物理教学顶层设计的若干思考

1、物理教学顶层设计的若干思考部队要举行行军比赛，为此，某连举行战术研讨会，商议怎样提高比赛效果。甲说：要加强技能训练，提高行军速度。乙说：要练体力，用时间来换取空间。连长觉得两人都有道理，于是，训练时既练速度，又练体力。训练很有成效。比赛那天，全连一大早就起来，比干劲，拼体力，一路上十分辛苦。中午大家吃饭时，连长满怀信心地拿着地图登上高地，察看地形。突然无语了：路线错了，方向反了。一则笑话的启示“方向和路线” 比 “速度和时间” 更重要！相对于学科教学的“知识和技能”而言， “理念和策略” 是属于方向和路线的。它关系教学全局，起着 “统领” 作用。学科教学的优化，关键是 “理念和策略” 的优化。

2、为此，应该从课程目标这一最顶层的主题来构思统领教学全局的基本策略。行军如此，学科教学同样如此：一个不当的教学过程，如果力度越大、时间越长，对学生的危害越严重。一则笑话的启示测电阻1.顶层设计是三维目标的总体思考2.过分地突出基础知识和基本技能已不合时宜一、学科教学要有顶层设计的思路信息技术的发展使得知识答案的获得已不再是难事技能的具体内容总是在与时俱进 如果使用电子天平，原来机械天平的操作技能训练便失去了意义。电子天平1.顶层设计是三维目标的总体思考一、学科教学要有顶层设计的思路5.优化物理教学的具体途径学习兴趣实践意识分析习惯科学态度方法能力知识的缺漏随时可以补足；但兴趣的缺乏、意识的淡薄，

3、能力的缺失、态度和习惯的错误，不是短时间能改善的，它很可能影响整个高中阶段，甚至于一辈子。2.过分地突出基础知识和基本技能已不合时宜3.初中课标2011年版强化了“过程”、“情感”目标4.高中课标修订已启动，重视核心素养的设计1.顶层设计是三维目标的总体思考一、学科教学要有顶层设计的思路把教学时间用在对兴趣、意识、习惯、态度、方法、能力的培养，这对提高中考、高考成绩有影响吗？2.过分地突出基础知识和基本技能已不合时宜5.优化物理教学的具体途径学习兴趣实践意识分析习惯科学态度方法能力3.初中课标2011年版强化了“过程”、“情感”目标4.高中课标修订已启动，重视核心素养的设计2011年高考后，教

4、育部基础教育课程杂志决定以发布“高考试题红黑榜”的方式，对各学科新课程高考试题进行点评，以正确引导高考命题的方向。之后，又发布了“中考试题红黑榜”，正确引导中考命题的方向。高考、中考中的难题，并不是难在知识上。意识、习惯、态度、方法和能力才是解题的关键。提高基本素养，不仅不会影响高考、中考成绩，而恰恰是提高成绩的关键所在。1.激发学生的学习兴趣设计有悬念的问题让学生研究增添联系自然、联系生活、生动的教学内容创设生动活泼的研究情境和学习氛围布置有趣的学习任务用所学的物理知识解释“意料之外”的现象二、培养学习兴趣是物理教学的重要目标设计有悬念的问题让学生研究人类通向深海的道路十分崎岖和艰难，其原因

5、之一，是深海的海水压力大得令人难以置信，人要潜入深海，是一个高科技难题。2011 年，我国自主研制的蛟龙号载人潜水器潜入了5 km级的深海中，敲开了这一神秘“龙宫”的大门。深海5 km意味着什么？有人说，设想你在5 km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背的压力相当于1 000 个人叠起来踩在你的脚上！海水压力果真有这么大吗？设计有悬念的问题让学生研究牛顿第一定律：太空搬运增添生动的教学内容，激发学生的求知欲有趣的惯性增添生动的教学内容，激发学生的求知欲物体的相互作用增添生动的教学内容，激发学生的求知欲牛顿第三定律物体的相互作用增添生动的教学内容，激发学生的求知欲牛顿第三定律

