指向深度学习发生的思考与实践以《向心加速度》为例 论文.docx

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1、指向深度学习发生的思考与实践以向心加速度为例摘要：本文从运动观念的角度，通过实政创新结合理论探究，让学生在身边的情境里，挑战性的任务体验中，经历探究“匀速圆周运动的加速度”一匀速网周运动的平均加速度”-“匀速圆周运动的瞬时加速度”-“匀速圆周运动的向心加速度”-“变速圆周运动的向心加速度.深度学习的历程，最终从“实险”和理论”的相互验证、从“大小”到方向完美结合，构建完整核心概念的同时促使素养的达成。关键词：深度学习，核心任务，探究实验，经历过程，向心加速度2021年8月18日至20日教育部基础教目课程教材发展中心课程教材研究所，通过网络的形式开展了，普通高中指向核心素养的深度学习教学改进项目

2、第一期研修,推进新课程新教材实施工作，通过两天的通识研修和学科研修，聆听了北京师范大学李春密教授等专家的报告，进一步加深了对指向深度学习单元教学设计鞋本特征及基本要求；及深度学习等相关理论的理解，同时在实践的力度通过专家老师对相关案例的解读及展示交流和互动答疑中，进一步细化了对深度学习在教学操作过程的认识.以下笔者结合学习感悟，结合自身教学过程中引导学生探究向心加速的实验，淡淡学习体会以供同行老册交流探讨。一、指向深度学习的单元教学的学习体会（1）林然了为什么要进行单元教学的困惑。素养的达成要博于学生的深度学习，让学生在教学中，学生积极参与、全身心投入、获得健康发展的、有意义的学习过程。然而这

3、一过程要单元教学为教体，所以核心素养是宏观,单元设计是中观，课时教学是微观,（2）促进了对是深度教学概念进一步理解。其中深度学习的特征是：活动与体5佥、联想与结构、本质与变式、迁移与创造、价值与评判.四个要素分别为：素养导向的学习目标：引领性学习主题：挑战性学习任务；持续性学习评价。判断是否是深度学习的主要依据是：教学内容上有引领性学习主题、以素养导向的学习目标;学习活动基r情境化的挑战性任务，学生高情感的参与：学习过程应处丁开放性的学习环境、结合反思性的教学改进。并对学习结果予以过程性及持续性评价。二、深度学习在实验探究中初步理解与实践通过以上相关理论的学习体会，以人教版普通高中教科书物理必

4、修2.第六章第三节6向心加速度为例，在实验探究教学中指向深度学习的实践与几点思考。（1）基于课标、教材及学情的分析明确定位本节新课标中要求：通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、用速度、质量的关系。教材分析：对比新老人教版本教材不难发现，相关内容均分为4节内容且名称未变。但新教材将向心力调整到了向心加速度的前面。然而，新课标中知识点的要求次序仍然是，先知道向心加速度的大小和方向，再解向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。似乎“新课标”与“新教材”产生了“冲突”。这样“冲突”笔者在新教材教师用书中找到了答案：1从力推知加速度的思路是为了降低r教学难度，因为在从运动学角度学习向心加速

5、度的概念时，学生可能会遇到来自三个方面的困难.受直线运动中加速度概念的影响，学生会认为匀速圆周运动速度大小没有改变，没有加速度。对不共线矢量减法运算的知识储备不足，对确定速度变化量的方向感到困难。不理解近似、极限思想。对小角度时采用的近似、极限处理有很大困难。笔者思考能不能针对部分“学有余力”的同学，作为拓展提升。从运动学角度以“具缴”的实验探究来降低“抽象”理论推理思维上的难度，并且让学生在实验器材的制作过程中促使其深度学习的发生。因此，制作一个探究向心加速的实验器材，就成了这一教学目标的“核心任务”。（2）具有挑战性核心任务的确定要基于情境深度学习一定要在情境中发牛.，情境选择要遵循“真、

