鄭麗平

本文以多種教學輔助手段，視頻、電腦動畫、投影儀展示以及游戲方式等，揭示機械波的本質(zhì)，從空間和時間兩個維度上認識波的產(chǎn)生與傳播。

波是一種比較抽象的運動形式，是高中物理教學中的難點，主要體現(xiàn)在：

（1）教學內(nèi)容上：首先表現(xiàn)在知識鋪墊上，簡諧振動就是單個質(zhì)點運動形式中最為復雜的運動形式，它的受力大小和方向都在周期性變化；其次機械波又是基于簡諧振動的質(zhì)點群的“集體運動”，同時課本對機械波的描述過于的精煉和抽象，可謂“難上加難”。

（2）在思維能力上：學生的注意域廣了，當學生在描述某一個時刻的波動情況時，需要注意到此時各個質(zhì)點的空間分布；當學生想描述后一個質(zhì)點重復前一個質(zhì)點的運動時，則需注意到這兩個質(zhì)點的時間差，因此在思維上總是在“時間——空間——時間”上交叉更替，造成對機械波的描述始終處于自顧不暇，模棱兩可的狀態(tài)，本文通過游戲來解決這個最大難點。

（3）認知結(jié)構(gòu)上：學生對波的認識有錯誤的前概念，認為“質(zhì)點可隨波遷移”。前概念的糾正，需要經(jīng)歷認知模式的異化，它比起知識的同化、遷移更需要技巧，更需要一針見血的實驗。

因此本節(jié)課對教師的教學提出了更高的要求，為了讓學生學好本節(jié)課，可以漸進地突破難點，同時又以各種游戲、動畫、視頻誘發(fā)學生的興趣，形象又理性，讓學生理解本節(jié)課的知識。本節(jié)課的教學模式得到了師生的一致好評。

現(xiàn)將教學設計的思路、實施的方案整理如下。

一、通過認知沖突，引入研究問題

首先讓學生觀看錄像的演示實驗。以班級內(nèi)的某位學生為主角，課前錄制，錄制內(nèi)容為：在浴缸內(nèi)放入一張塑料片，問如果往水中扔硬幣會有什么現(xiàn)象，水波是否可以讓塑料片移動？讓學生猜想，學生對問題進行分析和推測。然后通過“繼續(xù)播放”視頻發(fā)現(xiàn)，硬幣激起的水波不能使塑料片發(fā)生水平方向移動，塑料片只有豎直方向的運動，學生陷入了認知沖突，質(zhì)點不能隨波遷移，引出本節(jié)課的研究問題——機械波。

作用：（1）以學生為主角的視頻，易引起共鳴，同時利用視頻進度控制，“暫?！焙汀袄^續(xù)播放”來實現(xiàn)教師對問題的控制，對發(fā)散性問題能及時作不同的猜想，易形成討論氛圍，同時又通過“繼續(xù)播放”視頻，演示現(xiàn)象，與學生認知結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，動搖錯誤的前概念，本能地誘發(fā)學生的興趣，使學生急于解決問題，從而引出今天研究的問題——機械波。

二、利用動畫，建立物理模型

提出解決復雜問題的方案，建立復雜問題簡單化的觀點，確定研究方向，從最簡單、最直觀的機械波——繩波，入手分析。

（1）多媒體演示：繩波。

提出問題：波形成的條件。

結(jié)論：振動，介質(zhì)。

反問：一把沙子，如果我拿起其中的一粒振動，能否形成波。

結(jié)論：不能，因此形成波，除了振動，還要有相互作用的介質(zhì)。

作用：快速回憶簡單知識，同時鋪墊，提出相互作用力的重要性。

（2）建立模型，動畫演示：將繩子分成非常小非常小的一段，每一段都可以看成是一個質(zhì)點，相鄰質(zhì)點之間有繩的拉力作用。

作用：（1）通過繩波和沙子的對比，突出形成波的條件：介質(zhì)要有相互作用。

（2）同樣通過與沙子對比試驗后，遷移到將繩波這個具體的生活實例，抽象為多個質(zhì)點，質(zhì)點之間有力的作用這個物理模型，培養(yǎng)學生物理抽象思維和數(shù)學的微分思想，為后續(xù)的規(guī)律分析奠定基礎。