6、增添生动的教学内容，激发学生的求知欲用所学过的物理知识解释意料之外的现象自制“两心壶”两个倒水孔，倒水后用胶带纸封住预先钻了两个进气孔用所学过的物理知识解释意料之外的现象用所学的物理知识解释意料之外的现象用物理知识“揭密”魔术：连通器教材内容：连通器用物理知识“揭密”魔术：连通器钻一个孔倒入牛奶用所学的物理知识解释意料之外的现象用物理知识“揭密”魔术：覆杯实验用所学的物理知识解释意料之外的现象教材：覆杯实验布置有趣的学习任务，提高学生的学习兴趣八年级上册教科书为什么要编入以上练习题？制作乐器1.激发学生的学习兴趣2.保持学生的学习兴趣二、培养学习兴趣是物理教学的重要目标控制例题难度，让学生能听

7、懂摒弃死记硬背，让学生感受融会贯通控制习题难度，让学生体验成功的愉悦控制习题数量，让学生做作业不觉得是负担未必刻板预习，让学生保持新鲜感三、重视教学联系实践，增强学生实践意识1.实践意识不仅是学生终身发展所必须的，也是教学现实中提高纸笔测验成绩所必须的。下面是对2011年江苏高考物理试卷第4题的评价 考生平时对鸡蛋质量并不在意，因此本题的区分度、效度估计不高； 本题有一些干扰的数据，如鸡蛋的大致质量和抛鸡蛋的最大高度，不利于真正掌握物理规律的考生拿到分。【江苏2011高考物理试卷第4题】 如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 A0.3J B

8、3J C30J D300J 本题源自真实的生活，所涉及的知识点是高中核心知 识，这是真正的物理题。 本题让真正会学习的同学、注重联系生活的同学得到收获，是一道好题。 黒榜题的理由： 红榜题的理由： 本题应该是“最佳题”，它体现了新课程的目标，特别是“过程与方法”目标和“情感态度价值观”目标。【江苏2011高考物理试卷第4题】 如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 A0.3J B3J C30J D300J 教学中重视“过程”目标和“情感”目标无论是从长远看还是从现实看，都具有重要意义。2011红榜题：昆明市中考物理试卷第24题 为提高电网对极

9、端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司2008年重点科技减灾防灾项目直流熔冰装置研制成功。该装置需要1至2万千瓦的功率，最大融冰电流可达6000安，最长融冰距离可达200公里，从而避免因线路结冰而倒杆断线。如图为位于某电网线路上相距几十公里的甲、乙两地之间输电线路和处于乙地的熔冰装置示意图，熔冰装置上的“+”、“-”是两个接线端子。（进行熔冰时交流电已切断） (1) (2)若要对甲、乙两地之间的“2”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接，实现熔冰。 1 甲 乙 2 3直流融冰装置具有实践意识的学生，能在考场中“设身处地”地思考问题，会很自然地想像出甲

10、地离直流融冰装置的距离有几十公里远，而不会犯“纸上谈兵”的错误，糊涂地把输电线的甲端跟直流融冰装置连接起来。学生的实践意识，是正确解答本题的关键。2. STS（科学技术社会）教学需要克服技术的复杂性所造成的教学障碍四、重视教学联系实践，增强学生实践意识教科书 第三章 第3节 （汽化和液化） 在电冰箱原理的教学中，创制裸露的电冰箱有利于克服技术复杂性所造成的障碍自制教具：裸露的电冰箱自制教具：用打火机丁烷蒸发说明电冰箱的制冷原理3. 增强实践意识的教学思路(1) 选择联系实践的教学内容 选择跟学生生活联系密切的问题 选择物理知识反映现代科技成果的内容 选择联系社会热点的问题 用生活中的器具做物理

