)一：觀察動能和勢能的轉(zhuǎn)化。

活動一：觀察擺球動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化。（演示如圖5所示）

問題2-1：擺球運動的過程中，動能和重力勢能是如何變化的？說出你判斷的依據(jù)。

活動二：觀察滾擺動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化。（演示如圖6所示）

問題2-2：滾擺運動的過程中，動能和重力勢能是如何變化的？請說出判斷的依據(jù)。

活動三：觀察動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化。（演示如圖7所示）

問題2-3：小車運動的過程中，小車的動能和彈簧的彈性勢能是如何變化的？請說出判斷的依據(jù)。

任務(wù)二：分析動能、勢能之間相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。

問題3：觀察圖8中物體的運動，分析各圖中動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況。

通過任務(wù)一和任務(wù)二的學(xué)習(xí)，學(xué)生從大量的事例中認(rèn)識到動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，為了促進(jìn)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律在頭腦中的提煉與升華，將所學(xué)的知識與實際情境聯(lián)系起來，解決實際問題，教師解釋課前的引入，并引導(dǎo)學(xué)生制作一個能自動回轉(zhuǎn)的“魔罐”。

任務(wù)三：做一個能自動回轉(zhuǎn)的“魔罐”。

問題4-1：大量的事實說明，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。“魔罐”內(nèi)有什么結(jié)構(gòu)？“魔罐”自動滾回的過程中動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的？

問題4-2：參照教材第39頁的制作方法，能否制作一個能自動滾回的“魔罐”？

問題4-3：如何方便地將橡皮筋穿過蓋子和罐底的小孔？

問題4-4：打算怎樣將穿過蓋子和罐底的橡皮筋固定？

充分討論后，提供器材，介紹制作方案，學(xué)生分組制作。制作完成后，各組展示，描述“魔罐”運動過程中動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的，分享制作過程中成功的經(jīng)驗，分析失敗的原因，提出獨到的見解以及創(chuàng)新手段。結(jié)合學(xué)生的實際操作與觀察提出如下問題，引發(fā)學(xué)生深度思考。

問題5：當(dāng)你將“魔罐”在水平面上滾出后，它能自動滾回來，請判斷“魔罐”有沒有可能滾回初始位置，這是為什么？若將“魔罐”由靜止從斜面上滾下，它也能沿斜面自動滾回來，請判斷“魔罐”有沒有可能滾回初始位置，這又是為什么？

結(jié)合學(xué)生的實際操作，發(fā)現(xiàn)在水平桌面上滾出的“魔罐”有可能滾回初始位置，而且能滾回到更遠(yuǎn)的位置。這是因為開始時手對“魔罐”做了功，“魔罐”在初始位置具有較大的動能；將“魔罐”由靜止從斜面上滾下，它也能沿斜面自動滾回來，不能滾回到初始位置，因為在初始位置釋放時，“魔罐”只具有重力勢能，滾動的過程中機(jī)械能有損失。

4 結(jié) 語

“魔罐”的制作既可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切感受到科學(xué)的真實性，又能補(bǔ)充實驗課程資源，有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識?！澳Ч蕖钡闹谱鹘o學(xué)生提供了解決實際問題的平臺，學(xué)生在設(shè)計與操作的過程中解決實際問題，鍛煉了能力，發(fā)展了思維。“魔罐”的成功制作，給學(xué)生提供了獲得成功的體驗，同時幫助他們建構(gòu)動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化模型，調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)好物理的愿望。

以“魔罐”制作為主題構(gòu)建課堂，課堂目標(biāo)清晰，結(jié)構(gòu)簡潔，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在動手制作的過程中，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，樂于思考與實踐，能總結(jié)成功的經(jīng)驗，分析失敗的原因，培養(yǎng)分享與合作的能力。深挖教材，選擇適合的制作案例作為主題融入到課堂教學(xué)中，符合新課標(biāo)的課程理念，也是跨學(xué)科實踐活動的有效落地，豐富了教學(xué)方式。在日常的教學(xué)中可以多開展該模式的教學(xué)，深入挖掘教材，結(jié)合實際，加強(qiáng)與生產(chǎn)生活、社會發(fā)展及科技進(jìn)步的聯(lián)系，設(shè)置問題，構(gòu)建課堂教學(xué)，培育學(xué)生的物理素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］義務(wù)教育物理教科書編寫組.義務(wù)教育教科書物理九年級上冊［M］.江蘇：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2023：36-39.（欄目編輯 劉 榮）