（3）通過動畫，形象、直觀地闡述一個抽象模型的建立，易于解決難點。

三、規(guī)律分析，難點分解

（1）繩波上的質(zhì)點運動

學生動手實驗：繩波，每兩組一根長繩子。

地點：在相鄰兩組之間的過道上。

標識：讓學生隨便在繩子上任何一個地方，貼上彩色的貼條，記做我們待觀察的質(zhì)點。

觀察：①波的傳播方向；②質(zhì)點是否隨波遷移？質(zhì)點做什么運動？

結(jié)論：質(zhì)點不隨波遷移，只是上下做機械振動。

作用：通過這個體驗，學生能夠認清質(zhì)點運動的本質(zhì)，對“學生錯誤的前概念”的糾正起著正強化作用，能夠?qū)λú荒茏屛矬w發(fā)生橫向移動有正確的認識。

（2）“密語”游戲解波的形成

游戲說明：隨機選十幾名學生上臺表演，表演前每個學生帶上眼罩，雙手搭在前面學生的肩上，我把這個游戲稱為“肢體密語”?；顒訒r，只把我要求的動作告訴第一個學生，讓臺上其他學生都記住自己完成了什么動作，等會游戲完成后要展示。密語同時展示在PPT上。當我說開始時，第一個學生按我的“密語”運動。（“密語”就是“蹲下——起來——蹲下——起來”），臺上學生形成波。

臺下學生需要觀察：整體上你看到什么？單個質(zhì)點你看到什么？

游戲結(jié)束：讓每個臺上的學生記住自己的動作，我喊一二三大家同時做動作，

臺下學生觀察：大家做的是一樣的運動，都是“蹲下——起來——蹲下——起來”，都是做同樣的運動，稱為“做廣播操”。

結(jié)論：①每一個質(zhì)點都是重復波源的運動，只是先后順序不同。

②當波源停止運動后，波還是在傳播，直至最后一個質(zhì)點也完成了波源所有的運動。

③每一個質(zhì)點都只在自己的位置做上下機械振動。

④機械波傳播了振動形式和能量。

再次提出問題：質(zhì)點之間怎么帶動呢？為什么臺上學生都帶著眼罩，卻能知道如何振動？

解決方案：全班學生在最近走道，排成八排，閉上眼睛，重復剛才實驗，帶著問題去做游戲，邊做邊思考。

結(jié)論：當前面的質(zhì)點在我上方時，我就向上運動；當前面的質(zhì)點在我下方時，我就向下運動。

亮點分析：機械波的形成這個難點，以往教材處理通過人浪，通過觀察相鄰學生來描述波的形成，學生仍然是在“時間——空間——時間”之間不斷切換，需要思維的多層次邏輯調(diào)動，而且得到的對波的認識是局部的、片段式的。但是我們通過剛才的游戲，只是在人浪的基礎上增加一步（帶上眼罩，每個人記住自己的動作），卻使得多層次思維簡化為2個簡單過程：①所有質(zhì)點運動都一樣；②只有先后之分，一步之遙，但卻是“優(yōu)之千里”endprint

作用：通過實驗，我們可以清晰地看到機械波的本質(zhì)，有效分解“時間——空間——時間”多層次的邏輯關系，而且游戲輕松愉快，可以分步走，親身體驗，能夠通過“五官”和肢體的運動體驗波的形成，有利于學生再記憶，輕松突破難點。