11、实验估计生活中的有关物理量大小三、重视教学联系实践，增强学生实践意识3. 增强实践意识的教学思路(1) 选择联系实践的教学内容(2) 采用优化的教学方式 教师列举实例进行讲解 让学生列举实例 展示联系生活、社会的图片 学术性游戏 演播联系生活、社会的视频 展示实物并进行演示 经历创造性解决实际问题的过程 学生操作体验三、重视教学联系实践，增强学生实践意识优化“换向器”的教学演示：没有换向器的“电动机”。解释：线圈无法持续转动的原因。观察：两种电动机结构上的差异阅读：教材关于换向器的介绍讲解：换向器的构造特点和原理改装：安装换向器的线圈持续转动小结：技术发明跟科学发现同样伟大这段教学使学生对技术

12、发明的过程、意义有了很好的认识怎样进一步优化？认识 创造注重知识 发展能力认识把原本学习知识的过程发展为进行创造的过程“换向器”的教学演示：没有换向器的“电动机”。解释：线圈无法持续转动的原因。观察：两种电动机结构上的差异阅读：教材关于换向器的介绍讲解：换向器的构造特点和原理改装：安装换向器的线圈持续转动小结：技术发明跟科学发现同样伟大把原本学习知识的过程发展为进行创造的过程演示：没有换向器的“电动机”。解释：线圈无法持续转动的原因。设问：每转半圈改变电流方向会怎样实践：用人工方法改变电流方向创造：怎样把人工换向改为自动换向分析：电源和线圈每半圈变换接触点方案：提出具体方案评价并优化创造认识甲

13、.乙.丙.传统教学关注的是知识结果，教学主要是讲授活塞抽水机的构造、原理等，让学生记住。甲.乙.丙.改进的教学：创设一个有趣的活动用手做阀门使一根管子能抽水，然后不断改进、创新。把原本学习知识的过程发展为进行创造的过程。4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识 要测量一个准确弹簧秤内弹簧的劲度，说出至少需要的器材。题目 本题失误的主要原因不是知识问题，而是缺乏把题目文字和实践情景进行联系的意识。4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识例：向心力和半径是成正比还是成反比？（教材） 实验时，rA40cm，rB80cm，每秒钟喊

14、口令2次。 操作一：手握A，每秒1周；操作二：手握B，每秒1周；操作三：手握A，每秒2周；比较一和二：相同，F 跟 r 成正比：比较二和三： v 相同，F 跟 r 成反比： 该实验的主要目的是建立“相同”、“v相同”的实践形象。强化实践意识。(1)用“体验性实验” 增强学生的实践意识 4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识带电粒子在匀强磁场中轨迹半径 和 速度关系: RmvBq体验性实验：R 随着 v 的增大而增大。(1)用“体验性实验” 增强学生的实践意识 4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识例：静摩擦力方向判断的

15、体验FABC题目：如图，物体静止，各接触面之间是否有摩擦？(2)创设实验来体验习题教学的结论(1)用“体验性实验” 增强学生的实践意识 实验体验 用手拉纸条，两本书都静止，A、B之间，B、C之间有静摩擦力吗？FABCF施加拉力F 但保持 B 静止把两支铅笔放在A、B 之间：F把两支铅笔放在B、C 之间：同样施加拉力F两本硬皮练习本，每本只有20页，把它们相互每页交叉叠起来，用两个不锈钢小夹子夹着。夹子对练习本的压力（经测量）约为20N，所有动摩擦因数取，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。班上两名力气最大的同学每人用手捏紧其中一本练习本跟拔河一样进行对拉，有可能把它们拉开吗？例：练习本静摩擦力大小的

16、估算4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识例：人走路时静摩擦力的方向(3)通过实验体会日常生活中不注意的现象(2)创设实验来体验习题教学的结论(1)用“体验性实验” 增强学生的实践意识 实验体验 人在行进中如果踩上一块瓜皮会怎样？用滑板试试。把实践中的感受用传感器实验检验一下：力传感器有什么发现？4. 通过优化实验教学增强学生实践意识三、重视教学联系实践，增强学生实践意识例：竖直方向杆球模型的圆周运动(4)通过实验建立物理图象和物理情景的联系(3)通过实验体会日常生活中不注意的现象(2)创设实验来体验习题教学的结论(1)用“体验性实验” 增强学生的实践意识

