圓周運動的高端備課研究論文
“圓周運動”是繼平拋運動后又一種特殊的曲線運動，它既是曲線運動的延伸，又為萬有引力和天體運動打下基礎(chǔ)，在教學(xué)中具有承前啟后的作用.鑒于此，我們在深入分析教材編寫不足的基礎(chǔ)上，提出了“圓周運動”教學(xué)的高端備課.
1現(xiàn)行教材編寫的不足
“圓周運動”是人教版教材必修2第五章第四節(jié)的內(nèi)容，教材首先舉出“電風(fēng)扇”、“時車擴、“田徑場彎道賽跑”等日常生活中的實例，讓學(xué)生感知圓周運動.然后通過思考與討論得出線速度的概念，并給出勻速圓周運動的定義，指出“圓周運動快慢還可以用它與圓心連線掃過的角度來快描述”，從而引出角速度概念，最后推導(dǎo)出角速度與線速度的關(guān)系[l].我們認(rèn)為，教材的編排存在一些有待商榷的地方.
第一，把線速度放在角速度之前講解并不合理.一方面，線速度屬于線量范疇，學(xué)生接受線速度的概念并沒有困難，而且，這樣的編排并不能由線速度概念合乎邏輯地得出“角速度”概念;另一方面，把線速度與角速度看作同等重要，沒有能突出教學(xué)的重點與難點.
第二，在學(xué)習(xí)圓周運動之前，學(xué)生己經(jīng)對直線運動及平拋運動有了深入了解，平拋運動雖屬于曲線運動，但由于“運動的獨立作用”原理，通過“化曲為直”可以解決平拋運動問題.但在圓周運動中，“化曲為直”的方法并不適用，這就需要引入新的物理:霸一“角量”，來描述其運動規(guī)律.然而，學(xué)生并沒有用“角量”描述物體運動的經(jīng)歷，因此用“角量”描述圓周運動可謂教學(xué)思想上的重大跨越，這是在圓周運動教學(xué)中應(yīng)當(dāng)特別指出的.
2體現(xiàn)教學(xué)邏輯的高端備課
2. 1類比分析，引入角速度的定義
我們認(rèn)為，圓周運動的教學(xué)應(yīng)當(dāng)通過向?qū)W生講述科技史，尤其是中國古代科技發(fā)展的進(jìn)程，從而自然地進(jìn)行導(dǎo)入.教師應(yīng)當(dāng)指出，在我國數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史中，即便有“九章算術(shù)”、”勾股定理”等成就的獲得，仍然還是局限于“線量”的思維方式而從未產(chǎn)生過“角度”的概念，由此可知“角度”概念產(chǎn)生之艱難.鑒于此，本節(jié)課的核心思想即為—用“角量”來描述圓周運動.
用“線量”定義物理量的方法學(xué)生己經(jīng)非常熟悉，這些物理量通常就是位移、速度、加速度等.教師可以告訴學(xué)生“線量”與“角量”在描述物體運動時具有完全相同的地位.因此，在直線運動中用“線量”定義物理量的方法，完全適用于圓周運動中用“角量”定義物理量.所以，采用“類比”方法很容易就可以得出角速度的`定義.
3教學(xué)啟示
備課是物理教師專業(yè)性的工作，無論按照何種順序呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，備課工作都應(yīng)關(guān)顧物理知識的內(nèi)在邏輯，力求符合學(xué)生的認(rèn)知水平，同時符合教學(xué)的邏輯.總結(jié)上述教學(xué)設(shè)計，我們得到以下三點啟示.
3. 1備課應(yīng)揭示物理教學(xué)的本質(zhì)
在學(xué)習(xí)圓周運動之前，學(xué)生習(xí)慣于運用“線量”來描述物體的運動，而圓周運動則是用“角量”對物體運動進(jìn)行描述.因此，從用“線量”描述直線運動到用“角量”描述圓周運動，這事實上是認(rèn)知方式的分水嶺.鑒于此，高端備課從教學(xué)的本質(zhì)出發(fā)，重視認(rèn)知方式的轉(zhuǎn)變，明確指出描述物體運動的兩條路線分別是“線量”與“角量”，注重“角位移”概念引入的關(guān)鍵性步驟，將“角速度”作為圓周運動教學(xué)的切入點，并隨著“角速度”概念的引入，逐步突破“線速度與角速度關(guān)系”與“線速度概念”的教學(xué)，從而有效地促進(jìn)了圓周運動教學(xué)的優(yōu)化.
3. 2備課應(yīng)注重突破思維定勢
中國自古雖有對勾股術(shù)、測圓術(shù)、弧矢術(shù)的深入研究，但對“角量”的研究則嚴(yán)重不足，這樣，“角量”描述物體運動的認(rèn)知盲區(qū)就很有可能在學(xué)生學(xué)習(xí)圓周運動中“重演”.在學(xué)習(xí)圓周運動之前，學(xué)生的思維處于運用“線量”描述物體運動的狀態(tài)，較難接受運用“角速度”描述圓周運動的思維方式.因此，圓周運動備課的重點就在于如何打破學(xué)生的思維定勢.高端備課通過科技史的引入，將學(xué)生的思維從被組織狀態(tài)向臨界狀態(tài)過渡，最后突破學(xué)生的思維定勢，從而完成了從“線量”到“角量”描述圓周運動的認(rèn)知飛躍.
3. 3備課應(yīng)體現(xiàn)物理教學(xué)的邏輯
所謂教學(xué)的邏輯，就是教學(xué)過程中諸要素呈現(xiàn)的順序.由于圓周運動教學(xué)對邏輯性有著特殊的要求，因此，先建立角速度的概念，再導(dǎo)出“角速度”與“線速度”的關(guān)系，最后得出線速度概念，這樣的教學(xué)設(shè)計將“角速度’,‘角速度與線速度的關(guān)系’,“線速度”按照學(xué)生的認(rèn)知順序整合在教學(xué)過程中，重點突出、層次清晰，體現(xiàn)了對學(xué)生原有知識水平的關(guān)顧，從而彰顯了物理高端備課的獨特內(nèi)涵.
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