6、小、粘”的原则，这更符合学生认知的特征。自行车是我们生活中常见的情境，同时也包含着丰富的圆周运动的知识。同时，该情境也在新教材中多次呈现，如本章第1节通过观察链条连接大小齿轮运动情境，让学牛.思考如何去判断圆周运动快慢，同时基于线速度的概念,通过齿轮与链条间的观察，从线速度引出角速度的概念。在第3行“思考与讨论”中也通过其探究向心加速与半径间的关系。因此，核心任务确立为“基于自行车情境自制向心加速度演示器材”，情境源自生活触手可及、源自教材贴合问题，同时也承上启下更便于单元教学的构建。（3）由大任务到小活动的分解注至递进与体验设计的过程教师先将大问即分解成若干个小问题，学习者同步解决小问题再最

7、终形成对大问题的理解，同时活动的设计要突出学生的亲身经历和体脸。因此，将本节核心任务首先分解成两个中等活动即：探析实验原理，理顺制作思路。活动：逐步探析实验原理：结合前两节已经建立的线速度、角速度等概念。通过学生交流讨论得出：“圆周运动中的加速度.与v、3、r、7、An等描述圆周运加动的物理域有关。又因为T、。、f、1.知道一个其他三个便已知。由于V=3、3=T三者相互关联，因此结合控制变量的思想探究加速度。与丁、心美系即可的整体思路。在更杂的关系中，利用己有物理观念和规律理清思路，分析论证，培养科学思维的能力!活动二：初步理顺制作思路：1 .研究对象材料的来源：自行车情境回周运动模型的诸多，

8、着重选择大小齿轮及链条这部分安装一个小球作为研窕对缴对问题进行探究，2 .相关物理量的测员工具准备：用米尺测砥半径r,秒表测珏周期T,但“圆周运动中的加速度”遇到了困难，小组成员提议从网络上购买加速度传感器。并按相关思路进行任务分工，课后完成相应任务。（4）探究活动开展的过程中要突出在实践与思辨中提升活动一：自行车的拆卸遇阻。有学生提出整自行车研究起来并不方便，我们的研究对象着重选择大小齿轮及链条这部分，可以将这部分零件从自行车上拆下来，但动手操作时发现它们嵌入自行车整体稳定的结构中零件拆卸非常困难.从而选择从网上购得了相关零件进行了组装，虽然拆卸没能成功，但经历这一拆一装的过程,其实不正是潜

9、移默化的体验了整体与隔离的思想吗？活动二：匀速圆周运动圆周运动的创设。通过实践学生发现手摇动脚踏板时很难控制车轮做匀速直线运动，给探究增加J难度。通过思辨讨论及查阅相关的资料,提出可以用减速电机来控制车轮做匀速圆周运动，网购减速电机后有意外的发现，减速电机控制涔上可直接读出转速便能得到周期兀电机直接带动车轮，连接安装笨重且豆杂，于是商讨后用一圆盘模拟车轮。通过转速电机带动圆盘转动稳定后变得到了匀速圆周运动的情境。从而完成了模型建构过程。活动三：实践中相关物理量的测量遇到的障碍。半任r测量，通过多次实践和讨论在圆盘上从圆心处贴上刻度尺使读数更为方便：周期T测fit,控制器上虽然标明J转速但并不精

10、准无法满足定量测量的要求，小组成员讨论后可以用光电门的计数功能予以取代。但加速度。测量通过网络搜索鲜有适合实验的传感器.遇到了困难。此时教师可指导其卜载名为“phyphox”手机软件，并向介绍软件可以调动手机内部的传感器测出圆周运动的1加速度”及“角速度”随时间的变化规律的功能。这里才介绍测量加速度的方法，可以让学生经历尽量开放的自主的探究过程，在过程中实践想法，经历问即”、经历探究、经历思辨”、经历改进，在思辨加实践的循序推进形成方案。增加了过程性体验。同时也让其深刻的感受到，即使是一个简单的想法真正在付诸实践的过程中也会遇到很多困难。在体验中历练其不畏艰难,迎难而上的科学精神.活动四：方案

11、确定，着手制作器材.制作下方带有突出圆柱的手机盒，将圆盘从圆心处开始每个Scm开一个孔，小孔直径与手机盒下方圆柱直径相同，从而得到五个不同的半径，并将圆盘固定到减速电机上,制作电机底座可调节圆盘保持水平。实验器材的制作不可能一撮而就，中途遇到很多意想不到的困难，需要再次实践和思辨的过程中循序推进！（5）在实验与理论相互验证的过程中完成构建与迁移利用制作好的器材，结合控制变量的思想，分部定员探究匀速圆周运动中加速度a与3、r关系0活动：控制3不变，探究：。与r关系。实验过程中，保持每次匀速圆周运动的转速不变，更换不同的半径，手机测出自身加速度”及“角速度”随时间的变化的规律,并从手机中调取数据，