17、 圆周运动例题 如图，轻质细杆长为L,其一端连接质量为m的小球，另一端连接在光滑的水平转轴上，现使小球带动细杆在竖直平面内围绕转轴自由转动，小球做完整的变速圆周运动。若已知小球在最高点B处速度大小为vB，则小球在B点和A点所受细杆的作用力力大小和方向是怎样的？AB实验演示（数字化实验室） ，解释相关数据原实验装置（水平面的圆周运动）改为竖直面运动原实验装置（水平面的圆周运动）把该实验过程与实验图象编写成考试题。 如图，竖直光滑导轨上有一圆柱，圆柱和一过圆心的细杆相连，细杆所受的力可以通过传感器进行测量和记录。用力转动导轨后让导轨自由运动，细杆所受的力如左图所示。AB A和B，那个表示圆柱运动在

18、最高点？C 说出C点的含义以及圆柱的状态。（理解、推理）（理解、推理） 如图，竖直光滑导轨上有一圆柱，圆柱和一过圆心的细杆相连，细杆所受的力可以通过传感器进行测量和记录。用力转动导轨后让导轨自由运动，细杆所受的力如左图所示。AB 整个曲线逐波走低，周期也越来越长，这是阻力所造成的，如果忽略阻力，A、C 两点的纵坐标值将相等。若圆柱体的质量为m，A、C 的纵坐标为 8mg，B的纵坐标为 4mg，问：导轨运动过程中圆柱的机械能是否守恒？C（分析）ABC解答：如果机械能守恒，则在A点，在B点，得解得本题条件为因此机械能不守恒。1. 培养良好的审题习惯四、帮助学生养成良好的解题习惯 (2) 画草图并在

19、正确位置标注相关物理量 (3) 把题目文字转化为物理情景 (1) 具体审题，不死记硬套 (4) 把物理情景转化为具体条件返回（13分）水平桌面上有两个玩具车A和B，两者用一轻质细橡皮筋相连，在橡皮筋上有一红色标记R。在初始时橡皮筋处于拉直状态，A、B和R分别位于直角坐标系中的（0,2l）、（0,-l）和（0,0）点。已知 A 从静止开始沿 y 轴正向做加速度大小为a的匀加速运动：B 平行于 x 轴朝x轴正向匀速运动。在两车此后运动的过程中，标记R在某时刻通过点（l, l）。假定橡皮筋的伸长是均匀的，求B运动速度的大小。（本题难度系数）2013理综第24题先做以下题：“某质点从直角坐标系中的原点

20、出发，沿 y 轴正向做加速度大小为ay 的匀加速运动；沿 x 轴正向做匀速运动。某时刻通过点（l, l）。求x 轴运动速度的大小。”yxOll得 假定橡皮筋的伸长是均匀的AB=3l，RB=l，A的y向加速度为a如果B点固定ARB2l-lR的y向加速度aya/3假定橡皮筋的伸长是均匀的AB=3l，RA=2l，B的x向速度为vx如果A点固定R的x向速度vx2v/3把题目表述转化为物理条件：把 aya/3，vx2v/3 代入式，即解得题目所求的v 解：y方向匀加速运动： x方向作匀速运动： lvx t 2. 培养学生良好的分析习惯(5) 不死记大量“法”解题的公式和结论(1) 逐步形成“研究对象”的

21、意识(4) 避免用“套类型”的方式解答新情景问题(2) 逐步形成思考公式适用条件的习惯(3) 运用图形、图象帮助分析四、帮助学生养成良好的学习习惯一节初三物理复习课：测电阻的各种方法方法1：伏安法AVR1R2方法2：双伏法V1R1R2V2方法3：双安法之一R2R1A1A2方法4：双安法之二R2R1A1A方法5：单伏法之一V1R1R2方法6：单伏法之二VR1R0方法7：单安法之一R2R1 A方法8：单安法之二R2R1 A方法9：单安法之三R1R2 A返回这种要学生死记题目类型答案的教学方式，它不仅盲目加重学生的学习负担，并让学生产生对物理课“呆板、乏味”的误解，丧失对物理学的兴趣，致使学生发出“

