基于核心素養(yǎng)的《力的分解》教學(xué)設(shè)計(jì)

深圳實(shí)驗(yàn)學(xué)校高中部張春斌

一、 教學(xué)內(nèi)容分析

1.教材安排及地位

滬科版教材《力的分解》這一課題安排在第四章第二節(jié)中，教材通過(guò)斜拉橋、塔吊等例子，定義了力的分解以及分析力的分解的方法。本節(jié)課包含了一個(gè)重要的物理思想——等效替代，兩個(gè)概念——合力與分力，一個(gè)規(guī)則——平行四邊形定則，一個(gè)技能——力的分解。本節(jié)課上承重力、彈力、摩擦力三個(gè)概念，以及力的合成這一技能；下接共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題，作為動(dòng)力學(xué)分析的基本技能之一，在整個(gè)力學(xué)知識(shí)體系中占有基礎(chǔ)性地位。

2.課標(biāo)要求及理解

2017年新課標(biāo)要求“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解力的分解，知道矢量和標(biāo)量”。力的分解是一個(gè)工具，新課標(biāo)要求應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題應(yīng)結(jié)合具體的實(shí)際情景。因此在本節(jié)教學(xué)中，給學(xué)生提供大量實(shí)際情景，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)力的分解，培養(yǎng)學(xué)生的“物理觀念”。讓學(xué)生在實(shí)際情境中解決物理問(wèn)題，形成把情景與知識(shí)相關(guān)聯(lián)的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”。通過(guò)等效替代思想的形成培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象思維能力，通過(guò)力的分解培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題的能力。

二、學(xué)生情況分析

1.學(xué)習(xí)特點(diǎn)

本節(jié)課面向?qū)ο笫歉咭粚W(xué)生，記憶以有意記憶為主，能注意在理解的基礎(chǔ)上記憶。此外初步完成從具體思維為主到抽象思維為主的過(guò)渡。因此在教學(xué)中需要注意結(jié)合已有知識(shí)讓學(xué)生進(jìn)行“有意義的學(xué)習(xí)”，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)力的分解，更要讓學(xué)生理解為什么要進(jìn)行力的分解；此外通過(guò)圖片、視頻、實(shí)物讓學(xué)生融入實(shí)際情景，在實(shí)際情景中的生活問(wèn)題升華為物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維。

2.知識(shí)準(zhǔn)備

學(xué)生已學(xué)習(xí)了共點(diǎn)力、二力平衡以及力的合成，知道平行四邊形定則，會(huì)畫(huà)力的圖示，熟悉平行四邊形的幾何特點(diǎn)，具備相關(guān)的知識(shí)基礎(chǔ)，學(xué)生能夠比較容易的認(rèn)識(shí)力的分解。而力的分解是一個(gè)工具，關(guān)鍵在于應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題。

3.前概念

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)以及教學(xué)實(shí)踐得知，學(xué)生往往存在兩個(gè)前概念。前概念1：認(rèn)為分力一定小于合力；前概念2：認(rèn)為斜面上的物體的重力可以分解為對(duì)斜面的壓力以及一個(gè)下滑力。

三、重、難點(diǎn)任務(wù)分析

重點(diǎn)：知道力的分解，能夠利用力的分解來(lái)解釋生活中的現(xiàn)象；

難點(diǎn)：理解確定分力的方向的方法。

四、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

五、教學(xué)媒體設(shè)計(jì)

  1.設(shè)計(jì)依據(jù)及意圖

新課標(biāo)要求應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題應(yīng)結(jié)合具體的實(shí)際情景。故本節(jié)課采用大量圖片視頻增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知，采用多個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親身體驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)際情況，在實(shí)際生活中解決物理問(wèn)題。

新課標(biāo)要求重視學(xué)生的科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用，因此本節(jié)課引入dislab傳感器，以及同屏技術(shù)，讓學(xué)生更直觀地理解力的分解，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。

2.具體媒體需求

PPT課件、電腦、實(shí)物展臺(tái)、引入趣味實(shí)驗(yàn)裝置（兩個(gè)鐵架臺(tái)、兩個(gè)定滑輪、細(xì)繩、礦泉水、鉤碼）、模擬橋梁（木板、鐵架臺(tái)、細(xì)繩）、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)裝置（兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、鉤碼、直尺三角板）、dislab傳感器（朗威斜面上重力分解儀、數(shù)據(jù)采集器、專用電腦軟件）、同屏技術(shù)（手機(jī)、數(shù)據(jù)線、專用軟件）、逆風(fēng)行車(chē)（小車(chē)、船帆、吹風(fēng)筒）

六、流程圖

七、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

（一）引入

n 設(shè)計(jì)意圖

教育心理學(xué)家認(rèn)為學(xué)習(xí)一個(gè)新的概念，最好制造認(rèn)知沖突，在沖突的引發(fā)和解決的過(guò)程，學(xué)生會(huì)快速構(gòu)建新的知識(shí)體系。因此在新課引入中制造認(rèn)知沖突，增加感性認(rèn)識(shí)、激發(fā)興趣、引入課題。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