12、在老师指导卜利用计算机拟合并显示为方程y=31.73x02329,发现在误差允许的范围内是图像也是斜率k=31.173过坐标,原点的条顺斜直线，便可得出控制（，2,不变a与r成正比。表达式1.:a=k3再结合从中的到角速度数值3=30.7,2因此在误差允许的范府内k=3居然得到了令人惊讶的结论：a=3.图13图14图15活动二：控制/不变，探究：。与3关系。利用实验涔材，若控制r=0.15m调整转速器改变5个不同的用速度使其做匀速圆周运动进行实验，手机测出自身加速度”及“角速度”随时间的变化的规律，之后并从手机中导出数据，在老师指导下利用计算机拟合作a”图探寻规律，a-3图像为曲线,猜想其可能

13、一条招物线.给合“化曲为宜”的思想,椒温度f2数值平方后，从而进步拟介出as图像并显示为方程y=01567x30977,发现在误差允许的范用内是图像也是斜率567过坐标原点的一条倾斜直线，便可得出控制r不变。a与成正比,表达式：a=k再结合之前控制r=0.15m,我们2发现此时在误差允许的范围内k=r,得出了与“活动完全相同的结论：=3r上述活动通过手机及计算机等现代科技技术应用结合科学思维方法对实验数据进行处理，并分析、交流、论证得从实验的角度得出了匀速圆周运动加速定府结果。增加了学生体脸的载体，也拓展了从运动观念建立向心加速度概念的途径。活动三：理论探究，相互验证。以上仅是实验的结果，能否

14、从理论的角度对上述结果加以验证呢？活动设计依托之前手机做匀速直线运动的情境，从平均加速度的角度，分别探究T/2、T/4、T/6、T/12内小球的平均加速度，对得到结果进行对比分析发现，前面的系数逐渐趋近于*rr,经历循序渐进的体验，逐步渗透极限的思想“之后再引导学习用教材“思考与讨论”中通过小角度时采用的近似、极限方法进行处理就水到渠成了。同时实现了由平均加速度”向“瞬时加速度及的自然生成,让学生经历由简单到包杂、由特殊到一”般的阶梯性的过程，既提升r学生利用科学思维解决问题的能力，也渗透r科学探究的方法。实现了“实验”和“理论”相互验证，同时也突破了上述的第3个难点。活动四：拓展迂移，课后实

15、践。加速度是矢量,方向又指向哪里呢？刘丁上面的探究让学生重点观察平均6/2加速度方向变化的规律，发现随着时间的逐渐减小其方向不断的遇近4。平行的方向，如果短到极限既变成了瞬间、这样自然生成了匀速制周运动“瞬时加速度”的方向沿着半径指向圆心的特点，从而在思弗与体验中明确了“向心”加速度这一概念的内涵.进而,引导以上的结论“变速圆周运动”也同样适用吗？学生自然会结合之前极限的思想得出，变速圆周运动可以看做是不同速率匀速圆周运动的微加，进一步提升了对”向心加速度”概念的认知，从思维和概念的拓展和迁移。至此，整个课程从运动观念的角度，通过实验创新结合理论探究，让学生在身边的情境里，挑战性的任务体筠中，

16、经历探究“匀速回周运动的加速度匀速例周运动的平均加速度”f“匀速圆周运动的瞬时加速度”f“匀速圆周运动的向心加速度”变速圆周运动的向心加速度深度学习的历程，最终从“实验和“理论”的相，Z验证、从“大小”到方向相互结合，构建完修悯心加速概念，完成了教学目标的同时也促使素养的达成.基于以上的认知,也为学生用生活中常见物品体验探究过程打开了空间。从而实现“在生活中提炼素养，再用素养回馈生活。反思：指向深度学习的教学设计并非是教舞凭空想望的结果，要基石师生间的深度交流，基于自身有深度实践和思辨的经历，才能扩大硕设的边界，实现知识问的融通，提炼出基于生活常见情境，学生高情感参与的指向深度学习的设计。参考文献普通向中物理课程标准（2017年版20