22、我讨厌欧姆！”的呼声；更严重的是这样下去，学生难以养成具体分析的习惯，将贻误学生的一辈子。方法是一种普遍适用的解决问题的思路和步骤。把某个题目的情景也称之为“法”，实际上是对方法的庸俗化，将造成学生思维的混乱。2. 培养学生良好的分析习惯(6) 学会具体分析，避免抽象“分析”(5) 不死记大量“法”解题的公式和结论(1) 逐步形成“研究对象”的意识(4) 避免用“套类型”的方式解答新情景问题(2) 逐步形成思考公式适用条件的习惯(3) 运用图形、图象帮助分析四、帮助学生养成良好的学习习惯如图，当 K 由 2 改接为 1，使输电线以原来 2 倍的电压输送交流电时，输送电流（即电流表A 的读数）如

23、何变化？AK121. 平和细心的态度五、学会持有正确的态度 (2) 题目的解答不盲目追求“速度” (3) 通过把控任务的“量”调整学生心态 (1) 不浮躁、不仓促，不“一目十行” (4) 处理好紧迫和细心的关系、详与略的关系2. 严谨认真的态度五、学会持有正确的态度(1) 依既定的科学程序，不东一枪西一炮(4) 对待事物具有思考理由、关注证据的意识(2) 按规定的操作要求，不随随便便(3) 作图、书写清楚明晰，不潦草马虎3. 实事求是的态度五、学会持有正确的态度 (1) 如实记录实验数据，客观分析实验数据(2) 把实践作为检验结论的标准(3) 既敢于坚持正确观点也勇于修正错误认识(4) 勇于质

24、疑，敢于创新，尊重自然规律1. 掌握分析问题的方法六、掌握方法，发展能力 (2) 不要让学生死记和背诵一些方法的名称 (3) 避免方法庸俗化（把各类题目情景命名为法） (1) 重视学生对具体方法的感性积累 (4) 教学中采用“渗透”方式让学生掌握方法 什么是“渗透”方式？跳过 来自质子源的质子(初速度为零），经一加速电压为 800 kV 的直线加速器加速，形成电流为 1 mA 的细柱形质子流，已知质子电荷 e1.601019 C. 这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距 l 和 4 l 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中

25、的质子数分别为 n1 和 n2 ，则 n1/n2_。高考统计：满分率 （主要错在后一问）。 本题难在哪里？ 一个高考题 假定质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距 l 和 4 l 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 n1 和 n2 ，则 n1 / n2_.s2s1l4l思维方法：质子在全过程中做匀加速运动（速度变）；在极短长度内可看为做匀速运动（速度不变）。知识： 匀加速运动 v2 2a l 匀速运动 s v t相等长度下 n 和s 成反比本题难就难在学生缺乏“变与不变”的思想讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）新教材对“变与不变”思考方法的

26、渗透讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）实验：测速度用平均速度代表瞬时速度（P21）新教材对“变与不变”思考方法的渗透讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）实验：测速度用平均速度代表瞬时速度（P21）讨论：已知各时刻速度，是否可以估算位移（P37）新教材对“变与不变”思考方法的渗透讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）实验：测速度用平均速度代表瞬时速度（P21）讨论：已知各时刻速度，是否可以估算位移（P37）推导：用v - t 图象推出匀变速运动位移公式（P38）新教材对“变与不变”思考方法的渗透讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）实验：测速度用平均速度代表

27、瞬时速度（P21）讨论：已知各时刻速度，是否可以估算位移（P37）推导：用v - t 图象推出匀变速运动位移公式（P38）练习：根据一张照片估算照相机的曝光时间（P45）新教材对“变与不变”思考方法的渗透练习题有一种“傻瓜”照相机，其光圈（进光孔径）随被拍摄物体的亮度自动调节，而快门（曝光时间）是固定不变的。为估测该照相机的曝光时间，实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每块砖的平均厚度为 6 cm，石子自由下落的起始位置距地面的高度约 。怎样估算这个照相机的曝光时间？AB地面石子下落的径迹讲解：平均速度和瞬时速度渗透“极限”（P16）实验：测速度用平均速度代表瞬时速度（P21