（3）示教板展示格子畫波

教師演示：波的形成演示器（由畫著格線的板子和磁鐵棋子構(gòu)成）

通過磁鐵棋子，將T分為12個時間間隔，來分析波的形成。

教師演示前T4，先分析波源，然后根據(jù)力的作用推展每個質(zhì)點運動，形成機械波。

學生動手：通過學案的格子紙，完成T2，34T，T的波形情況。

教師反饋：通過投影儀，請學生自己上來展示并講解過程。

作用：強化重點，平穩(wěn)過渡知識，通過學生練習和投影展示，能夠有針對性地解決學生深層次問題，同時學生自我講解，能夠深化理解知識，也有利用教師的評估與指導。

（4）動畫展示，強化知識

通過動畫，對學生剛才的分析過程，再次展示，再次強化，教師通過動畫“分步”展示波的形成，同時通過“連續(xù)”整體感受機械波。

四、應用知識，解釋生活現(xiàn)象

（1）假如質(zhì)點可以隨波遷移，世界會變成什么樣？

（2）以下片段“北京奧運會的活字印刷表演，是機械波嗎？”

教學反思：本節(jié)課難點有兩個，難點（1）思維多層位邏輯關系，學生對波的認識需要在“時間——空間——時間”不斷切換，以往我們是通過“人浪”實驗，體驗相鄰學生（先后）的運動變化來認識波的形成。效果是學生對波的形成是局部的、片段式，但本次課堂處理，增加一步，即演示“人浪”的學生還必須記住自己的運動，然后同一時刻大家一起演示，這時我們就看到每一個質(zhì)點的振動都是一樣的，每個質(zhì)點都在做“廣播操”，得出波的形成本質(zhì)是每一個質(zhì)點都是重復波源的運動，只是先后順序不同，從而讓學生對波運動的空間——時間有整體的認識，雖一步之遙，確是優(yōu)之千里。同時我們還讓每個學生再次體驗“人浪”，并思考質(zhì)點向上振動、向下振動的原因。整堂課是基于多媒體環(huán)境下的體驗課，通過感官刺激，讓學生在“玩中學”，在玩中解決問題。難點（2）“質(zhì)點隨波遷移”這種錯誤概念的轉(zhuǎn)化處理過程：①問題引入——產(chǎn)生認知沖突，動搖錯誤前概念；②親自驗證——以事實（繩波上標記質(zhì)點）說理；③體驗游戲——再次確認，并參與這種質(zhì)點運動；④示教板教學——應用正確概念；⑤應用知識，解釋生活現(xiàn)象——反證錯誤概念，辨析思考，深入理解。實現(xiàn)了認知的順應，建構(gòu)新的平衡。

（責任編輯 易志毅）endprint

作用：通過實驗，我們可以清晰地看到機械波的本質(zhì)，有效分解“時間——空間——時間”多層次的邏輯關系，而且游戲輕松愉快，可以分步走，親身體驗，能夠通過“五官”和肢體的運動體驗波的形成，有利于學生再記憶，輕松突破難點。

（3）示教板展示格子畫波

教師演示：波的形成演示器（由畫著格線的板子和磁鐵棋子構(gòu)成）

通過磁鐵棋子，將T分為12個時間間隔，來分析波的形成。

教師演示前T4，先分析波源，然后根據(jù)力的作用推展每個質(zhì)點運動，形成機械波。

學生動手：通過學案的格子紙，完成T2，34T，T的波形情況。

教師反饋：通過投影儀，請學生自己上來展示并講解過程。

作用：強化重點，平穩(wěn)過渡知識，通過學生練習和投影展示，能夠有針對性地解決學生深層次問題，同時學生自我講解，能夠深化理解知識，也有利用教師的評估與指導。

（4）動畫展示，強化知識

通過動畫，對學生剛才的分析過程，再次展示，再次強化，教師通過動畫“分步”展示波的形成，同時通過“連續(xù)”整體感受機械波。

四、應用知識，解釋生活現(xiàn)象

（1）假如質(zhì)點可以隨波遷移，世界會變成什么樣？

（2）以下片段“北京奧運會的活字印刷表演，是機械波嗎？”