（二）復(fù)習(xí)舊知識(shí)，建立新概念

n 設(shè)計(jì)意圖

教育學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾認(rèn)為有意義的學(xué)習(xí)必須強(qiáng)調(diào)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，因此在學(xué)習(xí)力的分解時(shí)，先復(fù)習(xí)力的合成，已知分力求合力即為力的合成，如果已知合力求分力就是力的分解，水到渠成。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

（三）如何進(jìn)行力的分解

1、情景一：重力沿繩索方向進(jìn)行分解

n 設(shè)計(jì)意圖

物理來(lái)源于生活，從身邊的典型事物入手，把解決問(wèn)題貫穿學(xué)習(xí)全過(guò)程，讓學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)物理是有用處的，并增強(qiáng)物理知識(shí)的實(shí)用性應(yīng)用性。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

2、情景二：斜面上重物重力的分解

n 設(shè)計(jì)意圖

同樣從身邊的熟悉的事物入手，在熟悉的情境中解決新的問(wèn)題，從而習(xí)得力的分解這一技能。讓學(xué)生從多角度探究當(dāng)坡度變大，重力沿斜面方向分力的變化情況，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

（四）力的分解的應(yīng)用

n 設(shè)計(jì)意圖

物理來(lái)源于生活，更要能走向社會(huì)。讓學(xué)生解釋引入實(shí)驗(yàn)，前后呼應(yīng)。再根據(jù)力的分解的原理，解釋2008年大雪災(zāi)，呼吁學(xué)生關(guān)注社會(huì)；再利用小力分解出大力解決生活中的難題。新課標(biāo)要求要對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)完力的分解，利用習(xí)題評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)得如何。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

（五）課后作業(yè)

n 設(shè)計(jì)意圖

新課標(biāo)要求，理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境（STSE）的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成的對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感，進(jìn)一步逐漸形成“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。

讓學(xué)生課后動(dòng)手親身體驗(yàn)力的分解，通過(guò)制作小船，體現(xiàn)STEAM教育理念。向學(xué)生介紹中華民族的航海英雄，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)之情以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。

n 活動(dòng)設(shè)計(jì)

（六）板書(shū)設(shè)計(jì)

八、教學(xué)反思

1.亮點(diǎn)

（1）確立四維教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

依據(jù)2017年版新課標(biāo)，注重學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。特依據(jù)核心素養(yǎng)的四個(gè)方面——物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，制定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)根據(jù)新課標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分，詳細(xì)制定本節(jié)課中各個(gè)素養(yǎng)要達(dá)到的等級(jí)，作為本教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

例如科學(xué)思維要求達(dá)到第5水平，即能夠?qū)F(xiàn)實(shí)問(wèn)題抽象成為物理模型，結(jié)合推理、論證，多角度解釋實(shí)際生活中的現(xiàn)象，這作為本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。在“問(wèn)題二”教學(xué)環(huán)節(jié)中，將引橋抽象為斜面，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力；通過(guò)三種方法探究坡度變大，重力沿斜面方向的分力變大，培養(yǎng)學(xué)生多角度解釋實(shí)際生活中的現(xiàn)象的能力，從而鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。

又如物理觀念中“能靈活應(yīng)用力的分解來(lái)解釋生活中的現(xiàn)象”，也是第5水平要求，作為本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。本節(jié)課結(jié)合多個(gè)具體的實(shí)際情景，如“斜拉橋索塔”、“引橋”、“2008年大雪災(zāi)”、“一指拉動(dòng)汽車(chē)”、“鄭和下西洋”等，讓學(xué)生在具體情境中應(yīng)用力的分解進(jìn)行解釋，并進(jìn)一步讓學(xué)生反思為什么這么分解，讓學(xué)生能從更深層次——方法論層面掌握力的分解，從而突出教學(xué)重點(diǎn)。

（2）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

本節(jié)課的通過(guò)自創(chuàng)的“搬運(yùn)農(nóng)夫山泉”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生原有認(rèn)知：定滑輪不改變力的大小。但是在本實(shí)驗(yàn)中，200g的鉤碼卻能夠拉動(dòng)600g的農(nóng)夫山泉，制造學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入課堂。

（3）融入STEAM理念

在本節(jié)課最后的逆風(fēng)行駛的小舟中，需要綜合應(yīng)用到力的分解的知識(shí)（科學(xué)S）、制作過(guò)程中則需要運(yùn)用技術(shù)T與工程學(xué)E、對(duì)小船進(jìn)行美化的過(guò)程中需要運(yùn)用到藝術(shù)A、計(jì)算一個(gè)最佳的角度會(huì)利用到數(shù)學(xué)知識(shí)M。

2.需要注意的地方

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容多，探究次數(shù)多，教師要把握好教學(xué)的時(shí)間，以免超時(shí)。此外，引導(dǎo)學(xué)生解釋各種現(xiàn)象，若學(xué)生無(wú)法解釋，應(yīng)當(dāng)做好引導(dǎo)，讓學(xué)生習(xí)得分析的方法，明白怎么分解以及為什么分解，而不僅僅滿足于知道力的分解這一概念。