教學反思：本節(jié)課難點有兩個，難點（1）思維多層位邏輯關系，學生對波的認識需要在“時間——空間——時間”不斷切換，以往我們是通過“人浪”實驗，體驗相鄰學生（先后）的運動變化來認識波的形成。效果是學生對波的形成是局部的、片段式，但本次課堂處理，增加一步，即演示“人浪”的學生還必須記住自己的運動，然后同一時刻大家一起演示，這時我們就看到每一個質(zhì)點的振動都是一樣的，每個質(zhì)點都在做“廣播操”，得出波的形成本質(zhì)是每一個質(zhì)點都是重復波源的運動，只是先后順序不同，從而讓學生對波運動的空間——時間有整體的認識，雖一步之遙，確是優(yōu)之千里。同時我們還讓每個學生再次體驗“人浪”，并思考質(zhì)點向上振動、向下振動的原因。整堂課是基于多媒體環(huán)境下的體驗課，通過感官刺激，讓學生在“玩中學”，在玩中解決問題。難點（2）“質(zhì)點隨波遷移”這種錯誤概念的轉(zhuǎn)化處理過程：①問題引入——產(chǎn)生認知沖突，動搖錯誤前概念；②親自驗證——以事實（繩波上標記質(zhì)點）說理；③體驗游戲——再次確認，并參與這種質(zhì)點運動；④示教板教學——應用正確概念；⑤應用知識，解釋生活現(xiàn)象——反證錯誤概念，辨析思考，深入理解。實現(xiàn)了認知的順應，建構(gòu)新的平衡。

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作用：通過實驗，我們可以清晰地看到機械波的本質(zhì)，有效分解“時間——空間——時間”多層次的邏輯關系，而且游戲輕松愉快，可以分步走，親身體驗，能夠通過“五官”和肢體的運動體驗波的形成，有利于學生再記憶，輕松突破難點。

（3）示教板展示格子畫波

教師演示：波的形成演示器（由畫著格線的板子和磁鐵棋子構(gòu)成）

通過磁鐵棋子，將T分為12個時間間隔，來分析波的形成。

教師演示前T4，先分析波源，然后根據(jù)力的作用推展每個質(zhì)點運動，形成機械波。

學生動手：通過學案的格子紙，完成T2，34T，T的波形情況。

教師反饋：通過投影儀，請學生自己上來展示并講解過程。

作用：強化重點，平穩(wěn)過渡知識，通過學生練習和投影展示，能夠有針對性地解決學生深層次問題，同時學生自我講解，能夠深化理解知識，也有利用教師的評估與指導。

（4）動畫展示，強化知識

通過動畫，對學生剛才的分析過程，再次展示，再次強化，教師通過動畫“分步”展示波的形成，同時通過“連續(xù)”整體感受機械波。

四、應用知識，解釋生活現(xiàn)象

（1）假如質(zhì)點可以隨波遷移，世界會變成什么樣？

（2）以下片段“北京奧運會的活字印刷表演，是機械波嗎？”

教學反思：本節(jié)課難點有兩個，難點（1）思維多層位邏輯關系，學生對波的認識需要在“時間——空間——時間”不斷切換，以往我們是通過“人浪”實驗，體驗相鄰學生（先后）的運動變化來認識波的形成。效果是學生對波的形成是局部的、片段式，但本次課堂處理，增加一步，即演示“人浪”的學生還必須記住自己的運動，然后同一時刻大家一起演示，這時我們就看到每一個質(zhì)點的振動都是一樣的，每個質(zhì)點都在做“廣播操”，得出波的形成本質(zhì)是每一個質(zhì)點都是重復波源的運動，只是先后順序不同，從而讓學生對波運動的空間——時間有整體的認識，雖一步之遙，確是優(yōu)之千里。同時我們還讓每個學生再次體驗“人浪”，并思考質(zhì)點向上振動、向下振動的原因。整堂課是基于多媒體環(huán)境下的體驗課，通過感官刺激，讓學生在“玩中學”，在玩中解決問題。難點（2）“質(zhì)點隨波遷移”這種錯誤概念的轉(zhuǎn)化處理過程：①問題引入——產(chǎn)生認知沖突，動搖錯誤前概念；②親自驗證——以事實（繩波上標記質(zhì)點）說理；③體驗游戲——再次確認，并參與這種質(zhì)點運動；④示教板教學——應用正確概念；⑤應用知識，解釋生活現(xiàn)象——反證錯誤概念，辨析思考，深入理解。實現(xiàn)了認知的順應，建構(gòu)新的平衡。

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